近年来,城市轨道交通系统的运力面临着城市规模的不断扩大和人们出行需求快速增长的双重压力。通过能力作为检验运力是否满足需求的重要考量指标,极易受到信号系统的特点、复杂的线路条件以及运行过程变化等因素的影响。因此,准确的通过能力估计方法能够为运力评估和线路运营提供重要的技术支撑。通过能力的核心是追踪间隔,本文从追踪间隔角度研究通过能力,将通过能力研究分为列车正常运行时的通过能力估计问题和列车延迟时的追踪间隔调整问题。总结了城市轨道交通CBTC的影响因素和特点,建立了城市轨道交通基于闭塞时间的追踪间隔基本模型。在此基础上,首先指出了无线通信延迟是CBTC系统中影响城市轨道交通追踪间隔的重要因素,引入无线通信理论并结合列车定位方法,建立了通信延迟和列车运行速度之间的约束关系,提出了通信延迟条件下的追踪间隔模型,进而提高了 CBTC系统通过能力估计的准确性。其次,将追踪间隔模型进行扩展,提出城市轨道交通复杂线路——折返通过能力估计方法,根据折返线路的复杂性、进路规则以及折返方式,提出了求解复杂线路进路数的最大团方法,继而构建了列车在复杂线路条件下追踪间隔线性规划模型,提高了城市轨道交通的复杂线路通过能力的估计水平。最后,本文对延迟情况下的列车追踪间隔调整问题进行了研究,以最小化间隔方差为目标,提出了列车追踪间隔实时控制模型,可有效减小了延迟传播,提高线路的通过能力。论文的创新点如下:1.提出了通信延迟条件下的通过能力估计方法。利用无线通信理论和列车安全包络计算方法,推导出列车速度和无线通信延迟的约束关系,将通信延迟条件下的追踪间隔建模成一个非线性规划问题,以此为基础提出了通过能力估计方法,并通过仿真深入分析了通信延迟和通过能力之间的关系。2.利用最大团方法求解复杂线路进路数。进路数是反映复杂线路追踪间隔和通过能力的指标。针对城市轨道交通的复杂线路的多样性和不同进路的制约关系,建立了线路的无向图,并以此提出用最大团方法来求解复杂线路的进路数。该方法具有普遍适用性,不仅可以用于不同站型布置和折返方式,而且适用于不同规模的线路。3.提出了复杂线路通过能力估计方法。根据最大团方法和列车类型,将求解复杂线路的追踪间隔问题转化为线性规划问题,继而提出了其通过能力的估计方法,并利用单纯型算法求解该模型。此外,利用极值定理,分析了算法的收敛性并证明了其稳定性。4.针对列车运行的延迟问题,提出了一种减少列车延迟和延迟传播的实时控制方法。该方法以最小化追踪间隔方差为目标函数,通过优化列车运行曲线来调整列车在区间内的运行时间,达到吸收延迟的目的并使列车重新恢复到初始间隔运行状态。该方法不仅能满足实时性要求,而且能为列车在非正常运行情况下的运行提供指导。