随着京沪、武深等高速铁路的相继开通运营,我国高速铁路进入了快速发展时期。一个良好的动车组列车开行方案是高速铁路高效运营的前提,因此本文在分析高速铁路动车组列车开行方案的构成要素、影响因素及编制原则的基础上,建立了高速铁路动车组列车开行方案规划模型,并提出了相应的优化方法。论文主要工作包括以下4个方面：(1)以旅客和铁路企业两个决策主体效用最大化为目标,建立了高速铁路动车组列车开行方案多目标非线性混合整数规划模型,其约束条件包括定员约束、客流约束、运输能力约束以及满足动车组检修的日走行公里数约束。(2)总结了国内外高速铁路“公交化"运营的实践经验,探讨了高速铁路“公交化”运营的内涵,并对高速铁路“公交化”运营的适应性进行了分析,表明高速铁路在一定的时空范围内可以选择性的实行“公交化””运营策略,并在定性分析的基础上确定了高速铁路“公交化”运营的适应范围。(3)结合高速铁路“公交化”运营策略,提出了高速铁路动车组列车逐步优化方法：首先建立了动车组列车起讫点配对0-1整数规划模型,并用Dijkstra算法确定其最短运行径路；然后提出了动车组列车开行等级及数量的确定方法；基于客流时空分布特征建立了结合时间窗和发车频率约束的动车组列车停站方案数学规划模型,并设计了相应的求解算法。通过对以武广高速铁路既有OD客流数据优化的开行方案与实际开行方案进行比较分析,结果表明,逐步优化后的开行方案,更好的契合了旅客出行规律,同时体现了铁路企业的利益。(4)以2020年规划的高速铁路为背景,选取武广高速铁路及其相关线路为实例,对动车组列车开行方案进行实例分析,取得了较满意的结果,证明了本文方法的有效性。