重载铁路集疏运一体化的建立和实施,是铁路运输彻底摆脱计划经济、主动适应市场经济发展的有效途径。重载铁路是大能力运输通道,两个端点的工作效率和协同能力决定整个系统的成败,尤其是现有端点为多客户和多技术作业环节的情况下,协同的重要性可见一斑。集疏运一体化是集疏运系统协同的表现形式。集疏运一体化的协同运输组织模式能在相当程度上缓解货流不均衡、列车随机到达而导致的压车压货现象。集疏运系统在发展运行过程中通过协同合作,形成拉动效应,降低成本、提高效率。协同的结果使各主体获益,整体加强,共同发展。加强对重载铁路集疏运系统协同的研究,不仅对重载铁路集疏运系统的建设和运用具有指导意义,而且对既有铁路集疏运系统的建设有很强的借鉴作用,能优化铁路资源配置,显著提升铁路运输能力,对促进国民经济和社会发展具有深远的影响和意义。本论文在铁道部重点项目《重载能力技术研究-大秦铁路货运组织运力配置辅助决策技术研究》的资助下,通过大量现场调研,在对重载铁路集疏运理论和实践进行总结分析的基础上,运用协同理论、运输组织理论等理论和方法对重载铁路集疏运系统协同的相关问题进行深入探讨,主要研究结论与创新点如下：(1)对重载铁路集疏运系统协同从内涵、外延、内容、层次等四个方面进行了界定。内涵就是将集、疏、运三过程视为不可分割的整体,从整体作业效率和社会效益最大化出发,统一技术作业过程、统一编制集、疏、运计划,统一组织实施的组织模式。外延包括装备协同、技术协同以及能力协同三个方面。内容包含了基本要素、作业流程、信息技术、组织管理层面、文化层面、安全层面等六方面内容。层次包含了宏观、中观和微观三个层次。(2)在1989年～2009年我国货运量及相关数据的基础上运用多元回归预测法、灰色预测法、指数外推法对2012～2016年我国铁路煤炭运输量进行预测,在此基础上运用变权重组合预测法模型对2012～2016年我国铁路煤炭运输量进行了预测精度更高的二次预测。预测结果表明铁路煤炭运输量会持续增加,需要铁路进一步提高煤炭运输能力。(3)研究了重载铁路集疏运系统协同演化原理、环境条件和动因。重载铁路集疏运系统具备自组织发生的内、外部条件,系统要素的自组织活动是重载铁路集疏运系统实现协同的内因和决定性力量。运输效率作为序参量在重载铁路集疏运系统中取得支配地位,成为该系统内部的核心。实施集疏运一体化的协同运输组织模式,可以大大提高运输效率,因此系统发展、演化的结果就是采用集疏运一体化的协同组织模式。通过协同演化方程找到平衡点,集、疏、运三方均实现了参加协同后的效益优于不参加协同供应链时的效益。从经济、政策和技术三方面分析了重载铁路集疏运系统协同形成的环境条件。从自动力和他动力两个方面分析了重载铁路集疏运系统协同形成的动因。(4)基于故障树和模糊随机Petri网对重载铁路集疏运系统协同的可靠性进行分析。对系统协同可靠性进行描述,分析了重载铁路集疏运系统的特点和可靠性模块,为方便研究对其理想化的假设和条件限定,用故障树和模糊随机Petri网对系统协同的可靠性进行分析。(5)建立了重载铁路集、疏、运三个子系统协同指标,研究了集疏运系统协同状态评价方法。集、疏、运子系统的协同指标按固定设施、移动设备、人力资源和组织技术四类又分为数量指标和质量指标,确定功效系数评价法和隶属函数协调度判断法适用于重载铁路集疏运系统协同程度评价。(6)对大秦铁路集疏运系统能力协同采用协同度模型进行分析。大秦铁路集疏运系统现阶段能力和2012年目标匹配为优良协同；集疏运系统整体协同度较低,仅为0.61；通道运输与疏运系统能力差距较小,协同度为0.8,属优质协同；集运系统中,装车点和集运线路协同度为0.91,属优质协同,湖东站和装车区的能力协同度仅为0.51,属基本不协同：集运系统与通道运输能力协同度为0.76,属基本协同,和疏运系统能力协同度为0.61,属轻度不协同。(7)对大秦铁路集疏运系统协同可靠性采用了基于故障树和模糊随机Petri网的方法进行了分析,其协同可靠度为0.723625。在对λ和τ精确值分别取±10、±15和±20%模糊化作为其上下限时计算,系统可靠度分别为0.7218396、0.7201219、0.7166781,采用模糊随机Petri网方法分析可修系统可靠度是可行和有效的。