近年来,我国城市规模不断扩展,轨道交通超长线开始大规模出现。超长线具有明显的客流时空不均衡性,若仍采用单一交路、大小交路等简单的交路形式运营将难以与乘客的出行需求相匹配。因此,研究超长线路上适应客流分布特征的列车交路方案具有现实意义。本文以不固定交路形式的单一直线型城市轨道交通线路为研究对象,在宏观分析客流时空分布规律以及微观刻画乘客乘车行为的基础上,研究可适应城市轨道交通不同客流特征的组合交路方案。(1)总结了城市轨道交通日常客流时空演变规律以及突发大客流运输组织方法,界定了本文的研究范畴。从列车交路设置、交路形式分析、交路方案比选、交路方案优化等四个方面对城市轨道交通组合交路优化问题进行综述。(2)明确了城市轨道交通交路方案的影响因素和编制流程与框架。从客流波动原因和波动特征的角度对线路客流进行分类,并分析了超长线客流波动特征的特殊性;将列车交路形式划分为单一交路与组合交路,并比较了这两类交路的特点及应用情况;提出了单条线路设置组合交路的条件。(3)以乘客出行时间费用成本最少与企业运营成本最低为目标,分别建立了以线路运营阶段和规划阶段为前提的交路方案优化模型。重点描述不固定交路形式下的城市轨道交通线路的多交路组合现象,并将乘客按照出行目的地与折返站的相互位置关系进行分类,以此更细致地刻画并满足乘客出行需求。之后设计了多种群遗传算法对模型进行求解。(4)以某城市市域轨道交通快速线为研究对象,研究不同客流分布条件下的列车交路方案。首先在分析客流时空分布特征的基础上,生成适应客流的列车交路方案,验证模型与算法的有效性;而后从交路总数上限、满载率上限等多个方面对优化结果进行灵敏度分析,为交路方案的实施提供建议。