我国城市轨道交通发展观念已经发生转变,多层次城市轨道交通是未来发展趋势。可达性是评价线网优劣的量化指标,目前针对城市轨道交通网络可达性的研究主要用表征“换乘次数”的拓扑距离来衡量,这种方法对于城区范围的轨道交通网络具有较强的合理性。但对规模较大的多层次城市轨道交通网络可达性研究,仅仅考虑换乘次数无法体现网络的层次差异,有失偏颇。市域范围的线网更关注的是时间消耗,因此本文结合时间因素与换乘因素,提出一种多层次城市轨道交通网络可达性研究的新方法,对增强线网规划的科学性起到积极作用。本文结合多层次轨道交通网络旅行速度差异及换乘特点,展开时间-换乘可达.性模型的研究。主要研究内容包括:(1)研究并建立基于GIS设施网络的时间可达性模型和基于Space P换乘网络的拓扑可达性模型。一方面,应用ArcGIS软件构建了城市轨道交通设施网络,采用网络分析模块求解多层次轨道交通网络的时间可达性。另一方面,根据轨道交通网络中站点间的换乘关系,构建Space P换乘网络,采用弗洛伊德算法求解多层次线网的拓扑可达性。(2)结合线网时间可达性和拓扑可达性的特点,构建时间-换乘可达性模型:确定以双目标最短路径为核心的计算思路;构建基于Space P换乘网络的时间加权换乘网络;建立双目标最短路径的最优化模型;设计两次深度优先搜索算法,完成对网络所有节点间双目标最短路径的求解,并计算网络的时间-换乘可达性。(3)以北京市轨道交通建设规划线网为例,计算线网的时间可达性、拓扑可达性及时间-换乘可达性,并结合客流预测数据,分别验证了三种可达性模型的合理性。计算结果表明,时间-换乘可达性兼具时间可达性和拓扑可达性特点,与客流的相关性远高于单独的时间可达性和拓扑可达性,体现了时间-换乘可达性模型的优势。(4)基于灰色白化权聚类方法建立了线路等级划分模型,分别基于线路的时间-换乘可达性及线路可达性、客流强度、运量等级及中心城区路段比重4个因素对线网进行等级划分,结果表明基于时间-换乘可达性的线路等级划分具有一定的合理性,在线网规划前期,缺乏相关资料的前提下可按照线路的可达性进行线路的等级划分,对合理选择线路的技术指标有指导意义。(5)研究不同线路类型对线网可达性的影响,结果表明:线网中径向线对线网时间-换乘可达性均起到了提升作用;半径线对线网可达性的影响与其衔接线路的数量有关,衔接线路多的半径线对线网可达性起到提升作用;径向线中快线对时间可达性的提升作用强于对拓扑可达性的提升作用,普线则相反。(6)由于网络问题的复杂性,线网时间-换乘可达性的分布规律难以把握,因此本文借助分形理论得出线网可达性的分布规律:在半径1Okm的圆域范围内,线网的可达性分布均匀,衰减速率慢,轨道交通供给能力强;10-30km的环形范围内,可达性的衰减速率快,分布不均匀,轨道交通供给能力欠缺;30-50km范围内轨道交通线路服务最少,未来需要规划速度等级高的快线加强与中心城区的联系。多层次城市轨道交通网络可达性模型的构建和应用,在一定程度上为合理规划城市轨道交通线网提供了理论依据,可以运用到实际的规划项目当中,辅助规划决策。