在我国铁路通道的建设发展和客运专线的逐步建成的情况下,铁路通道的运输条件得到改善,货物运输能力也得到释放,这为铁路货运通道改善货运产品结构,提高运输服务水平提供了难得的契机。随着社会经济的发展,在货运市场中高附加值“白货”运输需求增长迅速,但是传统铁路运输以运能利用最大化为目标的运输组织模式较少考虑货物运输的服务质量,导致铁路在“白货”市场上缺乏竞争力。这迫切需要铁路运营部门根据货运需求的变化,提高运输的服务水平,以提高铁路运输的竞争力和运输效益。铁路货运通道作为铁路运输网络的骨架,运输服务质量的提高往往能起到事半功倍的效果。本文在铁路货运通道干线运能释放和铁路面向市场化运输情况下,对铁路货运通道产品设计和枢纽内集疏运组织问题展开研究,主要研究内容包括以下几个方面：(1)分析了铁路货运通道相关基础理论。包括铁路货运通道的结构、特点、分类和利用模式；铁路货运通道货运需求情况和运输特性；铁路货运通道吸引范围;铁路货运通道产品设计和集疏运组织影响因素和铁路通道运输组织的关键问题等。(2)利用物理网络设计方法研究了通道能力改善问题。考虑到技术站衔接不同方向咽喉能力限制,根据通道内技术站衔接方向,对通道内技术站进行了拆分,在此基础上构建铁路货运通道物理网络。在构建的网络基础上,考虑通道能力供给情况,建立货运通道物理网络设计和流量分配优化模型。根据模型特点,采用了结合Cplex的云自适应克隆选择算法和ILOG Cplex两种求解方法求解。在智能算法中网络设计方案由云自适应克隆选择算法获得,而货流的分配方案则调用Cplex进行求解。在求解时,利用经典的Yen’s算法获取OD的k短路可行径路集合,从而节省了求解时间。设计算例对模型和算法进行了验证,求解结果表明,给出的求解算法能较快地获得最优解。(3)利用服务网络设计方法研究了货运产品优化问题。提出市场化背景下铁路货运通道中货运产品备选集生成流程。通过引入货运产品备选集,降低了问题的复杂度。根据通道内货运产品设计情况,构建了货运产品服务网络。在此基础上,考虑不同货运需求的运输要求,以系统收益最大为目标,建立铁路货运通道货运产品优化模型。同样采用Cplex和改进的云自适应克隆选择算法进行求解。并设计算例对模型和算法进行验证,结果证明了模型和算法的有效性。(4)研究了通道内枢纽集疏运组织优化问题。以通道干线上开行货运产品情况和枢纽中货运需求情况为输入条件,对枢纽集疏运组织进行优化。将通道枢纽集疏运组织问题分为集运、疏运以及衔接两个环节的空车调配三个子问题。考虑到集运和疏运的作业是相反的过程,其作业有一定的相似性,因此以集运系统优化和空车调配优化为例,研究了枢纽中集疏运组织优化问题。在枢纽集结系统优化中,根据货物可能编入通道干线货运产品和采用集结货运产品情况,反推出货流在货运站的最晚作业完成时间。以货流在枢纽停留时间最小为目标,构建货流集运系统优化模型。对枢纽空车调配优化,考虑枢纽内空车需求的不确定性、时间满意度和车种代用情况,构建枢纽内空车调配多目标优化模型。针对优化模型特点,设计了基于ILOG Cplex的求解算法进行求解。最后通过算例验证了模型和求解方法的有效性。(5)选取沪昆货运通道东段和通道中杭州枢纽为案例背景,进行了实例验证,说明了研究的实用价值和意义。