铁路是国家重要的基础设施、国民经济大动脉和大众化的交通工具,其发展事关国民经济全局。铁路网的布局规划是铁路建设的重要前期基础工作,其科学性和合理性关系到铁路交通的持续和健康发展。特别是中长期的铁路网规划,由于其规划层次高、期限长,因此其布局规划的结果是未来铁路运输发展的战略蓝图,在很大程度上将决定国家未来很长一段时间内铁路网的建设方向和建设规模,对确保铁路系统功能的实现具有相当重要的意义。本论文通过回顾发达国家铁路发展历史与其经济发展的脉络关系,总结出铁路发展在一定历史时期对一国经济的飞速发展起到巨大的助推作用。我国的铁路建设仍任重道远,铁路网络的布局与规划也随着环境、资源、人文等各方面协调发展的迫切要求而显得尤为必要。鉴于此,本文在吸取前人研究成果的基础上,结合我国铁路发展的实际情况,对铁路网节点规划、网络设计方法以及铁路线网优化设计模型与算法等方面进行了较为系统的研究,并提出了较为完整的铁路网规划布局框架体系和理论方法。主要内容概括如下：1.通过对大量文献的阅读总结,分析了国内外有关交通网络设计以及铁路网布局优化方面的研究现状,指出了现有研究的不足之处,并提出了本文的研究思路。2.通过对交通网络与运输需求的相互作用机制以及运输网络形成与演变的研究,同时结合我国资源分布及区域经济发展实际,分析了我国未来运输需求的总量特征和空间特征；通过研究运输网络构成,分析了铁路网络特征对中长期铁路网规划的要求和影响,为构建中长期铁路网规划布局的合理模式打下基础。3.论文明确了铁路运输在我国经济发展中的重要作用,并对我国铁路网发展现状以及存在不足进行了分析和总结；通过对交通线网规模发展影响因素的分析和研究,在对常用线网规模测算方法进行分析和总结的基础上,以国外发达国家铁路线网发展规模指标为参考,对我国分区域的铁路线网发展合理规模进行了测算。规模总量的需求分析是铁路网规划布局的主要环节,有助于对铁路网建设有一个宏观的把握。4.从社会经济大系统的角度出发,结合我国资源分布及区域经济发展实际,明确了中长期铁路网规划布局目标,确定了铁路网规划及其布局优化的原则和主要任务,并提出较为理想的铁路网分层布局模式,分别构建了干线网络、基本网络以及系统网络的设计方法和模型。本文构建的中长期铁路网分层布局方法统筹考虑了不同层次路网之间的相互联系和影响,能够有效实现对结构复杂铁路网络的物理形态和几何结构的规划,在一定程度上能很好取代以往以定性分析为主而忽视网络效应的铁路线网规划方法,因此具有一定的理论价值和现实意义。5.以满足规划期内运输需求条件下线网总的铁路建设和运营成本最小为目标,分别以资金、规模、能力等条件为相关约束,构建了同时涵盖铁路网建设投资决策及网络配流问题于一体的优化模型,并进一步给出模型的求解算法,形成整体效率最高的铁路网布局框架。算例研究的结果表明该模型和算法是有效的,具有较好的实际应用价值。最后,对论文的研究工作进行总结与归纳,并指出了未来进一步研究的方向。