Os sistemas metroviários desempenham um importante papel no transporte de passageiros nos grandes centros urbanos por sua alta capacidade de transporte, seu baixo índice poluente e por serem relativamente livres de congestionamentos. O headway - intervalo entre os trens – é uma importante variável no planejamento do serviço pois influencia na capacidade oferecida e no custo de operação. Este trabalho desenvolve um modelo de simulação de eventos discretos aplicado na análise da estrutura, capacidade e funcionamento da Linha 4 do sistema metroviário do Rio de Janeiro, sendo realizados experimentos com diferentes tempos de headway de forma a medir e avaliar o desempenho do sistema no atendimento à demanda prevista. Desenvolve-se um modelo de programação linear inteira mista (MIP) com o objetivo de encontrar valores ótimos de headway para a sua operação. Os modelos consideram as restrições de capacidade dos trens, tempos de deslocamento e a demanda dinâmica dos passageiros em cada estação. São utilizados dados do Estudo de Demanda para a Linha 4 (FGV, 2011) com a previsão de demanda para o período de pico da manhã do ano de 2016. O trabalho permite concluir que o dimensionamento da capacidade da Linha 4 do metrô atende com eficiência a demanda projetada para o ano de 2016 e que os modelos de simulação e otimização desenvolvidos podem ser adaptados e utilizados no apoio ao planejamento e operação de outros sistemas metroviários.