城市群的形成是我国城市化进程中的必然趋势,城市群的发展与区域综合交通运输系统的规划和建设密切相关。轨道交通系统是城市群区域综合交通运输系统的骨干构建一个多模式多层次相互协调的城市群区域轨道交通系统,是引导城市群可持续发展的正确决策途径。因此,系统分析和研究城市轨道交通、城际铁路、远程客运专线以及既有铁路干线等多层次轨道交通子系统在城市群区域轨道交通系统中的功能定位,结合城市群空间结构和城际出行特征,对区域轨道交通系统进行整合并对线网布局进行综合规划,能够有效促进区域高速综合运输体系的形成,为城市群的良好发育提供坚实的交通联系基础。本文立足于我国城市群迅速发展的背景下,在既有轨道交通线网布局理论和方法研究成果的基础上,着重对城市群区域轨道交通线网布局方法进行了研究,提出了城市群区域轨道交通线网布局多维规划理论与方法。研究内容主要包括以下六个方面：一、从系统科学思想与方法出发,对城市群区域轨道交通系统进行了界定。在总结和分析现有轨道交通线网布局规划理论的基础上,对城市群区域轨道交通线网布局综合规划的内涵进行了定义,从点、线、面三个维度分析了各维度在线网布局规划过程中的作用和意义,提出了城市群区域轨道交通线网布局多维规划理论。二、在回顾和总结了现有城际出行需求分析体系和城际出行特征的基础上,认为城际出行全过程包括OD两端市内接续交通出行和城际干线出行三个阶段,其中OD两端出行所花费的时间占整个出行时间的比例较大,因此对于出行者选择何种城际干线交通方式具有很大的影响。基于这个原理对现有城际出行需求分析体系进行了改进,在OD两端分别建立接续交通模型并纳入城际出行需求分析体系中。三、应用本文提出的城市群区域轨道交通线网布局多维规划理论,在“点”维度上,认为线网布局规划应当考虑点内部的出行效率。该出行效率可以通过枢纽可达性测算获得。在分析总结现有研究成果和存在问题的基础上,对城市对外交通枢纽可达性进行了定义,提出通过快捷程度、经济程度和舒适程度描述枢纽可达性,并以时间、费用和疲劳成本作为与之相对应的量化基础。针对现有枢纽可达性测算模型的不足,建立了改进的基于有量纲法和非集计模型的可达性测算模型体系和测算方法,并结合具体案例进行了分析,测算结果验证了模型的正确性和可行性。四、在“线”维度上,认为城际铁路线路规划条件是线网布局规划中需要重点考虑的一个问题。通过综合分析,多方筛选,选择城际铁路预测的近期客流密度作为城际铁路线路规划条件的主要指标,从财务分析入手运用运价理论建立了城际铁路线路规划条件测算模型并求解。此外,采用描述统计法统计得出人均GDP和人口密度作为城际铁路规划条件的参考指标。五、在“面”维度上,提出城市群区域轨道交通线网布局应当结合“点”“线”两个维度统筹考虑。通过对城市群区域城际客流OD进行聚类分析,可以确定城市群内部主要交通运输通道。在此基础上,通过对旅客城际出行广义费用函数以及城际铁路线路规划条件的研究,采用备用能力的概念构建了城际铁路线网规模的双层多目标规划模型,该模型由上下两层构成,采用经典的线性加权和法和分支定界法对其进行求解,并通过算例验证模型具有一定的可行性和有效性。六、建立了适应于城市群区域轨道交通线网布局方案比选的指标体系,针对各指标提出了适宜可行的指标定量方法,基于集对分析原理,通过熵值法确定各评价指标权重,明确了城市群区域轨道交通线网布局方案比选的计算方法,最后可以应用Qt编制软件对线网布局方案进行比选计算。该方案比选方法可以对有效降低评价过程中的不确定性,对传统比选方法中的计算繁琐性进行简化,取得了较为合理并有效的结果,具有一定的应用价值。