当前,中国都市圈的时代特征愈发明显,集中表现在人口增长、就业通勤、空间扩张、产业联系和区域联动等方面。根据国际成熟都市圈的发展经验来看,轨道交通网络的建设对于都市圈空间结构特征要素的演变起了重要的推动作用,主要体现在完善协同互补的功能网络和加快高效便捷的要素流动两个方面。所以,促进轨道交通与都市圈空间结构的协调发展是建设现代化都市圈的关键环节,然而,我国单一的城市轨道交通系统发展模式已经难以适应都市圈时代的变化需求,构建多层次轨道交通网络成为支撑都市圈培育发展的重要抓手,但目前对两者的互动作用规律和反馈机理还缺乏深入认识。作者通过选取国际上相对成熟的伦敦与京阪神都市圈以及我国的北京与上海都市圈作为研究对象。首先,运用复杂网络的研究方法构建都市圈各个发展阶段的轨道交通网络拓扑模型,利用Gephi计算并分析轨道交通网络纵向演变的复杂特征值,并对四个都市圈轨道交通网络的演变规律进行横向对比分析。其次,通过测度人口密度分布、建设用地规模等要素的演变状况对都市圈空间结构进行度量分析。最后,对轨道交通网络与都市圈空间结构演变存在的互动关系展开分析,首先是两者互动作用过程分析,然后是网络规模、枢纽站点分布、网络传播效率等网络特征要素与都市圈规模结构及地域结构的互动关系分析,最后是对站点密度、站点度区域分布效率、站点服务范围覆盖率等要素与都市圈人口密度分布的耦合度评价分析,通过多方面的实证分析论证了两者的互动作用关系。最后,作者从势能差影响、圈层变迁、中心性强化、传播效应演变、多中心引导等五个方面对轨道交通网络与都市圈空间结构协同演变系统的互馈机理进行了探析,并通过特征对比总结了系统互动作用规律。由此提出我国都市圈在发展过程中应关注多层次轨道交通网络与空间结构的相互影响及动力机制,并对我国都市圈轨道交通的发展建设提出了“适度超前”、“破除边界”、“内优外联”、“团轴结合”四个方面的策略建议。