目前我国铁路尤其是高速铁路的运营里程正在不断增长,路网的拓扑结构日趋复杂,铁路运输组织工作的难度也逐渐增大。一方面作为指挥铁路运输组织工作的关键文件之一——旅客列车开行方案的编制工作同样也是影响铁路运输组织效率的关键,为此旅客列车开行方案的问题需要深入研究。另一方面我国铁路在运营当中经常受到突发事件的影响,为了确保突发情况下的铁路运输组织工作的正常运行,研究了旅客列车开行方案的优化问题,主要工作内容如下:首先,阐述开行方案的定义以及铁路路网的脆弱性评价方法。其一,界定了列车开行方案的定义、基本特征以及分类等;其二,对旅客列车网络节点脆弱性的评价方法理论进行了详细阐述,将电网的脆弱性评估方法优化为铁路路网节点的脆弱性评估方法,进而得到了不同客运车站的节点的分类方法;其三,对旅客列车网络的节点之间列车开行原则进行了阐述,得到了初始的基于节点脆弱性的开行方案编制原则。其次,详细分析了基于节点脆弱性的列车开行方案问题,并且在宏观条件下针对不同节点受到的影响作出不同的分析,然后基于脆弱性的节点分级,提出了不同种类的节点受到影响后采取的措施的具体方法。一方面针对节点脆弱性的列车开行方案问题,对其复杂性以及可行性作出了具体分析,为基于节点脆弱性的旅客列车开行方案的设计论证了其可行性。另一方面通过对列车的起讫点、开行区段、开行对数、列车开行种类和列车的停站方案进行了深入研究,给出了从旅客列车的服务频次、旅客列车的运行区段划分、旅客列车停站种类以及开行对数这几个方面设计开行方案的方法。基于上述分析,针对脆弱性指标和列车服务频次对旅客列车的停站方案进行设计,同时考虑列车开行方案制定的原则。以最小化节点的列车服务频率偏差和最大化脆弱性指标为目标,建立了基于脆弱性的列车开行方案模型。详细讨论了模型变量、常数、目标函数和约束条件。然后结合模型的特点,对传统遗传算法的编码方法和选择算子进行了改进,设计了改进的遗传算法,并给出了算法的具体步骤和程序框图。最后设计本文模型求解的方法和步骤,以某一旅客线路为例,利用提供的算法和模型优化开行方案,验证该模型的有效和算法效率,并对该算例的算法进行了有效性分析。通过对节点脆弱性的列车开行方案的研究,可以找出铁路路网中存在的薄弱环节,为未来的铁路路网规划和改造提供决策依据,从而确保铁路路网在未来的发展规划中能持续保持良好的可达性和畅通性,同时还可为编制旅客列车开行方案提供决策支持。