高速铁路的大规模建设基本缓解了我国铁路运能紧张状况。但是,高速铁路旅客运输需求具有时空分布不均衡的特征,不同高速铁路线路的合流区段通过能力仍然紧张,尤其是客流高峰时段。目前,部分高速铁路区间信号按最小追踪列车间隔时间3min布置,车站间隔时间成为决定高速铁路通过能力的重要技术参数。既有研究大多采用理论公式计算,以相邻列车依次占用车站咽喉区的最小间隔计算车站间隔时间,较为粗犷。本论文以车站间隔时间的计算、缩短为基础,研究高速铁路通过能力计算、加强,重点提出了车站间隔时间精细化计算方法、高峰小时通过能力计算方法、基于闭塞分区、进路分段开放模式的通过能力加强措施。主要研究内容包括:(1)搭建了高速铁路通过能力研究的理论框架。将通过能力影响因素分为列车开行结构、相邻列车追踪运行的间隔时间及其相关因素两类,并以相邻列车追踪运行的间隔时间为研究重点。将高速铁路通过能力研究的关键问题归纳为列车追踪运行时空图构建、车站间隔时间精细化计算、通过能力计算及加强。(2)为了刻画相邻列车在区间、车站追踪运行过程中对轨道电路等资源的时空占用情况,结合高速铁路闭塞方式、区间行车组织规则、车站进路排列及解锁规则,构建了高速铁路列车追踪运行时空图,为提出车站间隔时间精细化计算方法奠定基础。首先,在空间维度上,将列车在运行过程中占用的最小线路单元定义为列车占用最小单元,给出了区间、车站内列车占用最小单元的划分方法。具体地,在区间内,列车占用最小单元是轨道电路;在车站内,列车占用最小单元需要综合考虑列车进路途径的轨道电路、联动道岔、侵限绝缘节的布设进行划分。其次,在时间维度上,将列车占用时间细分为准备、反应、制动、连续、运行、出清、关闭时间,并结合高速铁路技术作业时间标准、列车运行曲线、列控系统目标-距离曲线进行量化。第三,辨识了列车运行冲突可能存在的区域,也即列车运行冲突区域。为了避免运行冲突,相邻列车不允许同时占用同一列车运行冲突区域。具体地,在区间内,列车运行冲突区域是闭塞分区;在车站内,列车运行冲突区域是相邻列车进路交叉或重叠的一段线路,可能还包括第一离去闭塞分区。最后,分别构建了区间、车站内的列车追踪运行时空图。(3)以列车追踪运行时空图(第(2)项内容)为基础,提出了车站间隔时间精细化计算方法,为计算高速铁路通过能力提供更为准确的输入参数。首先,从列车运行状态、列车进路类型、运行方向组合三个维度,分析了不同场景下相邻列车进路冲突情况,构建了车站间隔时间集;其次,以车站及其邻接区间为研究线路范围,在区间、车站列车追踪运行时空图的基础上,以最小化相邻列车到达、出发或通过时刻之间的间隔为目标,构建了车站间隔时间精细化计算模型,获得了不同区间运行速度组合、进路组合条件下精确到1s的车站间隔时间,同时辨识了瓶颈位置。(4)为了计算高速铁路繁忙区段高峰小时通过能力,构建了高峰小时通过能力计算模型,并设计了相应的求解算法。首先,将连续的时间离散化为1s,构建了有向时空网络,利用列车运行时空路径描述列车在区间内运行、在车站内到达、出发或通过等活动;其次,以随着相邻列车区间运行速度及运行状态、车站而变化的车站间隔时间(第(3)项内容)为输入条件,以最大化列车开行数量为主要优化目标,构建了基于列车运行时空路径的高峰小时通过能力计算模型;最后,结合列生成技术设计分枝定界求解算法,利用列生成技术求解分枝定界树各个节点的线性规划,最终获得了高峰小时最多组织开行的列车数量,也即高峰小时通过能力。(5)重点从缩短车站间隔时间的角度出发,提出基于闭塞分区、进路分段开放模式的高速铁路通过能力加强措施。针对包含两段及其以上轨道电路的闭塞分区,闭塞分区分段开放模式是指不同轨道电路分段开放,并非同时被列车占用。列车解除占用轨道电路之后,其他列车便可以开始占用该轨道电路。针对一条列车进路,进路分段开放模式是指排列列车进路时,不需要进路上所有轨道电路均处于空闲状态。列车解除占用列车占用最小单元之后,其他列车可以开始占用该列车占用最小单元。由于采用分段开放模式之后,列车占用时间、列车运行冲突区域发生了变化,因此,本论文进一步阐述了列车追踪运行时空图、车站间隔时间计算模型所需要进行的调整。(6)以京沪高速铁路徐州东-蚌埠南繁忙区段为研究对象,进行了实例研究。计算了徐州东、宿州东、蚌埠南的车站间隔时间、徐蚌区段高峰小时通过能力,评估了分段开放闭塞分区、进路对车站间隔时间、通过能力的影响。