调机工作是铁路运输生产的基本环节，质量直接关系着到发线的占用、车底出入库、客技线的占用及列车的正点到发，也对提高运输效率、增强运输能力、降低运输成本又好又快地满足国家和人民对铁路运输的需要，起着十分重要的作用。随着我国铁路旅客发送量的不断增加，尤其在春运、十一等高峰时期，铁路运输能力更显不足。因此，通过优化调车机车运用，来提高铁路客运站工作效率是迫切需要解决的问题。本文通过系统分析铁路客运站旅客列车的技术作业、铁路客技站整备所的技术作业和铁路客运站的技术作业，考虑旅客列车晚点到达、咽喉区的交叉干扰等诸多因素对调车机车运用的影响，以调机运用本身优化为轴心，兼顾咽喉区的交叉干扰和到发线的使用问题，对客运站的调机运用进行了优化研究。分别建立了以下三个模型来解决调机运用问题。首先，通过考虑一系列影响调机运用的因素，以调机运用本身优化为轴心，兼顾到发线的使用问题，建立了基于确定条件下的调车机车运用模型。给出了以调车机车的均衡使用、调车机车牵引车底的接续时间最少和列车占用到发线的非作业时间最少为目标的多目标函数。其次，针对旅客列车晚点到达、晚点始发等问题，建立了基于旅客列车非正点到发条件下的调车机车运用模型。给出了以调车机车的均衡使用、调车机车牵引车底的接续时间最少、列车占用到发线的非作业时间最少和整备后的旅客列车始发晚点数最少为目标的多目标函数。然后，针对调车机车运用中咽喉区交叉干扰冲突的问题，建立了基于咽喉区交叉干扰条件下的调车机车运用模型。给出了以调车机车的均衡使用、调车机车牵引车底的接续时间最少、整备后的旅客列车始发晚点数最少、列车占用到发线的非作业时间最少和车底出入库过程中在咽喉区出现交叉干扰进路时等待时间最少为目标的多目标函数。最后，对本文多目标函数模型进行分析，运用多层序列方法，将其分为车底取送作业模型和调车机车运用模型两层来进行求解。并采用实际案例运用该模型进行了计算，对其计算结果进行了透彻地分析，验证了该模型的合理性和科学性，为铁路工作人员提供了一定的理论参考依据。