自2008年以来,我国高速铁路路网规模飞速发展,高铁旅客运输因其运量大、票价相对较低及出行便捷等特点成为我国旅客中长途出行的最重要的交通工具。但随着运输行业市场化进程的不断推进,高速铁路旅客运输与其他交通方式之间的竞争也越来越激烈。高铁旅客运输定价策略及列车开行方案的合理制定是提高铁路企业运营效益及竞争力的重要因素。列车开行方案作为旅客运输组织的核心,其合理程度决定了铁路运营企业的运营效益及服务水平的高低。自2016年国家发改委放开高铁票价后,铁路客票差异定价与列车开行方案的联合优化成为了近年来的研究重点方向。同时,客流分配又为列车开行方案优化的核心部分,客流分配方法是否合理直接关系到列车开行方案的优劣。因此,本文主要研究方向为通过采用更贴合实际的客流分配方法,考虑运输市场中其他交通方式的影响,对列车开行方案与差异定价进行联合优化,核心内容包括以下几部分:（1）本文首先研究构建了考虑竞争关系的高铁服务网络,并在该网络的基础上对旅客的出行选择行为进行了分析,提出了旅客广义出行效用函数。而后从时空角度分别对客流分配方法进行了研究。空间维度指的是将旅客而分配到不同出行路径上,即客流的分配策略,是对旅客的出行选择行为进行刻画;时间维度指的是以某种加载顺序来对旅客进行售票,即客流的加载策略,是对旅客占用运输资源的先后顺序进行刻画。本文提出了不同客流分配策略及客流加载策略并将其组合成不同的客流分配方法,结合案例分析了其作用效果,以找到一种更贴合实际情况的客流分配方法。（2）在所得到的客流分配方法的基础上,将客流分配作为开行方案的反馈环节,采用备选集的思想,构建了列车开行方案优化模型。而后考虑了运输市场中其他交通方式的影响,构建了考虑竞争关系的列车开行方案优化双层模型,其中上层模型为以高铁收益最大化的列车开行方案优化模型,下层模型为以旅客总出行成本最小化的客流分配模型,并针对该模型设计了混合算法对其进行求解,混合算法包括粒子群算法及MSA算法。最后通过设计算例来对模型的有效性进行了验证。（3）为更好的提升高铁在旅客运输市场中的竞争力和运输效益,本文引入对出行路径的差异定价,提出了基于客流分布的差异定价理论并建立了基于差异定价的随机用户均衡客流分配模型。将该客流分配模型与列车开行方案优化模型相结合,构建了考虑竞争关系的列车开行方案与差异定价联合优化模型,并设计了混合算法对其进行求解。通过设计算例对模型的有效性进行了验证,并对模型中关键参数进行了灵敏度分析。最后以京沪高速铁路列车开行方案为例,对模型的正确性及有效性进行了验证,为适应市场化环境下的高铁开行方案优化提供参考。图19幅,表54个,参考文献79篇。