为响应优先发展公共交通国家政策指引,提升城市轨道交通服务质量与水平,实现高效的乘客出行,本文以提高城市轨道交通运输效率与乘客出行效率为出发点,研究多样化的乘客出行需求与线路特点下的灵活运营组织模式,对提升城市轨道交通系统服务水平与乘客出行满意度、提高复合需求下的乘客出行效率具有重要意义。论文总结了列车交路模式分类,划分了城市轨道交通快慢车运营模式,分析了两者组合的可能性。对比分析了城市轨道交通列车交路模式下的客流适用性条件、优缺点等,分析了运力的影响因素;从快慢车运营方式与分时运营的基础上,划分了快慢车运营模式,分析了快慢车模式的运力影响因素;在此基础上分析了两种运营模式组合的可行性。论文分析了运输能力与运输效率的影响因素。分析了列车车辆因素、线路折返因素、车站服务水平、运营组织方案等对运输能力与运输效率的影响。构建了列车交路与快慢车组合运营模式选择指标体系,建立运力影响因素到实际乘客出行成本与运力投放成本的映射关系,进一步提取出列车交路与快慢车组合模式选择的指标。构建了列车交路与快慢车组合运营模式选择方法指标集合。论文研究了列车交路与快慢车组合的运营模式的选择方法。描述了运营模式选择问题,提出了简化与合理的前提假设;首先通过基于OD客流与断面客流的快慢车开行比例确定方法、基于断面客流分布系数的快慢车分时运营模式确定方法,选择了线路快慢车模式;然后在线路开行快慢车时段、比例确定的前提下,选择了快慢车运营模式下的列车交路模式,实现了列车交路与快慢车组合运营模式的选择。论文采用多目标优化方法,将运营成本与乘客出行效率作为优化目标,将列车追踪关系、特殊站点停站设置等作为模型的约束条件,各交路快慢车发车频率与停站方案作为决策变量,建立了Y型交路与快慢车组合模式下的行车方案优化模型、嵌套交路与快慢车组合运营模式下的行车方案优化模型;针对两个模型分别设计了带有惩罚函数的粒子群优化算法,求解特定运营模式下的具体行车方案,确定了指定组合运营模式下的具体行车计划,优化了单位成本下能够提供的运输效率。选取了广州地铁18号线、22号线作为实例验证。分析了线路初、近、远期预测OD、断面客流特征与线路条件。采用提出的列车交路与快慢车组合运营模式选择方法,得到线路最佳运营模式;运用交路与快慢车组合运营模式下的列车开行方案优化模型,得到了广州地铁18号线、22号线最优运营模式以及行车计划。