根据我国铁路《中长期铁路网规划(2008年调整)》,“十二·五”期间将有1.9万千米的既有铁路改建及增建二线工程,在既有铁路改建及增建二线过程中,对既有铁路勘察、设计等环节提出了新的要求。要求尽可能采用新工艺、新方法、新设备、新技术高效准确的完成线路、设计、施工等诸多环节。在既有铁路改建设计过程中,由于线路既有设备数量众多,改造过程中限制因素较为复杂,在设计方法、理念等方面与新线设计有较大差别,尤其是既有线路纵断面设计中,由于存在大量的桥梁、隧道、车站既有设备的影响,使得优化算法在设计过程中需考虑更多的限制因素。国内外的专家学者采用线性规划法、梯度投影法、动态规划法等方法在该方面进行了大量的研究,取得了一系列的研究成果。但是由于所处区域不同,各条线路的具体情况有所差别。西部铁路具有小半径曲线、用足限坡路段、既有桥涵(特别是明桥面)众多以及车站间距较短等特点,现有的各种优化设计方法在使用过程中存在一些不足。因此,研究一种能够适应西部复杂地区既有铁路纵断面改建设计的优化方法就显的尤为必要。本文主要结合西部铁路既有线路改造的实际需求,从优化设计方法、程序设计、自动绘图等方面展开研究,主要完成了以下内容：(1)在研究国内外纵断面优化设计算法及计算机辅助设计发展现状的基础上,结合既有铁路纵断面改建设计的特点,采用黄金分割与最小二乘相结合的方法,设计既有铁路纵断面优化设计方法,并对变坡点判断、单坡段优化、坡度调整等关键问题作出了详细分析。(2)在充分考虑西北地区既有铁路纵断面改建设计限制条件众多的特点,设计以坡度、坡长作为设计变量的基于遗传算法的既有线纵断面改建优化设计模型,该方法充分考虑了坡度、坡长、坡度代数差、高程控制点约束及线路空间曲线约束(包括：竖曲线不与缓和曲线重叠,竖曲线不应与道岔重叠,竖曲线不应设在明桥面上及沿线既有建筑物多)等条件,有效地解决既有线纵断面优化设计限制条件众多的问题。(3)由于现有的优化程序大多将设计结果生成EXCEL表格以供查阅,但纵断面改键设计的成果需要采用放大纵断面图的形式展现出来,设计的既有线纵断面辅助CAD系统利用VBA程序语言来开发基于EXCEL数据源的辅助CAD系统,可直接利用外业勘察数据优化生成线路放大纵断面,也可采用人工设计数据生成,具有操作简单、结果可靠等特点,对后续研究具有一定的参考价值。