自我国高铁建设之初,高速铁路的列车开行模式一直是各方关注的热点问题。通过能力是影响列车开行模式选择的重要因素之一,快速科学地对不同列车开行模式下的通过能力进行定量地计算与分析,对于比选列车开行模式、制定合理的列车开行方案、实现高速铁路网络系统运输组织的整体优化具有重要意义。首先,本文从直达与换乘的角度分析了不同列车开行模式的特点和优缺点,通过对我国铁路网上换乘节点的选取和等级划分,探讨了高速铁路直达与换乘相结合的列车开行模式设计方法,并以京沪高铁为例,设计了不同换乘比例下的列车开行模式,并考虑客流结构不变的前提下,生成了各模式下的列车开行方案。其次,考虑到换乘因素对旅客服务质量的影响,本文建立了以换乘接续总时间最小和列车总旅行时间最小为目标的高速铁路列车运行图铺画模型,给出了按区段滚动铺画和时段滚动铺画相结合的大规模列车运行图铺画方法;在此基础上,为了更直观地体现不同列车开行模式对通过能力的影响,本文构建了基于压力测试法的通过能力计算方法。最后,在上述研究的基础上,设计开发了用于计算和分析不同列车开行模式通过能力的“列车开行模式设计辅助决策系统”,并以京沪高铁为例,对不同换乘比例的列车开行模式下的通过能力进行了计算和分析,得出了组织一定比例长途列车的换乘可以有效增加换乘站两边区段发车能力的结论。