我国高铁“八纵八横”的路网架构正在逐步形成,高铁已经成为主要出行方式之一。高铁列车运行速度快,发车间隔较短,运行组织工作十分复杂,一旦受到突发事件干扰,晚点规模会迅速扩大,造成旅客服务质量大幅下降。在现有的运营模式中,突发事件干扰正常运营秩序后多由调度员凭借经验进行调度调整工作,随着路网不断加密,突发事件的影响范围随之增大,调度调整工作变得更加复杂,单纯依靠调度员手动编制调整方案不一定能够高效的实现运营秩序恢复,因此关于运用智能优化算法实现动车运用与列车运行计划自动调整的研究有重要的理论与现实意义。本文对国内外有关的研究进行梳理后,在我国的高铁应急响应体系下提出了适用于不同干扰强度下的列车运行调整理论与方法,主要的研究工作包含以下几点:（1）分析突发事件下的受阻列车开行时点和滞留旅客分流模式。梳理突发事件的应急响应体系和典型突发事件的应对流程,构建与典型突发事件对应的特殊运营场景,讨论场景的演变关系。同时,分析受阻列车的开行时点,以突发事件处置完成后可以正常运行的列车为框架,基于列车间的停站方案差异计算开行受阻列车对其开行位置后续的列车的影响。进一步地,对比不同旅客分流方式的优势与不足,研究受阻列车被迫取消时的旅客分流问题,考虑旅客流失建立了旅客分流方案计算模型,并基于京沪高铁求解了突发事件下不同分流条件的旅客分流方案。（2）构建动车运用与列车运行计划调整一体化协同优化方法。将现有列车运行调整手段按照使用频率分类,分析各复杂调整手段的适用性并对适用的调整手段进行效益分析,提出必要、充分和绝对三级启用条件用于引导算法。改进热备车运用模式,建立热备车开行评估模型对热备车疏解滞留旅客的偏好和能力上限进行深入分析,结果表明热备车对沿途滞留旅客具有较好的疏解能力。建立短编组列车重联评估模型对现行图是否适合重联进行评估,以京沪高铁为背景计算后发现该线路具有较优的重联条件,从而进一步明确可以将改进后的热备车运用模式和短编组列车重联用于一体化协同优化方法。（3）研究基于列车运行图快速重编的运行计划调整方法。针对高铁长距离繁忙干线的运营秩序受到严重干扰的情况,为了在有限的剩余运营时间内,尽可能减少服务质量损失,提出一种旅客出行需求时空分解方法用以计算停站方案,建立以最小化总旅行时间为目标,考虑安全运行约束、车站容量约束和旅客服务约束的整数规划模型,基于旅客出行需求时空分解结果分段求解剩余运营时间的运行图,设计基于局部区域搜索的组合方法将分段的运行图进行高效整合。以京沪高铁为实例验证严重干扰强度下方法的可行性和求解效率。（4）研究中等干扰强度下高铁干线动车运用与列车运行计划调整一体化协同优化方法。在单向通行中断的运营场景下,将最小化服务质量损失和最小化额外运行里程作为优化目标建立多目标优化模型,运用热备车开行、短编组列车重联、动车组交路调整、动车组任务取消和区间通过顺序交换等复杂调整手段,对高铁干线动车运用与列车运行计划进行一体化调整。设计考虑旅客流失的快速非支配排序遗传算法（NSGA-II算法）,在三级启用条件的引导下对模型进行求解,并基于京沪高铁进行案例分析,结果表明NSGA-II算法可以起到辅助列车运行调整决策的作用,同时在三级启用条件引导下的算法具有更高的求解效率与质量,此外还运用一体化协同优化方法对列车运行调整的关键节点进行了分析。（5）研究中等干扰强度下高铁网络动车运用与列车运行计划调整一体化协同优化方法。针对路网的运营要求对一体化调整方法中的调整手段进行升级,考虑旅客流失和滞留旅客的分流体验,以最小化服务质量下降、最小化额外运行里程和最小化分流旅客换乘人次为优化目标,建立涵盖各调整手段对应的基础约束、旅客分流约束和一体化调整手段耦合约束的多目标优化模型。设计适用于更多优化目标的NSGA-III算法,在三级启用条件的引导下对模型进行求解,在京沪高铁、津保高铁和津秦高铁三条线路组成的路网上基于实际数据对模型和算法的有效性和实用性进行验证。