随着我国城镇化进程加快，城市交通出行需求日渐增大，交通供需矛盾日益突出，拥有大容量、高速度的城市轨道交通成为缓解供需矛盾的重要手段之一。轨道交通调度是城市轨道交通日常运输组织的指挥中枢，是体现轨道交通运营管理水平的重要标志，是以实现安全、准点、舒适、快捷的运营服务为根本宗旨。优化城市轨道交通列车调度可以提高城市轨道交通的运行效率，而现有的调度方案缺少对客流时变特征和列车拥挤方面的考虑。本文在认真分析国内外现有研究成果的基础上，考虑客流的时变特征和列车拥挤环境，对列车调度方案进行优化研究，主要内容如下：（1）客流需求是城市轨道交通调度的基础，通过对城市轨道交通客流形态特征和时空分布特点的归纳概括，得出时变条件下客流分布具有明显的不均衡性。在分析客流时空不均衡性与列车调度关系的同时，考虑列车拥挤环境和乘客到站时间窗约束对调度方案的影响，提出乘客车内拥挤度和到站惩罚。（2）对单线路进行含空列折返调度方案的优化。通过分析客流需求的时变特征及列车运行条件，以方向不均衡性客流为研究对象，以列车运行要求和可用车底数目为约束条件，以最小化乘客等待时间、乘客在车拥挤度和乘客到站惩罚为目标函数，建立基于时变环境下含空列折返的调度方案数学模型。根据模型特点采用遗传算法对算例进行求解，并对模型中的参数做进一步讨论。计算结果表明，优化后的调度方案能更好地满足乘客和运营部门双方的利益。（3）对存在唯一换乘点的两条城市轨道交通进行调度协同优化。在分析两条线路上客流的时变特征和考虑换乘客流对列车调度方案影响的基础之上，以列车运行特征和每条线路上可用车底数目为约束条件，以乘客到站等待时间、换乘等待时间、乘客在车拥挤度和到站惩罚最小，同时以总换乘人数最大为目标函数，建立列车调度方案的协同优化数学模型。并采用遗传算法对算例计算，计算得到不均衡调度方案的目标值要明显优于均衡调度方案。本文通过优化城市轨道列车调度方案，使列车在起始站得到合理的发车时刻，这对提高旅客出行舒适度，降低铁路运营成本，优化城市轨道交通发车时刻表都具有一定的意义。