近来,我国铁路客运发展迅速,而货运发展却相对滞后。铁路支线作为连接地方企业进行大运量运输的桥梁,其滞后的发展表现得更为明显。铁路支线总体表现出管理不够科学、设备落后、货运组织效率低下等态势,造成支线货运需求无法满足,降低了支线收入状况。如何科学有效地改进支线货运组织已是目前亟待解决的问题。基于此,本文针对支线货运组织现状,运用Petri网模型、定性和定量分析的方法对支线调度指挥、支线调机运用和支线货运组织三方面进行了流程分析、优化和评价,得到可行且高效的支线优化方案。本文在已有的研究基础上,介绍了Petri网的基本概念,并以成都局水大支线为例,介绍了支线的当前概况。接着,本文从调度指挥体系、调机作业流程和货运组织流程三个方面对支线的现状进行了较为详细的分析,并在这些分析的基础上绘制了支线运输组织效率影响因素的鱼骨分析图,明确了支线货运组织优化内容。随后,本文通过对调度指挥体系、调机作业流程和货运组织流程的研究,构建了三个子系统的作业流程图和Petri网模型,对串联型模型运用定性分析法优化流程,对非串联型模型运用Petri网模型关联矩阵算法发现冲突与同步关系,依据分析结果综合运用定性和定量的方法,研究并提出了调度指挥、调机作业和货运组织三方面流程优化的措施及建议。最后,提出了支线货运组织流程优化评价指标体系,通过对比支线调度指挥、调机作业和货运组织三方面流程优化前后,运用Exspect仿真工具进行模拟仿真综合对比支线实际运营管理情况,进一步证明流程优化效果的可行性和高效性。