随着社会的发展和经济的增长,旅客出行需求不断增加。候车厅作为在客运站诸多作业流程中旅客集散的重要空间,是旅客停留时间最长,聚集人数最多,最难以掌控和引导的区域,作为人与铁路系统直接接触的设施,运用效率的高低直接关系到人选择铁路这种出行方式的体验。从铁路客运站的角度来说,候车厅可以提高候车能力和客运站服务质量;从旅客的角度来说,对候车厅的运用进行优化可以方便旅客乘车,增加旅客候车的舒适性。本论文对候车厅运用的模型、算法和优化过程及各运输领域相关问题方面进行了综述,分析了该问题的研究现状及发展前景,在既有的研究成果之上,指出目前研究的不足之处和提出进一步的研究空间。论文对候车厅运用过程所存在的一系列影响因素进行详尽分析,最终以旅客平均走行距离和候车厅运用均衡使用为优化目标,对候车厅的运用进行优化。为了增强候车厅运用的现实作用,设计了候车厅运用优化系统,并建立了两种特殊情况下的求解模型。论文主要研究在以下几个方面展开:（1）在分析候车厅的影响因素时,本文总结了候车厅的分类、候车厅的空间组织模式,通过研究列车发车时间、旅客出行规律等方面的因素总结了旅客到达时间概率分布。另外对检票速率进行实地调查并总结其规律,之后梳理旅客进站流线和对其在候车厅的静态空间需求进行分析。最后考虑到客运站城市功能对旅客候车的影响,分析了商业空间布局对旅客流线的影响。（2）对于候车厅的运用研究,通过既有的文献及以上的影响因素分析,以旅客平均走行距离和候车厅的均衡使用次数为优化目标,构建双目标优化模型。在各种约束的情况下,本文对候车厅双目标优化函数进行归一化处理,同时采用层次分析法评价的候车厅的影响因素,获得优化目标的权重值,采用模拟退火算法进行求解,最后对权重进行扰动分析,比较结果的优化程度。（3）考虑到候车厅运用计划在铁路客运站现场的应用,本论文设计了候车厅运用优化系统,根据系统需求分析,设计了系统总体框架和数据库,并完成了候车厅运用优化结果的可视化,之后考虑到候车厅运用的灵活性,同时设计了两种特殊情况下的求解模型和算法。针对优化模型的求解,本文设计了合理、高效的算法,以武昌站为例进行研究,验证模型和算法的科学性、可行性,并以此给出候车厅运用优化建议。论文最后对研究存在的不足进行了阐述,并对相关研究做出了展望。