大都市圈、城市群的兴起使得区域空间居民出行频率大幅提升,高效率、大容量、绿色安全舒适的城际铁路成为了解决区域内部客流需求的重要交通方式。在长株潭城际通道客流持续增长和铁路“客运提质”计划不断深入推行背景下,以城际客流市场需求为基础,动态调整优化列车开行方案,有利于提高城际铁路市场的竞争力和占有率,提升铁路运输企业效益,同时满足旅客不断增长的出行质量需求,带动长株潭沿线城镇一体化的发展。首先在国内外研究基础上探讨城际铁路公交化运营定义、特点和作用等基本概念,提出公交化运营应具备的客流、设备和服务保障条件。然后介绍了列车开行方案的主要内容,分析了区间能力和客流等影响列车开行计划制定的因素,选择以旅客出行时间、铁路运输企业效益和列车运能利用作为列车开行方案的主要评价指标,提出在“按流开车”的基础上,列车开行方案还应该坚持便捷、效率、舒适、效益四个原则,按照客流处理-指标计算-评价分析的流程进行编制。其次,在公交化运营和列车开行方案理论研究基础上进行公交化运营列车开行方案设计,构建以高峰小时旅客出行时间最短、铁路企业效益最大和列车空费损失最小的多目标非线性目标函数,以列车开行对数和列车停站方案为变量,考虑区间能力、客流输送量等约束条件的双层规划模型,通过理想点法将其转化为求解最小值问题,并采用遗传算法进行目标最优化求解。最后,论证了长株潭城际铁路公交化运营的可行性,在单向性、参数理想化、系统封闭性等模型假设条件下对长株潭城际客流和区间通过能力进行预先处理,以长沙站为始发站将长株潭城际铁路线路区分为长株城际线和长潭城际线两个系统独立求解,分别得到优化后的高峰时段列车开行方案。作为典型实例,研究可为国内多城市圈城际铁路实施公交化运营优化列车开行方案提供参考。