随城市轨道交通路网规模扩大和线路里程延长,传统的单一站站停列车停站方案将导致远途乘客出行时间过长,无法满足轨道交通快速通达的建设初衷。因此以缩短旅行时间、促进运能供需匹配为目的快慢车组合运营模式在近年来得到了广泛应用。但现有的快慢车组合方案研究大多仅针对独立的单条轨道交通市域线,在线路逐步联网趋势下,跨线客流的出行需求为网络停站方案的设置新增了附加条件。此时,如何在复杂客流条件下设置开行方案,以确保网络快慢车的开行效果,成为了应对轨道交通网络化发展的有价值的研究方向。因此,本文重点研究了固定客流结构下网络列车开行方案的优化方法,力图为运营企业组织网络快慢车提供一定的理论指导。主要工作如下:(1)首先,按照列车运行过程,系统梳理影响快慢车方案可行性的各行车条件因素,为后文建模提供基础;然后,从既有案例入手,分析适合快慢车运营的线路条件。从单线和线网两个层面,分析适合快慢车运营的客流条件。明确快慢车模式的组织前提;随后,探讨城市轨道交通系统的网络属性,指出在成网条件下列车停站方案优化的关键,明确本研究的难点和意义所在。(2)从乘客角度出发,以快慢车发车频率、发车间隔、快车停站序列为决策变量,建立非均衡发车、一次越行模式下的城市轨道交通单条线路快慢车开行方案模型。并根据模型特点设计了微生物遗传算法,以X市某市郊通勤线为例进行求解。结果表明,在线路总发车频率相同时,最优快慢车方案相比站站停方案的全线乘客总出行时间节省11114min,优化率为1.89%。(3)在单条线路基础上,考虑同步优化跨线乘客在线路衔接车站的换乘等候时间,新增各方向列车发车时刻决策变量,建立网络快慢车开行方案与发车时刻协同优化模型。并根据模型特点设计遗传与演化策略结合算法,以Y市轨道交通双线网络为例求解论证。结果表明,相比全网采用站站停模式的方案ⅰ,和在单线双方向线路中采用快慢车模式的方案ⅱ、ⅲ,最优方案为双线四方向线路中均采用快慢车模式的方案ⅳ。案例条件下求得的最优方案中,乘客总出行时间比上述三个对照方案分别优化了 4.6%,4.0%和5.3%。(4)研究单线和网络中特定开行方案的客流适用条件,并通过对各模型关键参数进行灵敏度分析,得到各行车条件参数的临界取值范围,提出了可供运营单位采纳的关于快慢车运营的其他结论。