2021年末,我国常住人口城镇化率为64.72%,意味着人口结构发生了根本性的改变,越来越多的农村人口转为城镇人口,并有持续上升的趋势,因此很多一线、二线城市为缓解城市道路的压力,开始大力发展城市轨道交通,但是日益增长的客流需求给运营企业带来了更大的挑战,现有的固定编组和单一交路的运营模式已经不能适应客流的时空变化,为解决客流的时空分布不均衡的问题,本文提出列车灵活编组和多交路组合模式优化,以不同时段运营不同车辆编组制式的列车应对客流时间分布不均衡,以多交路形式应对客流空间分布不均衡的问题。论文的主要工作和研究内容如下:（1）探讨地铁客流的特性,以杭州地铁的AFC数据为基础,对其处理后进行客流的时空分布特性的分析,验证地铁客流在同一日不同时段、工作日和周末以及节假日和非节假日的分布不均衡,结合杭州地铁路网的实际情况验证每一条线的客流空间分布不均衡,在此基础上统计分析乘客的时空出行规律。（2）分析了我国目前城市轨道采用的列车编组制式和交路形式,大多数线路依旧采用固定编组和单一交路运营模式,少数线路采用重联编组或多交路的运营模式,表明灵活编组和多交路的组合模式在技术角度是可行的。此外,从工程技术的视角下分析制约组合模式的关键技术,分别从列车控制系统、车辆设备、站台、屏蔽门、车辆配线、列车动拖比和乘客信息组织系统等方面着手分析。（3）基于城市轨道列车开行方案的原则,以企业运营成本和乘客出行成本最小构建多目标优化模型,在客流分配模块利用前景理论改进logit客流分配模型,更好地刻画乘客在路径选择时的心理状态,然后将其应用于模型中分配OD客流,并采用NSGA-Ⅱ算法求解,将求解出的非支配解集利用模糊隶属度函数决策出最满意的方案。（4）通过对结果和现有方案的对比分析,最优方案在乘客时间成本增加了1.89%,所需车辆数和车辆走行公里分别降低了7.46%、8.65%。表明组合模式可以很好的节约企业运营成本,但是由于多交路的应用,乘客的时间成本略有增加,若平均到每位乘客只增加了25秒,故可以忽略。另外,将两者的断面满载率进行比较可看出,在平均断面满载率几乎一样的前提下,最优方案的最大断面满载率比现有方案降低了30%,说明最优方案更加可行。此外,目前杭州2号线在早高峰时段采用大小交路的运营模式,进一步验证了本文提出的观点。