铁路客运站作为铁路服务于社会的主要窗口,主要办理旅客列车始发、终到、通过等技术作业及客运业务、客运服务作业。在大型铁路客运站上为了满足旅客列车、车底在站技术作业的需要,其咽喉区、到发线、整备线、联络线的布局复杂,到发线、调机等设备运用及进路排列十分灵活,如何组织好各种品牌的旅客列车在车站内的技术作业,为旅客提供更满意的服务,是铁路运输组织中愈来愈重要的运输系统工程问题,对提高铁路旅客运输效率、经济、社会和环境的三重效益,促进铁路运输业的可持续发展具有十分重要的意义。随着我国经济的繁荣,铁路干线上列车运行速度与密度不断增加,使得客运站技术作业组织的难度越来越大,既要在正常情况下合理利用车站既有设备,最佳地发挥车站各项设备的能力,完成运输生产任务,又要对设备能力的利用留有一定的余地,便于车站设备的维护以及在突发事件产生时,最大限度的维持正常的运行秩序。因此,给行车工作者与决策者带来了一些亟待解决的问题。其一,如何合理使用既有客运站上的运输设备,才能最有效的运用各项设备为社会服务；其二,对于新建线路上的客运站,其运输设备应如何合理布置,才能满足运输生产的需要；其三,为了适应旅客的出行需求,需要经常调整运行图,调图后如何较快地测定车站固定设备的能力和能力利用率。基于上述三方面的需要,本文首先研究了客运站系统中旅客列车的随机生成方法,得到客运站内的每列旅客列车的到、发时刻,以反应列车运行的波动状态；其次,构建了客运站到发线运用优化模型和客运站咽喉区技术作业进路排列优化模型,并设计了相应的求解算法,得到到发线运用计划与咽喉区进路排列方案：最后,应用到发线、咽喉区设备利用率与通过能力指标对前述模型的结果进行了评价。本论文的研究内容主要包括以下几个方面：(1)剖析既有客运站上旅客列车的技术作业过程。将旅客列车从“进入系统-离开系统”的技术作业全过程按作业环节的不同进行了细分,将各种旅客列车的技术作业按照作业环节的先后顺序组合进行描述：然后,详细分析了客运站的各种技术作业计划、各种作业计划编制内容、编制依据以及客运站各项作业的协调手段。这些工作是本文后续工作的前提与基础。(2)研究旅客列车在客运站系统中的生成问题。即随机地产生合符要求、足够真实的到达系统的旅客列车流,并针对到达系统的旅客列车的列数、每列旅客列车的类型、等级、到达系统的位置以及到达系统的时刻的确定设计了求解方法,同时,保证系统中产生的各等级的旅客列车数量比率、各位置点产生的旅客列车数量比率、旅客列车到达系统时间隔与实际系统具有较好的一致性。(3)构建客运站到发线运用模型并设计了相应的解法。在分析铁路客运站到发线运用的特点、应遵守的原则及影响因素的前提下,将到发线运用问题分解为“有利于保证行车作业安全与行车技术作业”、“方便旅客旅行”、“有效地使用车站各种既有行车技术设备”等三个子问题,建立了客运站到发线运用优化模型,并设计了基于分枝定界法的求解方法(4)构建客运站咽喉区技术作业进路排列的优化模型并设计相应的求解算法。合理排列咽喉区技术作业进路是保证行车安全和提高行车效率的重要内容。进路排列方式对接发列车作业效率和车站通过能力有着直接影响。建立车站咽喉区技术作业进路排列的优化模型,从有利于后续作业进路排列的目的出发,按序列化逐项作业排列进路的规则,分别提出铁路车站咽喉区最大平行进路和最大概率进路的紧侧优化方法来进行模型求解,并用算例分析了模型求解的过程。(5)探讨了到发线运用优化模型和客运站咽喉区技术作业进路排列优化模型的评价问题。计算了前述两个模型求解结果的到发线、咽喉区设备利用率与通过能力指标,与现场实际比较具有较好的一致性。论文最后总结了全文的研究工作及研究结果,并对未来的工作给予了展望。