旅客列车车底是承载旅客的运输工具,也是铁路运输生产组织中的重要资源。合理的车底运用模式对降低铁路运输成本、增强运输能力起着至关重要的作用。现阶段,我国旅客列车车底运用模式主要以车底固定配属的方式在固定区段的运行。随着我国铁路客运量发送人数的不断增长,尤其在节假日等客运高峰时段,铁路旅客运输能力严重不足,铁路总公司采取临时加开旅客列车或者运用旅客列车车底套用的模式缓解运能不足的现象。但是,对于旅客列车车底套用的运用模式,国内研究相对较少,且在实际应用中还尚未形成完整的体系。因此,对该问题的研究是十分迫切和需要的。为了分析我国旅客列车运用情况,本文统计分析了全国14个地区24个大型客运站的车底在站停留时间、列车编组结构等指标。结果表明,旅客列车车底在站停留时间普遍较长,车底的利用效率较低。在此基础上,提出通过建立旅客列车车底套用的优化模型来减少车底在站的停留时间,节省车底数量。通过分析国内外旅客列车车底运用的相关研究,借鉴飞机排班中航班串或航班环的编制方法,以及国内外动车组在不固定区段的运用成果,建立数学模型优化旅客列车车底运用。首先,假设旅客列车到、发时间不存在晚点情况,参考既有研究中的约束条件和目标函数,以旅客列车车底在站停留时间最少为目标函数,建立了基于列车串的旅客列车车底套用优化模型。然后,考虑到旅客列车到、发时间是随机不确定的,利用随机机会约束规划的方法,以旅客列车车底在站的接续时间、车底接续时的列车等级和车底运用等为约束条件,以始发终到旅客列车车底在站非生产停留时间最小为目标函数,建立基于随机机会约束的铁路旅客列车车底套用优化模型。最后,为了优化旅客列车在晚点情况下进行车底套用时旅客列车的抗干扰能力,建立了基于鲁棒优化的旅客列车车底套用优化模型。最后,本文运用遗传算法,以四个大型客运站为例,利用本文建立的优化模型和设计的算法,运用C++编程进行了实例验证。计算结果表明,优化后的旅客列车车底在站停留时间和车底使用数量都有相应的减少,对提高铁路客运能力具有一定的实际意义。