高速铁路对我国的社会经济发展做出了重要贡献,由于其复杂的实际情况运输组织还存在许多重点和难点,如列车运行图和动车组运用计划编制问题。列车运行图直接影响动车组的运用效率和数量,一方面,编制列车运行图时若不考虑其结构就不能很好地解决后续动车组运用的编制问题;另一方面,动车组运用计划作为列车运行图的反馈机制,为列车运行图优化调整提供了依据。因此,列车运行图和动车组运用的协同优化将是未来研究的趋势,本文以此为目标展开研究,主要研究内容如下:(1)高速铁路列车运行图和动车组运用相关要素分析。分析总结列车运行图的基本要素、编制方法、调整方法,以及动车组运用的接续方式和检修条件等多方面的理论知识,为开展高速铁路列车运行图及动车组运用的协同优化研究提供了理论基础。(2)建立高速铁路列车运行图与动车组运用计划协同优化模型。利用三维时-空-状态网络图表示动车组在高速铁路线上的实时状态,把动车组运用问题类比为多车场车辆路径问题,从而转化得到基于列车运行图的接续网络图。在此基础上以动车组数量最少、检修次数最少及列车总旅行时间最少为目标函数,综合考虑动车组的出发到达间隔时间约束、旅客乘车的停站要求约束、开行方案约束、动车组接续约束、动车组检修约束、维修天窗约束等约束条件建立协同优化模型。并利用ILOG CPLEX来求解小规模算例,验证模型的正确性。(3)协同优化模型求解算法的设计和实现。本文改进了蚁群算法,并将算法求解得到的小规模算例结果与ILOG CPLEX求解结果进行对比,验证了算法的可行性。(4)案例求解与结果分析。以京津城际为例求解列车运行图及动车组运用计划,并与实际情况进行对比;之后以京沪高铁为例求解其本线列车的列车运行图与动车组运用计划,计算动车组利用率并分析求解结果。通过实际案例求解验证了模型与算法的适用性。图37幅,表29个,参考文献58篇。