自2008年京津城际开通以来,中国高速铁路进入高速发展时期。截至2015年底,我国高速铁路运营里程达1.9万公里,占到全世界高速铁路总里程的60%以上。在高速铁路的发展过程中,逐渐形成以重大枢纽为中心的放射状路网结构,这为动车组的站间调拨及混杂运用提供了良好的基础。本文首先从理论角度阐述动车组运用现状,包括动车组开行特征、管理体制、运用方式、检修规则等。分析放射状路网结构对于动车组运用的影响,从而提出放射状路网条件下动车组混杂运用方式,即允许动车组在枢纽内不同车站间、同一车站不同线路间进行调拨。此外,对动车组运用计划的种类、影响因素和编制原则进行分析,为动车组运用优化问题的建模奠定基础。其次,将动车组运用问题转化为典型的多旅行商问题(MTSP).以最少的动车组数量作为目标函数,以时空接续和双修制作为约束条件,将动车组在枢纽内的站间调拨、线间调拨及动车组车型考虑在内。此外,以一周为周期进行动车组运用和检修的协同优化。再者,本文对比多种求解MTSP问题方法的优劣,选取蚁群算法作为最终的求解算法。在求解过程中,采用轮盘赌进行后向运行线的选择；用固定的循环次数作为终止条件。同时,建立基本评价指标和协调性评价指标对动车组运用情况进行评价。最后,选取上海枢纽的一周运行线数据进行案例分析。为验证不同动车组运用方案、互换车型、不同后向运行线数量、蚁群算法中参数ρ参数α和β等因素对求解质量及收敛速度的影响,设计了详细的实验方案。实验结果表明,枢纽内动车组调拨及车型互换均能够减少动车组的使用数量。在当前运行图中,后向运行线数量为275条,参数ρ取值为0.7,参数α的取值大于β且两者取值相对适中时,收敛速度和计算结果较好。为了进一步求得更优解,将之前测试的三组最好的实验方案进行重新测试,得出当前最优的动车组数量为370组。通过案例分析,验证了放射状条件下动车组混杂运用能够降低动车组的使用数量：蚁群算法能够对该问题进行有效求解,合理调整参数能够提高求解质量与收敛速度。