城市轨道交通线路随着经济的发展以及城市的扩张开始不断向外延伸,从城市中心区延伸到城市外围甚至远郊区县。此类线路通常具有较长的线路长度,客流存在时空分布不均衡、潮汐特性等特征,此时在城市轨道交通线路上运营单一类型列车开行方案虽能满足客流的基本需求,但是会存在乘客出行时间较长、车辆利用率降低、出行拥挤程度增加等问题。因此,研究多类型列车开行方案对解决出行时间增加等问题具有重要现实意义。本文总结分析了国内外关于多类型列车开行方案的研究情况以及成功运营的经验,建立了双层规划模型,将多类型列车开行方案与周期运行图的初步编制相结合进行协调优化,主要做出如下工作:(1)简述我国目前城市轨道交通的现状,阐明本文的研究意义,对国内外城市轨道交通多类型列车开行方案的相关文献研究进行了总结,明确本文的研究方向与内容。(2)从基本特性、与单一类型列车开行方案的效果差异以及相关应用案例入手,对城市轨道交通多类型列车开行方案进行概述分析,并从客流条件、线路条件两方面详细讨论了多类型列车开行方案运营组织的适用性。(3)构建双层规划模型将多类型列车开行方案优化求解与列车周期运行图的初步编制结合进行协同优化。上层模型以乘客总出行时间最小为优化目标,求解得到多类型列车的开行方案;下层模型则基于周期事件规划模型实现列车运行图初步编制,以验证多类型列车开行方案的可行性,并得到列车实际运行情况,反馈上层模型使得能够尽量准确地反映开行方案的优化结果,减少理论计算值可能带来的误差。通过将可行的列车运行结果引入至开行方案的评估过程,利用双层规划模型展开多类型列车开行方案的研究,以实现乘客利益最大化的优化目标。(4)根据模型特点,设计遗传算法求解并进行案例分析。以某直线型城市轨道交通线路为背景,利用MATLAB进行多类型列车开行方案的优化求解,从开行方案设置、乘客出行情况以及列车周转时间与单一类型列车开行方案进行详细的对比分析,并对不同客流条件对多类型列车开行方案结果的影响进行对比,分析优化效果,验证了模型的合理性和算法的可行性,为探索城市轨道交通线路实现多类型列车开行方案的运营组织方式提供了一条途径。