近些年,城市轨道交通发展迅速,客流巨大且呈现出时空分布不均衡的现象。上海和北京等城市日客运量达1000万人次以上,且一日内不同时间段客流分布也具有明显差异性。传统单一编组、单一交路形式的城市轨道交通运营模式使得部分区间运力紧张或运力浪费,分布不合理,旅客满意度降低,企业运营成本增加。所以科学合理研究基于灵活编组的城市轨道交通大小交路列车开行方案意义非凡。采用灵活编组、大小交路的运营组织模式减少了乘客候车时间,提高了旅客满意度;同时,减少了上线车组数、车辆走行公里数等降低了企业运营成本,保证城轨列车的服务水平及吸引力。本文在既有研究基础上,总结了制约灵活编组的关键技术及影响因素,建立了考虑旅客满意度的城市轨道交通大小交路开行方案模型,并通过案例分析了模型的适应性及稳定性。主要内容及结论有:（1）结合既有文献,分析了城市轨道交通列车的编组类型和交路类型,同时分析了各自的优缺点、适应性、应用实践。研究表明多编组、大小交路模式可以使客流与运力达到相对较高的匹配,适应客流时空差异性,不仅满足旅客的运输需求,还能节省企业运营成本,但对车站及线路设备设施条件要求较高。（2）分析了制约城市轨道交通大小交路开行方案的关键技术及影响因素。基于线路可研性报告以及断面客流时间、空间分布特性,生成列车开行方案,确定其交路位置、发车频率以及列车编组辆数。其中,客流变化特性是列车开行方案分析的主要内容;而线路布设、站台有效长度、折返站折返能力、车门及屏蔽门的设计、车钩缓冲装置、运用车数量、车辆类型、信号系统等线路行车条件及设施设备是方案能否生成的前提;最后通过考虑列车服务通达性、经济性、舒适性及安全性和企业运营管理费用、投资费用等,制定科学合理的城市轨道交通列车开行方案,才能使运力与需求得到最优匹配,提高城市轨道交通的魅力。（3）以乘客广义出行费用最低、车辆走行公里数最小、上线车组数最少为目标,考虑列车发车频率、列车编组辆数、列车满载率、车辆运用数、大小交路折返点位置等约束条件,基于大小交路情况下,构建了开行方案优化模型,并设计算法求解。得到大小交路情况下的列车编组辆数、列车开行频率、列车折返点等。案例分析表明,多模式编组方案比单一模式适应性强和优化率高。相关参数灵敏度分析表明,在实际城市轨道交通列车运行线路中,通过改变大小列车开行比,调整列车运行图,可以减少旅客候车时间,提高旅客满意度,也可通过调整最大列车编组辆数实现方案最优。基于参数乘客人公里票价费用率p和乘客的平均时间价值θ变化时,乘客广义出行费用和最优目标函数值分别成反比例和正比关系。同时,基于灵敏度分析验证了模型的稳定性及可靠性。