在城市轨道交通的实际运营中,特定时段不同区段的客流具有差异性,采用固定编组模式会造成方向上的运能浪费。可变编组模式是应对不同区段客流差异性的有效途径,能够充分利用支线运输能力,有效减少乘客候车时间,尤其适用于Y型线路。可变编组模式是以列车运行计划为实现载体,需要借助高质量列车运行计划来发挥优越性。因此,研究基于可变编组的城市轨道交通Y型线路列车运行计划优化,对城市轨道交通服务水平的提升具有重要意义。本文以城市轨道交通Y型线路为研究背景,以列车运行计划为研究主体,以可变编组在Y型线路上具有优越性为研究突破口,以并线贯通模式和支线独立模式为比较对象,分别提出基于并线贯通、支线独立和可变编组的Y型线路列车运行计划优化编制模型和算法,通过对比多种模式在算例中的优化效果,验证可变编组条件下列车运行计划的优越性,并对客流敏感性进行分析,研究基于可变编组的列车运行计划适用范围。具体工作主要包括以下四部分:第一,围绕可变编组在Y型线路上具有适用性的观点,在详细分析可变编组的编组形式、技术操作、影响因素和Y型线路的线路形态、客流特征、运营组织的基础上,从理论层面论证了可变编组在Y型线路具有较强的应用价值;第二,在阐述列车运行计划编制内容、优化原则和影响因素的基础上,针对Y型线路的特殊性,以企业运营成本和乘客出行成本最小为优化目标,分别构建基于并线贯通、支线独立和可变编组的列车运行计划优化编制模型;第三,根据模型特点,在分别应用模拟退火和遗传算法进行求解的基础上,分析两种算法的优缺点及混合优化策略的优势,引入信息传递接口(Message Passing Interface,简称MPI)集群计算平台,设计基于MPI的并行模拟退火遗传算法;第四,利用所建立的模型和算法对算例进行求解,对比可变编组模式与其他模式的运行计划优化效果,验证可变编组条件下优化编制列车运行计划的优越性;在算例的基础上,以客流量为例,进行敏感性分析,通过调整客流量,评估和对比多种模式下列车运行计划优化效果的变化情况,分析可变编组条件下优化编制的列车运行计划在Y型线路上的客流适用范围。