城市轨道交通时刻表的设计是一个复杂的系统性优化问题。即在列车资源(如数量、使用成本)、行驶速度、最小发车间隔、最大及最小站点停靠时间等一系列约束条件和满足乘客需求下,考虑如何获得较好的各项优化指标。从城市轨道交通网络发展至今,很多研究者致力于研究高效的时刻表设计理论和方法,其大致可分为线路时刻表优化设计和网络时刻表同步优化设计两个方面。围绕满足乘客需求为核心的思想,线路时间表优化设计的目的通常是对于单条线路而言如何建立一个较为详细的时刻表尽量减少乘客在各个站点的候车时间;而网络时刻表优化设计的主要目的是如何通过线路协调和同步尽量减少不同线路上的乘客换乘候车时间。城市轨道交通中智能检票系统的广泛应用提供了大量丰富的乘客需求数据,这为设计高效精准的列车时刻表提供了依据。围绕乘客需求,本文在线路时刻表优化设计与网络时刻表同步优化设计两个方面展开深入研究。在线路时刻表优化设计方面,本文提出了 一种在时变需求下的乘客候车时间与线路拥塞最小化时刻表优化模型,该模型系统考虑站点容量、列车载客量及乘客候车时间,并通过建立候车时间与站点拥塞最小的多目标优化函数和基于遗传算法的多目标优化方法进行求解。基于现实数据,对该模型进行了实证分析,结果表明该模型可以显著的降低乘客等待时间,与现有的一些半规则和非规则线路时刻表方法相比,能有效减少拥塞事件发生的次数。在网络时刻表设计方面,以多个线路上首站发车时刻、运行时间、发车间隔作为决策变量对网络时刻表进行同步优化建模,建立以全网列车衔接时间最小化的目标函数,并基于遗传算法进行优化。以南京地铁网络为例进行实证分析,实证结果表明与现有的规则时刻表方法相比,该模型能有降低列车在换乘站点的衔接时间。论文章节安排如下:第一章阐述城市轨道交通网络时刻表调度策略的研究背景及意义,概述了该领域的研究现状及发展趋势。第二章围绕客流时空分布特性、调度模式、优化目标及其优化方法,系统的介绍了与时刻表调度有关的基本理论知识。第三章提出了 一种在时变需求下最小化乘客候车时间与线路拥塞的时刻表优化模型,设计了一种基于遗传算法解决时刻表调度问题的多目标优化方法,并用实际案例验证了模型及算法。第四章研究了网络时刻表设计中的时刻表同步优化问题,以多个线路上首站发车时刻、运行时间、停靠时间、发车间隔作为决策变量对换乘站点的列车衔接时间进行优化。第五章中总结了本文的研究工作成果,并对时刻表调度策略的研究工作进行展望。