在新时代交通强国战略引领下,中国大力发展高速铁路基础设施,高速铁路网络不断扩张至更多省市。铁路运营公司要在越发庞大的高速铁路网络内安全且高效地完成运营计划,保证宏观范围内列车准点率,是一项艰巨但必要的任务。高速铁路网络建设在自然环境中,列车运行将不可避免地受到自然灾害等突发事件的影响。研究高速列车调度问题旨在通过合理调整突发事件下列车运行计划,改善列车准点率。同时中国提倡建设节能减排的公共交通体系,从研究高速铁路列车牵引节能角度出发,探索高速铁路节能运营新方法具有重要意义。本文结合列车调度与牵引节能两个重要方面开展研究,探索兼顾列车牵引节能运行的列车调度一体化方法,称之为列车调度与速度控制一体化方法。本文的主要工作和创新点如下。（1）研究了高速铁路列车因突发事件紧急制动时的列车调度问题。首先设计了一种自适应列车调度策略（adaptive rescheduling strategy,AR-S）,该策略基于列车延误时间计算公式自适应地决策最优的运行路径,使得列车延误时间最小。在传统列车调度策略（traditional rescheduling strategy,TR-S）指挥下列车无法做到自适应地选择最佳运行路径。进一步对传统调度策略进行系统分析并用之与自适应调度策略进行比较。最后提出多种评价指标来系统评估上述两种调度策略有效性,以京津城际线路为研究对象展开案例分析,结果表明相比于传统列车调度策略,自适应调度策略有效减少24%列车延误时间。（2）研究了高速铁路站间区段临时限速下的列车调度与速度控制一体化方法。基于两阶段优化方法对列车延误时间、牵引能耗和乘客舒适度进行优化。两阶段优化方法中,第一阶段优化模型目标函数为最小化突发事件下的列车旅行时间,通过调整列车在车站的到发时刻、接发车顺序来有效减少列车延误时间。第一阶段优化构建了混合整数线性规划模型,该模型的主要决策变量为列车到达每个闭塞分区的入口时间。第二阶段优化列车的参考速度曲线,基于单车速度曲线优化理论构造列车速度曲线优化最优控制数学模型,并基于分段仿射函数和线性化方法将最优控制问题进一步转化成混合整数线性规划模型,利用商业优化软件对混合整数线性规划模型进行求解。第二阶段模型优化目标为减少列车牵引能耗和改善乘客舒适度。基于京津城际线路实际数据开展区段临时限速下的数值实验,结果表明两阶段优化模型能够在有效时间内对77列下行方向列车运行计划进行合理调整,并计算得出每列车的参考速度曲线。（3）研究了高速铁路单侧轨道阻塞而另一侧轨道限速行驶时的列车调度与速度控制一体化方法。基于两阶段优化方法求解列车调度解和列车速度控制策略。第一阶段模型为混合整数线性规划,该模型能够决策列车到达每个闭塞分区的入口时间、在车站的发车顺序以及列车是否利用单侧轨道行车。第一阶段模型还能够实时确保每两列车的安全追踪间隔。在第一阶段模型求解结果之上,第二阶段模型在兼顾乘客舒适度指标的前提下决策列车的节能速度曲线。首先建立列车速度曲线最优控制模型,并将该模型转化为混合整数线性规划模型进行求解。最后基于京津城际线路实际数据进行案例仿真,所提方法既能够在有效时间内对涵盖40列下行和41列上行列车的双方向列车运行图进行实时调整以减少列车延误,也能生成每列车的参考速度曲线以改善牵引能耗和旅客舒适度。图41幅,表17个,参考文献70篇。