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城市轨道交通以其运量大、安全性好、可靠性高、高效、节能等优点，成为我国解决拥堵、污染等“大城市病”的有效手段。由于列车延误往往对乘客的正常出行产生不利影响，列车运行的准点率被公认为评价城市轨道交通运营水平的关键性指标之一。由于城市轨道交通线路配置简单、列车运行间隔短，导致信号系统故障后的列车运行调整困难，易造成“小故障，大影响”的现象。因此，信号系统故障已经成为城市轨道交通运营延误的首要致因之一。目前，信号系统故障后多由调度员凭调度经验对列车运行进行调整，其调整效果往往难以达到预期。因此，根据信号系统故障影响及故障处置情况自动生成列车运行调整计划，辅助调度员对列车运行进行调整，对减小信号系统抢修压力、提升信号系统故障管理的自动化及智能化程度、提高城市轨道交通的正点率和安全性具有重要的现实意义。本文对城市轨道交通信号系统故障处置方法进行归纳总结，进而根据运营影响抽象出典型故障场景，建立列车运行调整优化模型对信号系统典型故障场景下的列车运行调整计划进行求解，模型中采用多目标方法实现多目标决策，最后，提出基于滚动优化的实时列车运行调整方法，实现跟随故障处置情况实时更新列车运行调整计划。论文主要进行了以下几点工作：
(1)提出符合城市轨道交通系统运营需求、线路结构及列车运行特点的列车运行调整优化模型。以最小化列车总延误，最小化中途折返车底的数量，并保证列车运行均衡性为优化目标，建立到达、发车限制，运行间隔限制，车站限制、车底周转限制、车底库存限制等列车运行限制条件，从宏观角度对信号系统故障发生及恢复的整个过程中的列车运行调整进行优化。
(2)确定城市轨道交通列车运行调整优化模型中各个优化目标的权重。综合应用德尔菲法和层次分析法，通过建立层次结构模型，与专家进行座谈和问卷调查，构造判断矩阵，计算各个优化目标的权重。
(3)典型信号系统故障场景建模及最优列车运行调整计划求解。根据城市轨道交通信号系统故障的运营影响，定义信号系统典型故障场景，并对典型故障场景对列车运行的影响及可行的列车运行调整策略进行建模。利用城市轨道交通列车运行调整优化模型对典型信号系统故障场景下的列车运行调整计划进行求解，验证模型的正确性和可行性。
(4)提出基于滚动优化的实时列车运行调整方法。针对信号系统故障持续时长可能具有较大不确定性的问题，引入滚动时域优化算法，对列车运行调整计划进行分阶段求解，有效缩短每阶段的求解时间，提高算法的实时性，并实现根据信号系统故障处置情况实时更新列车运行调整计划，提高列车运行调整计划的可行性及高效性。
(1)提出符合城市轨道交通系统运营需求、线路结构及列车运行特点的列车运行调整优化模型。以最小化列车总延误，最小化中途折返车底的数量，并保证列车运行均衡性为优化目标，建立到达、发车限制，运行间隔限制，车站限制、车底周转限制、车底库存限制等列车运行限制条件，从宏观角度对信号系统故障发生及恢复的整个过程中的列车运行调整进行优化。
(2)确定城市轨道交通列车运行调整优化模型中各个优化目标的权重。综合应用德尔菲法和层次分析法，通过建立层次结构模型，与专家进行座谈和问卷调查，构造判断矩阵，计算各个优化目标的权重。
(3)典型信号系统故障场景建模及最优列车运行调整计划求解。根据城市轨道交通信号系统故障的运营影响，定义信号系统典型故障场景，并对典型故障场景对列车运行的影响及可行的列车运行调整策略进行建模。利用城市轨道交通列车运行调整优化模型对典型信号系统故障场景下的列车运行调整计划进行求解，验证模型的正确性和可行性。
(4)提出基于滚动优化的实时列车运行调整方法。针对信号系统故障持续时长可能具有较大不确定性的问题，引入滚动时域优化算法，对列车运行调整计划进行分阶段求解，有效缩短每阶段的求解时间，提高算法的实时性，并实现根据信号系统故障处置情况实时更新列车运行调整计划，提高列车运行调整计划的可行性及高效性。