随着高速铁路路网规模的持续增加与贯通成网运营,我国高速铁路客流规模持续增加、高速铁路动车组开行数量持续增长,较高速铁路运营之初,我国高速铁路路情已发生巨大变化。近年来我国高速铁路旅客发送量、旅客周转量年均增长分别高达约40%和50%,不断增长的客流规模导致我国部分线路和区段,尤其是干线的客流输送能力已达饱和,供需矛盾严重,提升主干线能力将成为我国高速铁路运输组织应对挑战的核心和突破口。目前,我国高速铁路基本沿用了既有传统列车运行图编制模式。随着我国路情的深刻变化与干线客流的持续增加,该编制模式的不足逐渐显现,主要体现在:线路能力利用率较低,难以适应日益增长的客流需求;运行图铺画时间跨度大,铺画难度大、运行线调整难度大;运输组织规律性较差。鉴于周期运行图具有规律性强、使用灵活、运行线铺画和调整难度低、线路能力充分利用等特点,能较好弥补既有传统列车运行图编制模式存在弊端。本文在分析我国高速铁路繁忙干线采用周期运行图可行性基础上,借鉴国外高速铁路周期运行图编制的成功经验,立足于我国繁忙干线,探讨基于客流时空特性的高速铁路周期运行图编制方法。主要研究内容包括:(1)既有研究现状的总结与分析。整理国内外参考文献,分析周期运行图编制及相关内容的研究成果,评述既有研究中存在的优势与不足,提出我国高速铁路繁忙干线周期运行图编制方法。(2)我国繁忙干线采用周期运行图可行性分析。分析应用周期运行图基本条件,结合我国高铁繁忙干线实际特征,探讨其应用周期运行图的可行性;针对应用过程中可能存在的全程旅行时间较长、跨线列车开行数量庞大等问题,初步提出解决思路及实施步骤。(3)基于空间特性的高铁客运节点等级划分方法。在探讨节点划分目的、既有研究存在不足基础上,提出了一种改进节点分级方法:在标准化数据、精简评价指标基础上,利用各指标线性加权之和确定各节点重要度;对各节点重要度进行二阶聚类分析,以贝叶斯准则确定节点最优聚类数目,得到的最佳聚类方案即为分级方案。以京沪高铁经调数据为基础,实例验证该方法有效性,实现了京沪沿线节点等级的合理划分,为后续基本图编制中停站策略确定奠定基础。(4)周期运行图基本图优化编制方法。在探讨基本图编制流程、阐述其编制特色基础上,建立了以列车总旅行时间最短、周期固定下列车开行数量最大为优化目标,以停站作业时间、区间运行时分、到发间隔时间、停站率、列车种类、区间可达性等为约束的周期运行图基本图优化编制模型。结合模型特点,运用CPLEX数学软件编程求解。以京沪高铁部分区段为实例,验证了模型与算法的可行性,优化编制了京沪高铁部分区段的周期运行图基本图。(5)基于客流时间特性的周期运行图基本图抽线方法。在分析依据客流时间特性对基本图抽线必要性、探讨基本图抽线流程、设计基本图抽线方法基础上,建立了以周期内列车总旅行时间最短为优化目标,以列车运载能力、列车空席标准、运行图均衡性、客流乘降需求为约束的基本图抽线决策模型。结合模型特点,运用CPLEX数学软件编程求解。以京沪高铁部分区段为实例,验证了模型和算法的可行性,得到了较好抽线方案。最后,衔接抽线后各周期实际运行图,即得到契合客流时空特性的周期运行图。