市域线具有定位明确、线路距离长、站间距长、速度快以及客流时空分布不均衡的特点。市域线采用大小交路运营模式可以提高小交路区段的运力水平,减少乘客的候车时间,但是大交路列车乘客候车时间增加,部分乘客需要换乘；市域线采用快慢车运营模式可以提高列车旅行速度,减少长距离出行乘客旅行时间,但部分乘客候车时间增加。市域线采用快慢车和多交路结合运营模式,大交路快车的开行可以缩短长距离区间的乘客旅行时间；小交路列车的开行可以降低小交路区间乘客候车时间、提升列车运用效率。因此,根据市域线的特点,研究考虑快慢车和多交路结合运营方案对乘客和运营企业均有重要意义。本文主要研究工作和结论包括：(1)市域线只有在客流分布不均衡程度大、乘客服务水平可提升、运营企业经济性能保障、线路行车条件能满足的情况下,快慢车和多交路结合运营模式才具有适用性。本文通过分析市域线运营组织方法的确定原则,提出快慢车和多交路结合运营方案确定方法,包括适用性分析、拟定市域线快慢车和多交路结合运营初始可行方案、初始可行方案综合比选及确定线路的最终运营方案四个步骤。(2)本文从市域轨道交通系统最优角度出发,以全线所有乘客总旅行时间和企业运营成本综合最小为目标函数,以大交路快车停站方案、小交路列车停站方案和各列车开行对数为决策变量,考虑列车发车频率、停站数、快车连续越行站数、满载率上限和折返站折返能力等约束条件,建立了市域线快慢车和多交路结合运营模式下的列车开行方案优化模型,并设计遗传算法求解。(3)本文以L市某市域轨道交通线路为例,验证了市域线快慢车和多交路结合运营停站方案优化模型的合理性和设计算法的有效性。结果表明：乘客平均旅行时间节省23s；运营企业车底保有量减少1辆,列车总停站次数减少49次；市域轨道系统总成本下降11542元。数据表明与站站停列车开行方案、大小交路开行方案、快慢车开行方案相比,采用快慢车和多交路结合运营开行方案后乘客旅行时间节省明显,出行效率得到显著提高,同时企业运营成本有所下降,市域轨道系统总成本下降明显。本文对模型中的参数进行灵敏度分析,得到小交路区段客流比重、大小交路列车开行比例、大交路快慢车开行比例、列车满载率上限以及小交路慢车折返站位置对市域轨道交通线路列车开行方案的影响。合理的参数取值,可以使市域线快慢车和多交路结合运营模式更好的匹配客流条件,充分发挥两种运营模式的优势,使得轨道系统效益最大。