随着快递业的发展、中长途运输需求的急剧增长,快速、准时、低成本、低社会环境影响的高铁快运竞争力不断增强,具有巨大的市场前景。我国高铁快运处于起步阶段,客车捎带模式为主要运输模式,高铁运输方案和城市配送决策受客运计划影响极大。因此,从全局角度统筹优化客车捎带模式下高铁快运,设计高铁运输方案,优化城市配送决策,对推动高铁快运发展具有重要意义。本文首先在国内外高铁运输和城市配送相关研究的基础上,提出研究思路与框架;其次,介绍高铁快运相关理论与模型方法,描述高铁快运整体作业流程,分析高铁运输和城市配送,为后续的研究奠定了基础;第三,分析高铁运输作业过程,构建三层时空-状态网络,以运输时间最短为目标,建立时空路径备选集,并结合高铁快运产品类型,以运输费用与逾期惩罚费用最小为目标函数,构建运输方案设计模型,设计拉格朗日松弛算法求解模型;第四,描述高铁快运城市配送决策过程,结合路段相关性和道路交通实时路况动态估计运输时间,根据高铁时刻表,确定到达时间窗,选取到达时间窗及运输时间作为参考点,考虑运输开始时刻与路径选择之间的影响与反馈,建立基于前景理论的高铁快运城市配送联合决策模型。最后,以长江经济带重点城市为例,验证模型的有效性和可靠性。结果表明,高铁运输方案设计模型考虑了实际作业要求和不同快运产品的时限要求,使最终方案与运输需求更契合;拉格朗日松弛算法收敛速度较快,能在短时间内得到高质量的可行化目标值;路径运输时间的动态估计模型能够很好反应现实情况中运输时间的分布;不同产品类型因为时间可靠度不同会对决策过程和决策结果产生不同的影响;高铁快运城市配送联合决策考虑了决策过程中运输开始时刻和路径选择之间的相互影响,更符合实际情况。