我国城市交通处于快速发展阶段。但是发展的过程中也带来了许多问题,比如空气污染和交通拥堵问题。其中,城市轨道交通具有高效、速度稳定、运量大的特点,可缓解城市交通发展带来的问题,有助于建立一个高效的城市交通系统。本文旨在探讨城市轨道交通运营者如何运用优化模型和模拟退火算法,结合线路具体运营状况,以缩短乘客总等待时间和节省运营成本为综合目标,得到列车时刻表和车底协同优化调度方案。在目标函数的设定中,不仅考虑乘客总等待时间,还考虑了城市轨道交通运营成本,并以两者的加权和为目标函数。该目标函数的设定符合一线城市中客流量大和服务成本高的现状。在研究中该目标既考虑要降低乘客总等待时间,又要保证城市轨道交通线路运营成本在合理范围内。在实际情况中,会出现时刻表虽然安排合理,但是车辆段的列车存量不足导致列车无法按照时刻表计划进行运营的情况。因此,在优化方案的制定上,本文给出列车时刻表和车底调度协同优化方案。本论文首先介绍了城市轨道交通的发展状况及已有的研究成果,然后介绍了城市轨道交通中列车时刻表及车底调度协同优化问题,包括客流需求分析、列车流问题及成本分析。结合客流需求和线路运营状况,提出基于客流需求的列车时刻表和车底调度协同优化模型,通过模拟退火算法,得到列车时刻表和车底调度优化方案。最后,以北京市轨道交通16号线为例,进行模型和算法验证。本文主要研究内容如下:1.本文总结了国内外研究现状,介绍了城市轨道交通系统中客流需求和客流分布状况,对每日的客流情况和一周中的不同客流情况进行分析。介绍列车运行图和时刻表,分析城市轨道交通的客流和列车流特点,最后介绍城市轨道交通成本问题。2.根据城市轨道交通的客流和列车流的特点,以乘客总等待时间和运营成本最小化为目标,建立了列车时刻表和车底调度协同优化模型,设计模拟退火算法求解所提出的模型得到列车时刻表和车底调度协同优化方案。最后,结合具体算法,进行算例分析进行模型可行性验证。3.建立基于动态客流需求的列车时刻表和车底调度协同优化模型,并设计了模拟退火算法来求解该模型。该模型是以动态客流特征为背景建立的。然后以北京市16号线为例,对该模型和求解算法进行验证。在考虑动态客流需求的情况下,根据所提出的模型和模拟退火算法给出北京市16号线的列车时刻表和车底调度协同优化方案。最后,对总乘客等待时间权重、最小发车间隔和车辆段可调度车辆数进行灵敏度分析。4.最后,在总结全文研究成果的基础上,提出研究展望及未来的研究方向。