目前,我国高铁正处于飞速发展时期,为了满足不断增长的客运与货运发展需求,列车的运行速度及行车密度都在不断加大。因此如何在满足多列车追踪运行前后列车的追踪间隔越来越小的同时,保障列车能够安全、节能、准点和高效运行成为当下高速铁路发展急需研究的重要方向之一。本文主要研究内容如下:(1)本文对多目标优化问题进行了深入的分析;在其求解方法中根据粒子群算法收敛速度快、算法简便易实现和适用于解决短时间内的多目标优化问题的特性,提出使用改进过的多目标粒子群算法对多列车追踪运行的多目标优化问题进行研究,并设计了其算法具体流程。为避免算法陷入局部最优,使用了动态惯性权重和扰动算子的改进策略,提升了算法的全局收敛性能并通过仿真实验验证了其改进效果。(2)本文通过对高速列车的运行过程进行分析建立了单质点的列车动力学模型,并给出了本文所用的列车牵引力、制动力及其运行阻力的计算方式。随后证明了列车的操纵优化问题中存在着最优解,据此建立了高速列车在各个区间中运行的计算模型。最后设计了能耗、运行时间和舒适度性能指标的计算方式。(3)最后研究了移动闭塞下高速列车追踪运行的多目标优化问题。根据列车最小追踪间隔的计算模型考虑了追踪运行的动态安全约束条件,也通过动态安全约束考虑列车追踪运行的线路利用问题,建立了运行高效性指标。在此基础上建立了高速列车追踪运行的多目标优化模型,并通过在改进多目标粒子群算法中引入动态算子概念的方法考虑其动态安全约束及其运行高效性,最后设计了引入动态算子的改进多目标粒子群算法的具体步骤。以CRH3型动车组结合京沪高铁的真实线路信息为基础进行仿真优化,通过对优化前后各个性能指标的对比与分析,证明了该算法在保障多列车追踪运行安全的基础上,可以有效地改善高速列车节能、准点、舒适和高效的性能指标,验证了算法的有效性。