当前,随着我国铁路的改革深入与发展,铁路客运市场化步伐加大,如何提高铁路客运的竞争力、改善管理与服务水平是客运管理部门当前面临的重要课题。我国铁路客运目前票价总体上实行政府指导价,对席位基本上采用固定票额分配的方式。在市场经济环境下,铁路还面临着来自航空、公路等其他交通运输方式的竞争,既有的票价和席位管理方式很难适应市场的发展和动态的旅客需求,不利于实现收益最大化。因此,本文首先分析了我国铁路采用灵活的票价策略、进行收益优化的必要性和可行性,借鉴航空公司的收益管理经验,考虑算法的实用性和有效性,基于收益管理理论、消费者行为理论、消费者偏好、效用理论、计量经济学、价格理论和最优化理论,从以下四个方面研究了铁路客运的票价策略与收益优化方法：(1)基于差别定价的经济学原理,研究了铁路客运的差别票价确定方法。通过理论分析和仿真实验,表明票价约束对旅客产生的附加成本和需求转移会降低期望收益,而票价档数越多,获得的期望收益越大；建立了动态更新差别票价的模型,为铁路部门进行市场细分并确定差别票价、合理设置票价约束和票价档数提供了理论依据。(2)假设可以依据旅客忠诚度进行市场细分,基于竞争环境下的消费者选择理论,针对不忠诚旅客对票价的敏感度,研究了竞争环境下高铁票价折扣的确定方法。为了减少对现有售票系统实时工作的影响,该方法首先对航空公司折扣票价进行预测,得到一组折扣机票价格,再以这组折扣机票价格作为模型输入参数,计算相应的高铁票价折扣,得到一个包含多档折扣的票价集合。(3)考虑旅客预订请求的随机性,建立了基于离散时间的铁路动态票价模型。在理论上证明了包含多区段的网络中OD最优票价关于售票时间、不同OD席位数的变化规律,并从实用性的角度进行分析,得到售票过程中OD最优票价满足的条件。最后,通过在Matlab中仿真实验,验证了在售票过程中最优票价的性质,为铁路部门采用动态票价策略提供了理论支持。(4)基于航空虚拟动态嵌套席位存量控制思想,研究了基于ODF动态嵌套的铁路席位存量控制方法。首先根据铁路和航空网络复杂性与售票管理方式的不同,提出了适用于铁路的ODF嵌套策略。在ODF价值的计算过程中,充分考虑了旅客需求的不确定性,并采用随机逼近法提高对区段竞价的求解效率,更有利于模型投入到实际应用。