城市交通日益拥堵的现状刺激了轨道交通的快速发展,城市轨道交通也因其快速、准时、高效的特点而受到广大出行者的青睐。与此同时,列车运营故障的频繁发生给城市出行者的正常工作生活带来了严重影响。本研究从城市轨道交通故障频繁发生的实际出发,旨在更好地认识城市轨道交通网络性能表现并保障其安全有序运营。本文主要进行了以下研究:(1)首先基于图论和复杂网络理论,将城市轨道交通抽象为复杂网络,并引入实际客流数据,对复杂网络的拓扑性能指标进行客流加权处理;从轨道交通线路运营角度出发,综合考虑轨道交通线路故障发生概率、网络服务客流量、网络加权平均最短路径和网络加权全局效率四个方面的影响因素,建立城市轨道交通网络脆弱性评价模型,并以上海轨道交通为例对城市轨道交通网络脆弱性进行了实证研究。(2)随后,本文着眼轨道交通线路运营组织策略,针对高峰时段轨道交通线路不同站点累积客流差别较大的特点,引入小交路运营组织模式,通过限制列车在不同站点的满载系数,来控制列车拥挤程度,并以乘客出行时间成本最小为目标建立列车运营组织模型,旨在缓解高峰时段部分区间客流拥挤程度,减少列车运营故障发生。结果表明:在城市轨道交通网络中,承载客流量最大的线路对网络性能的影响最大;具有特殊拓扑形态的线路(如环线)能够为网络客流提供备选换乘路线,对网络性能的影响也较大;采用大小交路运营组织模式,能够有效缓解高峰时段列车拥挤,保障线路正常运营。研究成果为全面而准确地认识城市轨道交通网络脆弱性提供了良好视角,也为优化城市轨道交通线路运营组织提供了有效方法,对于减少城市轨道交通列车故障、保障城市轨道交通的安全有序运营具有重要意义。