开行方案是铁路客运组织的关键环节。研究制定好的开行方案能扩大铁路运输市场份额，有助于提高铁路运营效率，增强铁路旅客运输的市场竞争力。目前我国客运专线正进行大规模规划和建设，一部分客运专线已开始运营。我国客运专线列车开行方案涉及因素较多，目标较为复杂，约束条件较为复杂，从我国国情、路情出发，国外成熟的客运专线运输组织理论和方法不能照搬。因此，客运专线列车开行方案中仍有许多问题需要进一步研究。本文首先从旅客列车开行方案的概念和构成入手，结合我国客运专线的实际情况，以满足旅客和铁路运输企业两方面利益为目标，制定了开行方案开行依据，并对其影响因素进行阐述。描述了列车开行方案的整体思路，给出了列车开行对数的计算方法。同时本文阐述了客运专线客流影响因素，回顾了国内外流行客流预测方法，对其优缺点进行分析，探讨了适合客运专线的基于四阶段法和NL（Nested logit）模型的客流预测方法。在此基础上，考虑旅客利益和铁路运输企业效益，以最大化铁路运输企业运营收入、最大化直达运输和最小化列车的空座位走行公里数为目标，以列车人数、客流需要为约束，建立了求解客运专线旅客列车开行对数的多目标数学规划模型，详细阐述模型的求解方法。为了使模型结果更切合实际，研究了O-D流量处理办法。最后，结合西成客运专线实例，研究模型的具体应用。为了便于计算，对前面开行方案模型进行了简化。假定西成客运专线O-D流量已得到，依据客运专线开行方案制作流程图和简化后的模型，借助Excel软件来求解列车开行对数，并对开行方案进行简单评价。计算得出开行方案的结果表明：西安至汉中的客流密度较大，上座率最高，虚糜率最小；江油至绵阳的客流密度较小，上座率最低，虚糜率最大；适当提高客运专线列车上座率，列车的虚糜率将显著降低，铁路部门的运营收入将大大增加；较高的列车直达率可以提高铁路部门运输服务质量。