空车调配问题是铁路运输管理及研究部门极为关注的问题和公认的难题。美国全国铁路空车车辆的走行公里约占总车辆走行公里的45%,我国铁路拥有运用货车近50余万辆,全路平均空车走行率约为30%左右,空车走行率最高的铁路局(公司)甚至可达60%左右。空车调配的好坏直接影响到铁路车辆的利用效率、市场需求的满足程度以及运输组织的现代化水平。由于空车调配问题受到诸多复杂因素的影响,因此空车调配在理论上和实践中都是一个值得深入研究的重要课题。本文围绕空车调配优化模型,借鉴已有的研究成果,将定性分析与定量计算相结合,采用系统科学的方法,同时综合运用了运筹学、最优化理论以及计算机仿真技术等多个相关学科的研究方法。论文主要从以下几个方面展开:首先,分析空车的产生、空车调配的原因和特点,指出空车调配的核心问题,并结合空车调配的基本原则和方法,采集空车调配的基本信息,归纳空车调配的基本运作模式和流程,为空车调配多目标优化模型的研究打下了理论基础。其次,着重分析空车调配单目标优化问题中的单车种空车调配优化模型和多车种空车调配优化模型,指出空车调配单目标优化问题的局限性。通过综合考虑空车调配问题的多方面因素,将空车调配相关的走行费用、库存费用以及车种代用费用共同纳入多目标优化体系,构建了考虑车种代用的空车调配多目标优化模型,并在此模型的基础上,针对线路通行能力的约束,再构建了考虑线路能力约束的空车调配多目标优化模型,使空车调配优化模型更加符合铁路运输实际。最后,引入目标协调优化方法,结合LINGO在求解多目标优化问题的优越性,通过以简化的南宁铁路局路网为背景的算例,应用本文所建立的两个空车调配多目标优化模型进行模拟分析,验证了模型的可行性和实用性。