目前我国的城市群大多为单核心城市群,其发展时间短,城市群内经济和交通协调性较弱,核心城市的辐射强度难以满足需求。因此,加强城市群经济空间格局和交通空间结构的协调性,对于推进我国城市群建设具有重要意义。本文以环长株潭城市群为研究对象,采用空间结构理论和复杂网络理论,研究了环长株潭城市群经济与铁路交通的协调发展问题,主要内容和创新如下:首先,基于修正后的引力模型和城市经济重要度,对环长株潭城市群的空间相互作用能力进行分析。研究结果表明,环长株潭要从单核心发展为双核心乃至网络化城市群,需要以株洲为次核心城市,岳阳和衡阳为支点城市,同时需加强城市群南北向的轴带作用,充分发挥长沙作为核心城市的带动作用。其次,基于复杂网络,通过P space方法将铁路客运网络拓扑为单层车流网络和三层换乘网络。通过对拓扑指标和鲁棒性的分析,发现车流网络具有小世界特性而换乘网络不具备此特性。因此,车流网络在受到蓄意攻击时会比换乘网络更快崩溃,两种拓扑结构下城市的交通重要度存在差异。通过城市经济与铁路交通重要度的对比分析,可以发现城市群内除长沙、株洲和娄底外,其余5市均存在失调现象,环长株潭的经济空间结构和铁路交通网络并不协调。综上,本文首先以拓扑指标为评价因子,利用主成分分析法,分析车流网络和换乘网络的失调水平,以及引入经济子系统后,城市群的经济和铁路交通耦合协调性;然后,将城市群空间相互作用能力的经济引力和换乘强度耦合,分析其协调性,研究结果表明城市群呈现轻度和中度失调状态。根据上述结论,本文首先对环长株潭城市群的城市铁路提出优化建议;然后,对城际铁路提出优化建议;随后,基于两种网络下节点的拓扑重要度和鲁棒性薄弱节点的差异重新划分节点等级,并提出节点优化建议;最后,对铁路网络线路提出优化建议,并以车流网络为例,对其线路进行优化。本文的研究成果对城市群列车运行线路的优化具有一定的参考价值,也可用于城市间车次数量和列车运行时间的优化,具有一定的现实意义。图36幅,表14个,参考文献99篇。