重载列车以其运量大、成本低、单耗小等优势成为我国铁路货物运输的主要组织形式,更是煤炭运输的重中之重。2018年,我国煤炭的铁路发送量为17.49亿吨,占铁路总货运量的54.85%。随着煤炭产能的逐年增加,如何提高重载运能已经成为重载列车运输研究重点。但扩能的同时,节能减排也成为铁路运输成本控制和可持续发展的重要战略目标。所以,重载运输组织的优化需根据运量需求和线路条件从车流组织类型、列车组合方法、列车牵引能耗等统筹规划,实现煤炭运输资源的合理调配,实现煤运通道运能发挥及经济和社会效益的最大化。本文在借鉴国内外煤运通道重载列车运输组织研究的基础上,根据煤运通道重载列车的运营数据,理清能耗在列车运行路径、列车编组方式、列车停站方案等不同模式下的规律,发掘运能与能耗之间的关系,对能力能耗协调利用的煤运通道列车组织优化进行了深入的探讨。基于能力和能耗的协调利用建立了重车列车组织优化模型,并结合实例进行求解计算。本文的主要研究内容如下:(1)明确了能力和能耗的研究主体,分析煤运通道重载列车运输组织特点,梳理了煤运通道重载铁路列车运输组织相关理论,在此基础上从运输组织方面对煤运通道的能力利用和能耗使用进行分析。(2)基于煤运通道某线的LKJ数据,采用数据挖掘的方法,提取能力和能耗的各类计算要素,形成完整的要素指标获取技术,并在此基础上利用动力学公式建立能耗计算微分方程,得出煤运通道不同路径和编组下的列车牵引能耗,实现对能力能耗规律的分析。(3)基于传统的车流分配模型(多商品流模型),提出适用于煤运通道的以“列”为单位的重车组织优化模型,并将传统的线路物理网络拓扑到时空网络,考虑车流平衡、作业接续时间以及煤运通道能力等约束,构建基于能耗使用和能力利用协调最优的列车组织模型。设计遗传算法对优化模型进行求解,验证了模型的可行性。(4)基于国能集团大准铁路的路网和运营数据进行实例分析。将大准铁路调研获得的实测数据与电子数据等进行整理分析,基于大准线的路网和货运数据得出不同的重载列车组织优化方案,并对方案进行对比分析。结果表明所述理论方法的正确性与可推广价值。