GSM-R专用移动通信系统在铁路跨越式发展中扮演着越来越重要的角色，已成为铁路通信发展的方向。越区切换技术作为GSM-R中最基本的技术，是无线资源管理的重要内容，是无线通信工程设计和无线网络规划及优化中的核心要素。此外，GSM-R网络不同于公众网络，对铁路通信的可靠性和安全性要求更高，这就对越区切换的实现与优化提出了更高的要求。本文首先分析了越区切换的正常过程，对通信流程和接口信令做了详细总结。然后从理论的角度，根据切换过程的进行阶段，总结出六种越区切换的失效过程，并结合GSM-R网络运营过程中的工程实例对切换优化过程做了分析。由于铁路无线覆盖具备线状的特点，在只考虑单层网的情况下，越区切换的前后小区只有两个，因此，若知道了列车运行方向，就可以对目标小区列表做简化，从而提高切换效率，避免回切和乒乓切换，保证切换的可靠性。文章提出了三种判断列车运行方向的办法：车次功能号判别法、BSC切换记录统计法和多普勒频移法。针对双层网络的越区切换，提出通过适当的设置网间和网内的切换门限来优化的方法。越区切换的通信流程中，存在大量定时器，本文依据切换过程的进行阶段分类介绍了定时器规则，并对其设置情况做了总结。其中，RLTO定时器与资源的保持和释放关系密切，同时在青藏线和大秦线都有特殊应用，因此，论文结合实际应用推算出其合理的设置范围。