随着我国城市化进程的加快,城市交通压力日益突出,地面道路交通已经不能满足目前的交通需求。城市轨道交通以其容量大、快速、准点、环保等特点,受到广大出行者的青睐。近年来,国内城市轨道交通发展迅速,截止2016年12月31日,我国已有30个城市拥有120条运营的线路,运营总里程达到4152公里。但城市轨道交通在快速发展的同时,也存在着客流预测精度不高、车站客流组织不顺畅、线路行车计划不匹配等问题。如何选取合适的客流预测方法使得预测客流与实际客流差距较小,对改善车站客流组织和线路行车计划具有十分重要的意义。针对上述问题,本文在国内外已有研究的基础上,分析了城市轨道车站客流和断面客流的时空特性,分别采用不同的组合模型对车站短时客流和断面短时客流进行预测,试验结果表明预测的精度较高,可以用此结果作为调整车站客流组织、线路行车组织的基础数据;同时根据短时客流预测的结果,对车站客流组织和线路客流的全日行车计划及列车交路计划进行调整优化,在保证车站乘客安全和线路运输效率的基础上,提高城市轨道交通的服务水平并降低运营成本。最后以西安地铁2号线进行实例分析,选取钟楼站,针对其晚高峰进站大客流提出组织措施;对于2号线的全日行车计划进行优化,优化结果表明,优化后方案的运用列车数减少了23.7%,优化后的行车组织方案既能满足最大客流断面又减少了列车开行对数,节约了运营成本。