在经典的开行方案研究中,为了合理的简化模型,通常将铁路客运系统设置为一个封闭系统,同时认为选择铁路的客流是固定不变的,实质上切断了铁路企业与其它运输企业在综合运输市场中的竞争关系,限制了旅客出行选择的自由。随着经济的发展,各个运输企业竞争激烈,争相推出新型客运产品,旅客消费层次变化明显,选择权提升,传统开行方案优化模型中的系统封闭性假设和客流确定性假设同实际情况的差别越来越大。为了使开行方案优化更加科学合理、符合实际,有必要解除铁路系统的封闭,解放旅客的自由,需要运用新的理论方法对其展开更加深入的研究。本文首先介绍了开行方案基础理论,分析了与开行方案相关的各项费用,建立了对应的费用函数,然后提出了一种新型换乘网络——综合换乘网络的构建方法,该网络包含了旅客可选择的所有客运产品信息,可以模拟旅客在综合运输市场中的出行选择行为,并设计了相应的客流分配模型与求解算法,随后,本文引入了博弈论,对综合运输市场中存在的种种博弈关系进行了分析与梳理,在此基础上建立了双层博弈模型对其进行描述,并设计了遗传算法对开行方案的所有要素进行优化,最后,在针对贵广高铁的实例分析中验证了模型和算法的有效性。