随着我国国民经济的持续快速增长和新型城镇化建设进程的稳步推进,城市轨道交通网络化建设步入了高速发展的新阶段。我国各主要城市的轨道交通已由单线到多线开通并逐步成网,网络化运营使得运能和运量水平大幅度提升。然而,随着网络渐趋复杂、客流量日益增长及其时空分布的不均衡,城市轨道交通网络浮现出运能供需不协调匹配、服务水平状态波动等问题,而整体运能加强和服务水平提升通常受限于某些车站或区间。精确识别这些关键车站和区间,是城市轨道交通运输规划与管理工作的重要组成,也是整体运输效能合理利用和提升的前提,有利于准确把握网络化运营态势下的新要求。本文旨在研究适应我国城市发展和轨道交通建设运营特点,符合居民出行需求特征的城市轨道交通网络运输供需分析、网络瓶颈识别、瓶颈消解等理论和方法。首先,分析网络结构、能力、客流三要素,引出网络瓶颈的界定。将城市轨道交通网络分成“物理结构网”、“能力供给网”和“客流需求网”三层进行描述和分析,基于Space L法构建网络模型;依次对网络结构形态、网络系统运能和网络客流特征进行分析与相应的测算;综合考虑网络的结构特性、能力特性、客流特性和服务特性,对城市轨道交通网络瓶颈进行定义、分类、成因和特性分析,主要包括静态瓶颈、动态能力瓶颈和动态服务瓶颈,为识别明确目标,奠定基础。以网络结构重要度高而能力配置程度较低的静态瓶颈为对象,提出基于复杂网络的瓶颈识别方法。在基于复杂网络理论并结合城市轨道交通网络特性,分析无权和有权网络特征指标的基础上,选取了度、介数、接近中心度、网络效率、最大连通子图等作为结构特性指标,区间输送能力、车站集散能力、单位能力强度、单位能力介数、能力衔接差异度等作为能力特性指标,并区分正相关的效益型指标和负相关的成本型指标,建立了网络静态瓶颈节点和边的识别指标体系;运用熵权-TOPSIS算法,对车站和区间按贴近构成静态瓶颈的程度进行了综合排序和识别。以加载客流需求条件下运能供需不匹配的动态能力瓶颈为对象,提出基于客流分配的瓶颈识别方法。首先进行网络动态客流分配:构建包含行车路段、进出站路段和换乘路段的服务网络,充分考虑乘客路径选择影响因素建立基于流量和容量的出行阻抗函数,构建基于Logit模型的城市轨道交通网络随机用户均衡客流分配模型,并用连续平均法（MSA）求解得出服务网络中各路段的流量;然后,基于路段能力负荷率,提出了能力瓶颈车站和区间的识别方法;进而,借鉴级联失效效应分析瓶颈形成和传播机理,通过瓶颈路段扩能、客流重分配试验,以瓶颈路段数量和网络总阻抗为指标,衡量瓶颈路段容量提升对网络的改善程度,以此对能力瓶颈中关键瓶颈进行甄别。以服务水平状态较低且制约网络整体服务水平提升的动态服务瓶颈为对象,提出了基于渗流理论的瓶颈识别方法。将道路交通瓶颈识别中应用较成熟的渗流理论应用于城市轨道交通网络中,对渗流过程、渗流属性等进行了阐述和说明;基于列车运行速度、满载率、准点率、发车间隔建立了服务瓶颈区间识别综合指标,基于站内走行速度、候车时间、能力负荷率、安全度建立了服务瓶颈车站识别综合指标,同时将其作为渗流参数;提出了基于键渗流的动态服务瓶颈区间识别方法和基于座渗流的动态服务瓶颈车站识别方法。三种方法相对独立,识别目标层层递进。以不同阶段不同时段线网运营情况下的成都地铁网络为实例,运用各方法进行了计算和分析。最后,从网络结构、运营组织和客流需求三个方面对瓶颈消解策略进行了分析研究,提出了切实可行的思路和建议。网络结构方面,包括对线网规划和改善的合理考虑;运营组织方面,包括压缩行车间隔、调整运输组织方案和优化车站客流流线;客流需求方面,分析了客流调控、管控和引导等协调网络客流需求及其分布的手段。