近年来,我国城市轨道交通一直处于蓬勃发展阶段。一方面,客运需求与日俱增,线网规模不断扩大,对车底资源的需求越来越大;另一方面,为应对客流的时空变化特性,列车开行方案采用多种交路套跑形式也更为灵活。在此背景下,如何利用最少的车底优质地完成运输任务一直是业界关注的重点。本文以此为切入点,在归纳总结既有研究成果的基础上,对考虑车底检修计划下的车底运用计划编制优化研究与系统研发进行了探索。主要内容如下:(1)城市轨道交通车底运用理论阐述及问题分析。首先明确了车底运用的基本概念和主要分类,然后从客流特征、行车组织、检修规程三个方面对车底运用的影响因素进行了分析,最后基于既有车底运用计划编制策略的缺陷,制定了更合理的分段周期性循环求解策略,为后续模型的构建提供了明确的方向。(2)城市轨道交通车底运用计划编制模型构建。首先不考虑检修问题的影响,以车底运用接续等待成本和固定成本最低为目标建立了单日车底周转计划编制模型,并利用优化工具ILOG CPLEX进行小规模算例测试验证了该模型的准确性;然后基于此分析列车连续运行下的任务分配及检修问题,以车底运用的数量和均衡性为目标建立了车底分配与检修计划协同编制模型,从而形成了一套完整的编制模型。(3)模型求解算法设计。针对单日车底周转计划编制模型,通过分析列车运行线的接续特点,制定车底返回车场的时机选择和维持车场车底数均衡的方法,设计了改进的贪婪算法;然后在求解车底分配与检修计划协同编制模型时,结合车底运用问题的特点与既有的求解算法,最终选用了最大最小蚁群算法,并制定了智能引导策略以提升算法的准确性,为后续系统的研发提供了理论支持。(4)城市轨道交通车底运用计划编制系统设计与实现。基于上述模型的构建及求解算法设计,首先分析系统的功能需求,然后将系统设计为基础数据管理、单日车底周转计划编制、车底分配与检修计划编制三大模块,利用开发工具Microsoft Visual Studio 2017和C#编程语言研发了车底运用计划编制系统,并对各模块的界面和功能进行了详细的阐述,为后续的案例求解提供了技术手段。(5)案例分析。以某市轨道交通2号线为例,利用已研发的系统,首先分别求解出平日和双休日的车底周转计划,并对车底的有效利用率进行分析。然后以车底周转计划结果为基础数据,结合车底检修规程,求解出最终的车底分配与检修计划编制方案,最后通过对各项指标的分析验证了编制结果的合理性和高效性,表明了本文的车底运用计划编制优化方法及技术手段对于实际运营具有非常好的指导意义。图38幅,表22个,参考文献50篇。