高速铁路运输生产中,列车运行图与动车交路计划是降低铁路内部运营成本和提高对外服务水平的关键。传统的先编制运行图再编制交路计划的流程不能同时保证二者的质量。因此需要优化编制流程,在运行图编制阶段同时优化动车组交路,提高动车组利用率,减少动车组运用数量,对于降低运营成本同时提高列车服务质量有重要的理论与工程意义。本文围绕列车运行图与动车交路计划协同优化问题展开以下4个方面的研究:（1）对列车运行图与动车组交路计划的协同优化理论进行系统性分析。分析了传统运行图与交路计划的影响因素、通用模型与编制流程,分析二者的相互影响,提出一体化编制流程,将其与传统的编制与反馈调整流程对比,总结协同优化的优势,并梳理了协同优化模型需要考虑的目标与约束。（2）建立基于接续网络图与时空状态网的列车运行图与动车组交路计划协同优化模型。通过接续网络图与时空状态网络两种形式将优化问题转化为车辆路径问题,将模型涉及的参数与变量离散化,以简化模型的表述。以列车总旅行时间、动车组运用数量与一级检修成本最优为主目标,再考虑动车组运用里程均衡性的目标,以列车到发间隔时间、服务唯一性、接续时间与动车组检修周期等为约束,建立优化模型。设计8列车的简单算例,用GAMS软件求解,结果证明了模型正确性。（3）设计了基于交替方向乘子（Alternating Direction Method of Multipers,ADMM）的求解算法。分析模型的可分解性,运用交替方向乘子算法对模型进行重构,将涉及多动车组耦合关系的复杂约束增广拉格朗日松弛化至目标函数,并将二次惩罚项线性化处理,将原问题分解为单条动车组交路优化的子问题,并加速模型求解。设计交替方向乘子启发式算法的上界解求解、拉格朗日算法的下界解求解、前向动态规划算法的子问题求解以及算法参数更新流程。通过求解不同规模列车节点的案例,并与拉格朗日算法和GAMS的计算指标对比,验证算法的可行性与高效率。（4）以京津城际高速铁路与京沪高速铁路为背景进行案例分析。基于实际的列车开行方案数据,求解案例的运行图和交路计划,计算动车组数量、动车组运用时间利用率、动车组里程标准差等指标,并与既有运行图、基于既有图编制的动车组交路计划进行对比分析,验证了模型与算法在不同运营特点案例的实用性与优化效果。图43幅,表34个,参考文献61篇。