铁路作为主要交通运输企业,面对来自公路、航空等其他运输方式的竞争压力,需要不断提升和加强自身组织管理水平,加速机车、车辆等设备周转,提高旅客到达及货物送到准点率。调车机车作为铁路运输系统中主要的移动设备,承担着铁路运输组织过程中摘挂列车甩挂、到达车列解体与编组以及专用线取送车等几乎全部调车作业。所以,调车机车科学合理运用对提高铁路运输效率有着至关重要的作用。然而,由于调机运用过程中存在的问题,导致列车旅行时间延长,使得铁路运输经济效益降低的情况仍然存在,因此有必要对调机运用组织方式进行一定的研究,以期提出改进优化建议。论文以“区域调机集中使用优化”为研究对象,详细严谨地分析区域调机集中使用过程中的技术问题。首先讨论区域调车作业的基本概念以及作业性质,进而提出包含区域调车指挥有效性、区域调机配置复杂性等五种区域调机运用的影响因素；然后分析区域调机集中使用的核心问题——相关任务并行作业组织。通过设定参数表示相关任务作业关系,借助数学演算得到相关任务并行作业条件,同时提出调机运用时空图概念。为了研究方便,文章首先对实际问题提出假设,进而对调机运用时空图作出进一步抽象与简化,而后建立以在站等待时间最小化为优化目标的基于多旅行商问题区域调机集中使用数学模型。最后,查阅国内外学者对MTSP及其应用领域的研究成果,借鉴其中成功的经验与方法,采用结合模拟退火算法与遗传算法优点的混合模拟退火遗传算法来求解模型,并通过算例分析验证了模型与算法的正确性。