在城镇化快速发展背景下,我国大都市正逐步演化成都市圈。为了解决交通问题,都市圈已经建立或规划了城市轨道交通的网络骨架,但在都市圈轨道交通系统规划中仍然存在着若干亟待解决的问题。其一,都市圈轨道交通系统发展战略规划存在缺位问题,导致都市圈中各轨道交通系统功能定位模糊,运量等级层次划分不清晰。其二,轨道交通客流预测理论和方法的已有成果对于都市圈的多层次轨道交通系统不具有普适性,缺乏适应多样化客流出行需求的都市圈多层次轨道交通系统交通方式划分方法。其三,都市圈各圈层用地性质、人口密度以及交通结构存在较大差异,要求差别化的配置轨道交通系统,常用的轨道交通系统制式选择方法已不完全适用都市圈相关要求。其四,既有各层次轨道交通系统车辆基地的规划是分网规划,各层线网相互独立,造成了资源不必要的浪费。都市圈多层次轨道交通系统线网是联合规划,互联互通,资源共享,需要有满足线网检修资源共享的车辆基地规划选址方法。针对上述问题,论文提出了都市圈多层次轨道交通系统规划研究框架,其中发展战略规划、客流预测和线网实施规划是目前的薄弱环节。发展战略规划奠定了都市圈多层次轨道交通系统规划的基础方向,客流预测是规划的重要前提。在实施层面的线网实施规划中,制式选择和车辆基地规划选址是最亟待解决的问题。论文的主要研究内容包括:(1)都市圈多层次轨道交通系统发展战略规划研究。分析了国外三大典型都市圈轨道交通系统发展模式,及其对我国的借鉴建议;提出了我国都市圈多层次轨道交通系统发展战略规划的规划理念一—分层次规划理念和线网联合规划理念;给出了我国都市圈轨道交通系统体系框架及4个组成层次,研究了各层次轨道交通系统的相互关系和功能定位;最后以北京都市圈为例,运用上述理论研究了其多层次轨道交通系统发展战略规划。(2)都市圈多层次轨道交通系统的客流划分方法。基于满足都市圈各圈层居民多样化出行需求的基本理念,从需求和供给匹配的角度,分析了目前城市轨道交通客流预测的局限性;针对传统的轨道交通客流划分Logit模型中效用值的片面性和不适用性问题,提出了改进的Logit模型,给出了求解算法,并以北京都市圈为例对模型进行了验证。(3)基于熵值和集对分析的都市圈多层次轨道交通系统制式选择方法。主要解决目前普遍采用的绝对评价分析方法,对各种因素相互作用综合分析时缺乏发展的观点,在应用于都市圈多层次轨道交通系统制式选择时,导致的不适用问题。通过对不同轨道交通系统制式关键技术特征综合比较和适应性分析,提出影响制式选择的主要因素,构建评价指标体系;研究评价指标的量化处理和使用嫡值法来确定指标权重系数,提出了基于熵值和集对分析轨道交通制式选择方案比选方法,以广州都市圈为例对方法进行了验证。(4)基于线网检修资源共享的都市圈多层次轨道交通系统车辆基地规划选址方法。提出我国都市圈多层次轨道交通系统的车辆基地规划选址应考虑线网资源共享,给出了车辆基地规划目标,分析了选址决策的影响因素,给出了基于线网检修资源共享的双层规划选址模型,运用了遗传算法对模型进行了求解。并以兰州都市圈轨道交通车辆基地规划选址为例进行了验证。