京沪、京广等高速铁路运输通道和城际快速运输系统的建成,标着着我国高速铁路成功步入网络化运营时代。但相较于在高速动车组等“硬件”设施方面所取得的创新型成果,高铁运营管理“软件”方面尚未形成相对成熟的理论与方法。因此,高速铁路运营管理理论和方法的改进成为当前的热点问题。当铁路运营发生扰动时,列车运行偏离初始状态,为了尽快恢复列车正常运营,通常设置多工种调度人员,各组调度人员依托既定调度规则和自身经验,分别负责列车运行图、动车组运用计划和乘务计划等各子计划的调整优化,组间相互协调共同完成调度指挥计划的编制。但由于各类子计划在编制过程中独立分步编制,最终编制完成的调度指挥计划往往会出现不协调的情况,例如列车运行调整计划中的各车次因缺乏动车组担当而停开,或因缺乏乘务组值乘而被迫取消。同时,由于缺乏智能辅助决策系统的支持,难以保障调度指挥计划的质量,更无法充分利用行车资源,实现对突发扰动的有效应对。因此,为保障调度指挥计划整体的可行性和提升其优化性能,需对各子计划一体化编制模型和求解算法进行探究。本文致力于高速铁路动车运用计划和乘务计划一体化调整优化,鉴于两个问题在求解策略、约束条件和优化方法上的相似性,首先总结出动车组运用计划和乘务计划调整的经典模型。基于传统的优化建模方法结合我国高铁网络化运营的发展要求,分析动车组运用调整计划和乘务调整计划的特点,构建符合我国国情的高速铁路一体化动车组运用计划和乘务计划调整模型,从而提高调整计划编制过程的效率和可行性;此外,为改善模型求解速度和质量,设计一体化动车组计划和乘务计划调整算法,基于高效的改进蚁群算法,旨在优化实时动态指挥过程以及合理化动车组及乘务人员的运用;进而,使用统计和调查相结合的方式获取京沪高铁实例数据对提出的模型和算法进行验证,计算结果表明一体化调整模型相较于分步调整模型,目标函数优化62.5%,内存消耗优化44.4%,计算速度也略有提升。最后采用灰色关联度计算方法对目标函数中的待标参数进行参数标定,明确目标函数的各组成部分在优化过程中对函数值的影响程度,尽可能快速地求出最优解。因此本文在一定程度上提升了调度指挥计划的质量,为研发新一代先进高速铁路综合调度指挥计算机系统,满足人们安全、高效、准时的出行需求提供重要的理论指导和科学依据。