高速铁路的跨越式发展对我国社会发展和国民经济建设起到了重要的支撑作用。但同时,在“一带一路”战略大背景下,随着国家铁路建设发展政策的支持和推动,高速铁路的运载能力面临着更高的要求。在保障列车安全运行的前提下,开展以提高线路运输效能为目的的高速列车群协同优化问题研究,无疑对提升高速列车运行控制水平具有重要作用。本文面向高速列车高密度、小间隔的高效运营需求,以列车群为研究对象,提出了针对列车群运行控制方案的协同优化方法,在确保列车安全、平稳、准点、绿色运行的前提下,对列车群的运行控制策略曲线和发车间隔时间进行了优化,以提升线路整体运输效能。主要研究内容如下:(1)论文研究了高速列车群的动态运行过程,建立了列车动力学模型,针对移动闭塞下的列车追踪运行过程进行分析,提出了固定追踪时间间隔模型和弹性追踪间隔模型,建立了列车群多目标运行优化模型,为后文的研究奠定了模型基础和知识储备。(2)针对列车群运行控制协同优化问题,论文首先采用所提改进万有引力搜索算法对列车离线多目标优化问题进行求解;基于最优结果,结合所提固定和弹性追踪模型,提出了列车群运行控制策略的协同决策方法,并建立了基于弹复力判定模型和工况转换原则的在线弹性调整策略;定义了发车间隔有效性判定条件,建立了列车群发车间隔优化模型。(3)基于弹性追踪模型,研究了运行控制策略曲线与发车间隔的相互制约关系,设计了列车群运行控制的一体化弹性求解方案;结合人群搜索算法和人工鱼群算法,提出了基于人群搜索/人工鱼群的一体化优化算法,并对两者性能进行仿真对比,结果表明,基于人群搜索的一体化算法可以更有效地解决列车群运行控制方案的决策问题。本文以武广高速铁路“赤壁北—长沙南”区间实际线路数据构建仿真算例,对论文所提模型和方法进行了验证。结果表明:相比于固定追踪模型,弹性追踪模型下两车追踪运行过程的运行效率提升了 48s,能耗相比实际运行数据优化了5.96%,证明了弹性追踪模型可有效提升整体运行效率,并验证了其追踪运行安全性和受扰恢复能力。针对列车群(5车区间追踪运行场景)运行控制方案决策问题,采用基于人群搜索的一体化优化算法可将整体运行效率提升144s,能耗优化4.90%,验证了算法的有效性。图38幅,表19个,参考文献73篇。