随着我国高速铁路路网规模不断扩大,在改变国家交通运输体系结构并对人们的出行产生深远影响的同时,也为铁路行车组织工作带来了新的要求和挑战,其中高速铁路行车调度技术亟待提高。铁路行车调度工作是保障列车运行安全和提升铁路运输效率的核心工作,随着我国高速铁路逐渐成网,铁路行车调度技术研究的理论架构和方法体系需要得到丰富和完善。为此,本文在参阅大量参考文献的基础上,把协同思想引入铁路行车调度指挥理论中,综合运用运筹学,交通工程学,数理统计学等交叉学科的理论和方法,分别从区域协同,多目标协同和区域间协同三个方面出发,将协同思想运用到列车运行图编制和列车运行调整两个方面的铁路行车调度技术中。三个方面的研究层层递进,相互交叉,联系紧密。本论文的主要研究内容主要体现如下:(1)以区域协同的思想,进行列车运行图编制的研究。不同于大部分学者只针对某条特定线路进行研究,在本文的研究中,协同考虑某区域的路网中各条线路,把乘客在不同线路之间换乘作为重要因素进行深入研究,提出“可换乘列车对”的概念,分析乘客换乘时可能遇到的不同情况,并将统计学理论应用于换乘等待时间的计算,得出乘客的换乘等待时间期望值。在此基础上,本文以乘客换乘等待时间最小为目标,分别建立客运专线非周期列车运行图编制模型与城际客运专线周期运行图编制模型,对区域中多条线路列车运行图进行协同编制,并通过算例验证了模型的可行性。(2)以多目标协同的思想,进行列车运行调整的研究。本文指出在列车运行调整工作中,以单一目标进行列车运行调整往往不能得出令人满意的结果,因此在建立列车运行调整模型的过程中,为得到合理的列车运行调整计划,需将不同的列车运行调整评价指标协同考虑。本文在运用区域协同思想对区域中多条线路上的列车进行协同调整的基础上,运用满意优化理论,协同考虑正点率,晚点时间和基于区域协同思想的接续换乘三个评价指标,为这三个指标分别定义满意度函数,并建立归一化的综合满意度函数作为目标函数建立列车运行调整模型,并设计遗传算法用于求解该模型,最后通过算例验证模型的可行性。(3)以区域间协同的思想,进行列车运行图编制和列车运行调整的研究。在区域协同思想和多目标协同思想的基础上,针对不同区域之间的行车调度工作协同化程度不高的问题,本文运用群体动力学的研究方法,提出“边界车站”的概念,分别建立基于区域间协同的运行图优化模型与列车运行调整模型,并设计免疫遗传算法与模拟退火算法用于求解,最后通过算例验证模型的可行性。