根据我国“中国铁路中长期发展规划（2008年调整）”要求，截止到2020年，我国铁路营业里程可达到12万km，其中既有铁路改建及增建二线工程约1.9万km，加上新建铁路投入运营后，在一定周期内需进行线路大修工作。因此，研究既有铁路平纵断面优化设计方法，提高既有铁路改建的勘察设计水平对提高设计效率及科学性具有十分重要的作用。在既有铁路改造纵断面设计过程中，由于存在大量的桥梁、隧道、车站既有设备，使得优化算法需要更多地考虑约束限制问题。线性规划法、梯度投影法、动态规划法、遗传算法等优化算法的应用均是在生成线路初始纵断面的基础上，设计不同的优化算法，初始纵断面的质量对优化的结果影响较大且不能全面考虑纵断面的约束限制问题。因此，如何利用先进的科学技术手段寻找智能化的全局优化算法是提高既有线纵断面优化设计水平的关键。因此，本文结合蚁群算法和既有线纵断面优化设计的特点，设计基于蚁群算法的离散的纵断面优化算法模型。主要完成了以下几方面工作：(1）既有线纵断面优化特点分析结合国内既有铁路勘察方法，对既有铁路的勘察设计步骤和纵断面优化的基本要求等方面进行详细分析。(2）研究蚁群算法在既有线纵断面优化中的应用方法将蚁群算法引入到既有线纵断面的优化设计中，并将纵断面优化的连续域的问题转化成离散的大规模组合问题，根据既有线纵断面优化的约束限制条件，建立优化模型。模型变坡模型点的里程和高程作为设计变量，在满足约束空间的内的网格点中采用蚁群算法寻找变坡点的最优空间位置。经工程实例验证，采用蚁群算法的既有线纵断面优化能够取得满意效果；(3）既有线改建纵断面设计辅助CAD系统设计基于VB对AutoCAD二次开发，完成既有线改建纵断面设计辅助CAD系统。实现既有线纵断面优化和CAD绘图两个功能模块。在既有线纵断面优化模块中采用Excel作为数据的录入和输出平台，不同的数据存储于不同的工作表中，便于数据的管理。并以EXCEL作为数据源设计放大纵断面图的绘制模块；论文采用蚁群算法完成既有铁路改建的纵断面优化问题，很好地解决了既有铁路纵断面约束限制条件多的问题。研制的放大纵断面绘图模块提供很好的放大纵断面的优化与绘图的衔接功能。能够对蚁群算法在类似工程中的应用提供一定的参考。