近年来,我国已成为世界上城市轨道交通发展最迅速的国家。一方面,开通运营的城市轨道交通线路逐年增多,对车底资源的需求也越来越大;另一方面,为了满足乘客的出行需求变化,运营公司制定了更加灵活的列车开行方案。因此,合理编制车底运用计划,提高车底运用效率,既是运力资源优化配置的关键环节,也是提高轨道交通服务水平的重要内容。本文以此为切入点,在借鉴国内外相关研究成果的基础上,对城市轨道交通车底运用优化问题进行了探索。主要研究内容如下:(1)城市轨道交通车底运用理论研究。在充分理解客流、车流和车底运用特性的基础上,从列车运行交路、列车停站方案、列车折返方式、车站配线设置和车底检修作业等多个方面分析其对车底运用的影响,总结了车底运用计划编制原则,从而为车底运用优化模型的建立奠定了基础。(2)建立城市轨道交通车底运用优化模型。将车底运用优化问题转化为多车场车辆路径问题,综合考虑车底接续约束和车底检修约束,建立了以车底运用数量和车底检修次数加权和最小为目标的车底运用优化模型。设计了一个小规模算例,通过数学规划软件ILOGCPLEX编程求解,对算例计算结果进行分析,验证了模型的正确性。(3)模型求解算法的设计和实现。基于最大最小蚁群算法设计了求解算法,然后详细阐述了算法求解的流程,包括可行解的构造、主体算法设计、初始化过程、内循环过程和外循环过程等。基于不同规模的测试案例,分别用ILOGCPLEX和论文设计的算法求解,通过对比分析验证了算法的高效性。(4)案例计算与结果分析。以北京地铁5号线和2号线为例,通过对线形和环形两种典型线路进行测试,分别求解不考虑检修约束和考虑检修约束两种情况下的车底运用方案,分析车底检修作业对车底运用的影响。计算结果表明论文设计的模型和算法在求解实际问题时,能够在可接受时间范围内得到一个较好的解,证明了论文模型与算法的实用性。