随着我国高速铁路逐渐步入大规模网络化运营时代,高速铁路网络能力利用呈现出“紧张和浪费”两个极端状态的现象日益显著。以列车开行方案调整对高速铁路网络能力利用的影响分析为切入点,通过部分调整列车开行方案,尽可能提高高速铁路网络通过能力利用的均衡性,实现高速铁路网络通过能力利用的整体优化。明确了高速铁路网络通过能力利用率及其均方差的概念和计算方法,分析了我国现状高速铁路网络通过能力利用存在的问题:各客流区段通过能力利用两极分化明显,繁忙区段通过能力趋于饱和,与此同时,许多区段却存在不同程度能力的虚靡浪费现象。研究了列车开行方案调整措施,如列车增开、停运以及调整列车OD服务范围,调整列车速度等级、列车径路及列车停站等对高速铁路网络通过能力利用产生的影响,并制定了既有高速铁路列车开行方案的调整原则。在此基础上,采用基于熵权的灰色白化权函数聚类方法对既有高速铁路跨线列车进行了筛选,针对筛选出的待调跨线列车,提出了基于关键车站的列车OD归并方法。充分考虑高速铁路线路和车站的能力限制、列车单次运行里程以及路径唯一性等约束,建立了以提高高速铁路网络通过能力利用均衡性,同时减少列车整体运行距离为目标的待调跨线列车径路优化模型,并针对该模型特点,设计了以K短路为基础的模拟退火算法进行求解。以我国2018年12月全国高速铁路网络以及列车时刻表数据为例,验证了文中提出的方法、模型及求解算法的合理性。结果表明,优化后的高速铁路网络在各客流区段通过能力利用率平均值变化不明显的情况下,高速铁路网络通过能力利用的均衡性得到了提高,且高速铁路网络繁忙区段个数大幅减少,缓解了现状高速铁路网络繁忙区段通过能力利用紧张的问题。