中文摘要：

以动车组运用和客运专线、城际快速客运系统相关运输组织模式变化为背景，着重解决基于弹性需求的客运网络上列车开行方案的优化问题，确定旅客列车的起讫站、等级、开行数量、频率和停站设置。综合分析旅客出行的广义费用和客流需求弹性，采用基于弹性需求的客流分配描述旅客换乘选择行为，对服务水平、运输能力、设备运用、运输效益进行综合考虑，以客流分配为纽带对列车起讫站和列车等级、编组长度和开行频率、停站设置进行分层次综合优化。与既有研究相比，项目综合考虑了服务水平对客流需求和客流换乘选择的影响，将停站设置纳入到开行方案中，使旅客的换乘选择费用能够得到较精确的刻画，并将开行方案制定分层次综合优化，使之能够处理客运网络上大规模优化问题。有助于提高轨道交通运输组织水平和服务水平，使开行方案的制定更具有针对性、预见性和前瞻性，能够适应各种客观条件的变化，保持良好的服务水平和竞争能力，更好的适应市场竞争的需要。

结论摘要：

项目以快速发展的高速客运专线、城际快速客运系统和城市轨道交通系统等轨道交通客运网络为背景，着重解决基于弹性需求的列车开行方案优化问题。在前期客运专线网络多目标优化模型和双层规划优化模型的基础上，对服务水平、运输能力、设备运用、运输效益进行综合考虑，从列车生成和停站设置两方面设计解的邻域结构，抽象凝练“按流开车”的优化思想，以客流分配为纽带对列车起讫站和列车等级、编组长度和开行频率、停站设置进行分层次综合优化。建立了客运专线网络不固定运用区段的条件下列车接续费用最少化的动车组运用计划和检修计划的一体化优化模型。建立了考虑动车周转和到发线运用的高速铁路列车运行图综合优化模型，及以客运专线网络列车开行方案和列车运行图整体作为研究对象，对两者进行综合优化的双层规划模型。对列车开行方案优化决策中列车编组长度和服务频率之间的关系进行了系统分析。结果表明适当的短编组和高密度开行模式能够显著提高运营水平，最优列车编组长度和开行频率随运行距离的增长而分别增加和降低，在弹性需求下运营者应在列车开行方案决策时权衡两者的关系。考虑城市轨道交通网络规划和运营管理中的开行方案决策要求，优化确定列车编组、列车数量、开行时段。建立了单一列车交路列车开行方案的多目标规划模型和三阶段求解方法。考虑多列车交路组织要求和弹性需求条件下的交路乘车选择行为，建立了以客流分配为下层规划的多目标双层规划模型，并设计了基于模拟退火算法的求解方法。以单一线路的列车开行方案优化研究为基础，建立了基于弹性需求的城市轨道交通网络列车开行方案的双层规划模型，并设计了基于遗传算法的求解方法。上述不同轨道交通模式的客运网络上的列车开行方案优化方法，已在多个客运专线相关网络和多个城市轨道交通系统的规划中得到了成功的运用，对大规模客运网络上的开行方案问题具有较好的优化效果，使轨道交通的列车开行方案制定决策更具有针对性、预见性和前瞻性，更好的适应市场竞争的需要。