近年来,随着中国城市化进程的加快,越来越多的城市选择建设城市轨道交通来缓解城市交通问题,部分城市已经修建了数条轨道交通放射性线路。但随着城市空间的扩张和组团化城市发展布局的需要,仅依靠放射线所形成的轨道交通网络已经不能满足城市各区域之间频繁交流的需求。越来越多的城市考虑设置环线来增强轨道交通网络的服务能力。但目前针对环线设置的研究较少,盲目的设置环线会产生一系列的问题。鉴于轨道交通项目的建设具有不可逆性,研究城市轨道交通环线设置的相关问题对于城市轨道交通网络建设和城市发展具有重要意义。首先,论文通过对大量的国内外轨道交通环线的文献和典型环线进行分析,归纳总结了环线的功能特征,结构特征,交通特征,并确定以结构型独立环线为研究对象。其次,论文从线网规模,城市规划布局,客流条件,工程条件,建设时序等方面定性研究了环线设置所需要满足的条件;并针对环线出行者路径选择特征进行了分析,引入K短路算法用于环线的路径分析,并在此基础上,构建了基于Logit模型的轨道交通环线出行者路径选择模型,用于分析环线的客流路径和确定环线位置的关键控制点。然后,论文提取了影响环线设置的效益因素和成本因素,并建立了各因素与环线长度之间的函数关系,在参数的取值范围内,从经济学角度,用定量的方法建立了环线的合理长度分析模型;分别以收支平衡,净效益最大,盈亏平衡为目标,层次递进分析环线合理的长度。并利用盈亏平衡方程反推出各参数取值范围内的经营开发强度和财政补贴额度。最后,以西安市轨道交通8号线的相关资料对论文所研究的结论和模型进行了应用研究,确定了西安市满足设置环线的条件。并分析了8号线的客流路由,确定了控制线路走向的关键控制点。并对环线的长度进行了分析,验证了西安市环线长度的合理性,并通过模型计算得出西安市8号线能够实现收支平衡,但是如果要实现盈亏平衡,则需要财政补贴和加大多种经营开发力度。