动车组的运用是高速铁路运输组织的关键技术之一。高速铁路经济效益最大化要求投入合理数量的铁路设备；高速动车组是完成高速铁路运输生产任务最重要的移动设备,在铁路设备投资中占较大比重。在运输任务确定的前提下,通过组织合理的运输组织方案提高动车组使用效率从而减少其配置数量是降低高速铁路投资、运营成本和提高其经济效益的有效途径。由于我国高速铁路起步相对较晚,在高速动车组运用与维修方面存在着经验严重匮乏的现象；尤其是京沪高速铁路、京广客运专线、郑西客运专线和津秦客运专线等一大批高速铁路或客运专线即将建成投入运营,到目前为止国内尚未形成一套成熟的运营管理理论和运输计划编制系统；因此,开展高速动车组运用与维修管理的深入研究是十分迫切和必要的。本文分析研究了当前国内外动车组运用的理论成果和运营状况,在现有的动车组运用检修作业制度、维修方式、修程修制、管理机构的基础上,结合我国动车组检修基地的规划布局情况,提出了我国高速铁路动车组的检修模式和动车组运用计划编制机构的建议。根据我国动车组的修程修制的要求,结合国内外动车组的年运营里程等因素；提出了在编制动车组运用交路时仅考虑到二级检修作业,三级检修及其以上等级均考虑由动车段内备用动车组替代其运营的建议。通过分析国内外动车组的运用方式,对影响动车组运用计划编制的主要因素进行了探讨。在动车组不固定区段运用思想的基础上,提出了动车组周期性运用方式,并给出了编制原则和目标函数；将动车组的接续运行与检修计划制定过程转化为动车组运用网络上具有较多约束条件和目标函数的TSP中旅行商的旅行问题；在此基础上构造了基于路网条件下,在考虑综合维修条件下多基地、多型号动车组周期性运用计划编制的数学模型。结合京沪高速铁路的特点,在动车组周期性运用方式的条件下,提出了动车组的三种运用方案,并给出了宜采用“部分本线、跨线动车组间互相套跑方案”的建议。最后,运用计算机仿真技术对动车组运用计划的编制进行了模拟；将动车组运用的各种约束条件、编制原则转换成数学表达式和计算机语言,实现对动车组运用计划的自动化编制。在编制过程中充分运用贪婪算法、回溯算法和遗传算法的思路与策略对模型进行求解和优化。通过对动车组运用计划编制系统的模拟流程和功能模块的分析,初步研制开发了“客运专线动车组运用计划编制模拟系统软件”,该系统可给出动车组运用的交路图、维修内容、地点及时间等信息；并以京沪高速铁路为模拟实例,给出了动车组运用计划和动车组配置数量,为客运专线动车组的综合运用与维修管理提供一些有价值的研究成果。