随着我国高速铁路建设的稳步推进,高速铁路的运营里程不断增加,其网状结构日益复杂化,导致跨线运输比例逐年上升。跨线列车布局方案囊括了从客流分析起直到运行线完全分布于运行图上的一系列过程,一个合理的布局方案一方面可以更好地适应旅客需求,另一方面可以给运输企业带来经济效益,因此有必要对跨线列车运行线布局方案展开深入的研究。目前高速铁路列车运行背景与建设初期已大不相同:高速铁路建设初期线路相对封闭,能力存在富余,且因其常与既有线相衔接,导致不同速度等级列车在线路上混行;目前随着高铁线路间联系愈发紧密,国铁干道凸显能力紧张,且部分国铁干道开始采用相同等级列车共线运行的运输模式。故本文从上述不同背景着手,在总结既有研究成果的基础上,对高速铁路跨线列车运行线布局方案分类展开研究。首先构建了传统背景下的跨线列车运行线布局方案理论体系,归纳总结其布局流程、影响因素及关键问题;其次在新形势下探讨既有布局方案的局限性,并提出新型跨线列车运行线布局方案,系统研究其布局流程,并就其核心问题构造运行线选取优化模型,并设计了一个启发式算法辅助求解。论文的主要研究工作有以下几点:(1)总结归纳国外运输组织模式特点,在此基础上引出适应我国高铁线路运营现状的运输组织模式;概述高速铁路运行图的特点、编制原则及编制流程。(2)分析本线、跨线运输模式的特点,构建不同速度等级列车混行条件下的传统跨线列车运行线布局方案理论体系,总结方案的布局流程;详细分析跨线客流结构、天窗设置方案、节点及线路能力、动车组运用等因素对跨线列车运行线布局方案的影响;解决跨线列车布局方案中衔接节点选取、列车合理到发时间域的确定等关键问题。(3)在相同速度等级列车共线运行的条件下,结合高铁线路能力紧张的背景,探讨沿用传统布局方案可能带来的局限性;提出新型跨线列车运行线布局方案理论体系,详细阐述方案的布局流程;针对方案的核心问题“运行线选取优化问题”,以动车组运用优化与列车总旅行时间优化为目标,列车合理到发时间域、开行方案、安全行车要求等为约束构造一个“0-1”整数规划模型,并设计了一个启发式算法辅助模型求解。(4)以京沪高铁为实例对新型跨线列车运行线布局的具体过程进行详细阐述,包括客流结构分析、规格化列车运行图的编制、列车运行线的选取等步骤;在运行线选取过程中通过采用给定的跨线列车运行方案降低模型的复杂度,针对此模型的特点设计了一个启发式搜索算法,验证了模型的可行性与适用性;最后通过对比新型布局方案与传统布局方案,得出京沪高铁新型布局方案的优势与不足。