随着国民经济持续不断的发展,社会活动不断增加,人们对于出行的需求和要求也在随之提高,但是现有的客运设施和运输组织手段已逐渐不能满足于日益增长的客流需求,特别地,对于繁忙干线,其运输密度趋于饱和,已不能单靠增加动车组的投入使用来提高运输能力,因此基于固有设施设备的铁路能力增强成为释放运输效能的主要方向。铁路运输以保证国民正常经济活动为主,同时也要兼顾运输收益,尽可能在不影响铁路能力的情况下控制成本。动车组作为高铁线路上的主要移动设备和载运工具,对其投入的成本占据了高铁建设支出的较大比例。对动车组的合理运用不仅可以提升高铁线路的输送能力,最大限度满足旅客需求,同时也可以避免过多动车组的投入运营使用,在安全的前提下,最大限度地利用每一个动车组完成更多的运输任务,以控制经营管理成本,保障运输效益。因此,如何通过运输组织调整动车组资源的配置以优化线路输送能力利用,具有不可忽视的实际意义,也是本文的主要研究内容,基于高铁客运市场供需匹配情况和动车组资源相关现实因素,本文开展了以下研究工作:（1）对国内高速铁路动车组的运用周转模式进行了分析,梳理了动车组相关的资源要素,分析了重联、解编作业和车型因素对动车组运用效率的影响以及它们在高速铁路现实运营中的相互关联,对动车组运用计划和方式进行了阐述,并在此基础上分析列车运行图与动车组运用的相互作用关系,为后文的时空状态网络建立做了理论铺垫。（2）在前述理论分析的基础上,进一步研究了客流输送与动车组资源配置之间的关联作用,建立起了在供需匹配条件下的客运需求与动车组资源之间的适配关系,围绕本文研究主旨,深入讨论了综合考虑动车组资源周转的高速铁路线路输送能力利用优化研究的必要性和现实意义,也为后文模型的构建和算法的选取奠定了基础。（3）参照列车运行图的二维时空网络基础结构,增加动车组执行列车的状态维度,构建了在高铁线路动车组运用中考虑车型匹配条件的三维时空状态网络,并基于该时空状态网络,搭建了本文的多目标混合整数规划数学模型,其中添加了考虑车型因素的列车接续、动车组重联、检修等约束条件,并设计了小规模案例验证了模型的合理性。（4）对模型问题进行抽象分析,确定了问题规模,选取常用的元启发式算法进行优缺点的对比,分析各类算法对模型问题的适应性,最终确定以启发式的禁忌搜索算法为主框架来求解计算,并给出了初始可行解的生成步骤以及邻域移动的规则。最后以京沪高铁为例,利用该算法进行求解运算,通过多次迭代达到收敛来获得满意解,并对求解结果进行分析,验证了本文算法的有效性和研究工作的现实意义,也为高铁运输组织优化工作提供了相关理论支持。图40幅,表27个,参考文献78篇。