近年来,随着我国高速铁路不断地建设和发展,已经实现了高铁的网络化运行,且其网络结构愈加复杂。由于我国幅员辽阔,使得旅客出行距离较长,旅客出行时往往要经过跨线运输,这样就产生了大量的跨线客流,跨线列车的开行比例越来越高已经成为我国高速铁路发展的一个明显的趋势。列车运行方案作为列车运行图编制的重要基础,特别是跨线列车运行方案为列车运行图编制提供了一个合理的布局,为了解决跨线列车的运营问题,有必要对高速铁路跨线列车运行方案进行深入的研究。本论文在总结现有研究成果的基础上,对高速铁路跨线列车运行方案优化理论和方法进行了研究。首先分析了高速铁路跨线列车运行方案基础理论,对编制跨线列车运行方案的关键问题进行了研究,其次构建了跨线列车运行方案优化模型,并根据模型特点设计了相应的算法对模型进行求解,最后在已制定高速铁路跨线列车运行方案的基础上,研究了跨线列车运行线与本线列车运行线调整的方法。论文主要的研究工作有以下几方面:(1)分析我国高速铁路客流组成及特征,指出适应我国高速铁路跨线客流的合理输送方式;阐述了高速铁路跨线列车运行方案内涵,并分析其特性、编制原则及编制流程。(2)详细分析了跨线客流出行规律及旅客满意度、动车组运用数量、衔接站合理到发时间、车站及线路能力、天窗方案、安全行车要求等对高速铁路跨线列车运行方案的影响;归纳了综合维修天窗设置形式与跨线列车的协调性关系;并以方便旅客出行为基本原则,充分考虑天窗时间对跨线列车开车时间的影响,给出了跨线列车的合理始发、终到时间域及衔接站上下线时间域的计算方法。(3)建立了以动车组运用最优和旅客出行时间满意度最大为优化目标,以合理到发时间域、车站安全间隔时间、天窗时间、到发线能力和动车组接续为约束的高速铁路跨线列车运行方案优化模型,根据模型特点设计改进的模拟退火算法进行求解,最后以京沪高速铁路为算例对模型的合理性进行验证。(4)在已制定的高速铁路跨线列车运行方案的基础上,对本线列车运行线和跨线列车运行线的协调性进行了分析,阐述了跨线列车运行线和本线列车运行线之间的冲突形式,提出了本线列车运行线和跨线列车运行线冲突疏解的调整方法。