空车调配是铁路运输企业极为关注的一个问题。美国全国铁路空车车辆的走行公里约占总车辆走行公里的45%。我国铁路拥有运用货车近50余万辆,全路平均空车走行率约为30%左右,空车走行率最高的铁路局(公司)甚至可达60%左右。空车调配的好坏直接影响到车辆的利用效率、市场需求的满足程度以及运输组织的现代化水平。由于空车调配受到管理结构、网络能力、车流径路、计划任务、列车接续和货运需求等诸多因素的影响,因此,作为铁路部门公认的难题之一,空车调配问题在理论上和实践中都是一个值得深入研究的重要课题。由于我国铁路网络规模庞大,运输能力紧张和计划体制管理等特点,在国外研究已达三十载的动态空车调配问题,在我国却始终没有得到普遍关注。然而,空车调度随货运需求变化和车流接续波动的动态特性在铁路日常车辆运营中却是普遍存在的。而现行的空车调配计划的编制仍拘泥于传统的静态方法和历史经验,缺少动态优化的思想,因而不利于空车资源的有效配置和最大利用,也阻碍了生产效率的进一步提高和铁路市场化进程的加快。本论文在借鉴国内外研究成果的基础上,密切结合我国铁路运输组织管理特点,系统地提出了一系列具有实际应用价值的、能实现动态空车调配优化的模型和方法,从而为国内动态空车调配问题的深入研究奠定了理论基础。本论文的主要研究工作和创新点包括:1.首次提出了融合列车编组计划和列车运行图的服务时空网络概念,为研究动态空车调配问题提供了一种有效的技术手段和建模方法。在铁路局(公司)层面,创建了局(公司)管内的离散时段的空车服务时空网络和连续时间的空重车服务时空网络。离散时段的服务时空网络通过对时间轴的粗化分段,不仅成功缩减了网络规模而且增加了模型的弹性。而连续时间的服务时空网络借助细化到时间点的事件描述,成功实现了列车接续和列车车辆构成的精确优化。在整个路网层面,创建了全路网均衡运输下的OD时空网络。OD时空网络只考虑车辆在货流OD点的进出状态,而不涉及途中运输过程,它是对静态OD配流网络的一种动态处理,有利于空重车联合调整的优化建模。2.将铁路局(公司)日常的排空、配空和装车作业综合纳入优化,构建了两套基于完成日班计划要求的局(公司)管内动态空车调配模型,即空车调配的多阶段策略优