高速铁路的修建极大地提高了我国铁路运输能力,随着我国技术水平的不断提升、高速铁路网的逐渐形成，越来越多的的旅客列车将会在长大、跨时区高速铁路线上运行。高速铁路旅客列车开行方案是旅客列车运营组织工作的核心部分，其编制是一项非常复杂的工程，相关影响因素众多。因此，如何在新的线路环境下制订出合理有效的高速铁路旅客列车开行方案，是我国铁路旅客运输目前面临急需解决的重要问题。
　　本文以长大、跨时区的线路条件为背景，围绕高速铁路旅客列车开行方案这一研究主题，在査阅大量文献资料的基础上，对旅客列车开行方案几个关键问题进行研究，提出制定开行方案的主要方法，以期对编制实际的高速铁路列车开行方案提供理论依据。
　　首先分析了高速铁路旅客列车开行方案编制的内容、原则和影响因素，探讨既有线与高速铁路的分工方案、本线与跨线客流的输送模式及高速线上开行跨线列车的条件；
　　其次，提出了确定旅客列车开行区段、旅客列车开行等级的方法，设计了求解旅客列车开行对数的算法，并对算法中需注意的关键环节进行了详细阐述；
　　在长大线路上，旅客列车途径车站较多，各站之间客流量会有波动，由于列车的停站次数有所限制，因此对大站停及择站停旅客列车考虑组织交错停站的模式，尽可能使列车的停站分布较均衡。为此构建了以任意两车站间提供服务的旅客列车数量应满足客流的需求、列车停靠车站的分布应均衡为目标的优化模型，并运用遗传算法求解该模型；
　　接着，针对长大、跨时区的高速铁路线，天窗及合理的旅客列车始发、终到时间范围与以往里程较短的高速铁路线上设置的方式有所不同，需进一步研究。为此，本文在分析了旅客列车始发、终到时刻的特征基础上，建立了以旅客列车始发及终到时刻惩罚值之和最小、动车组接续停留时间权重最小为目标，以各类最小间隔时间、天窗时间为约束条件的求解旅客列车始发时刻的多目标优化模型，计算过程中先将“多对多”的客运站间旅客列车始发方案问题转化为多个“一对多”问题，再将遗传算法与模拟退火算法相结合设计了求解旅客列车始发时刻的混合优化算法；
　　由于兰新高速铁路具有里程长且新疆与兰州之间存在约一小时的时差这些特殊条件，因此本文以兰新、宝兰高速铁路及相关铁路网为例，在OD客流数据和其它一些相关资料已知的情况下，编制其旅客列车开行方案，验证模型与算法的实用性和有效性。