第一篇为铁路车流组织原理部分，包含 1-8 章。本篇主要分析了铁路车流理论的基本原理和一些典型的车流组织优化模型。其中：第 1 章为绪论部分，主要分析了我国铁路运输系统的货流结构，货流到车流的转换和车流到列流的转换关系，阐述了铁路车流组织的两种基本模式。第 2 章主要分析了铁路车流理论的相关指标体系，包括：车流组织的直达化水平、线路负荷水平、空车平均调配距离、铁路车流组织优化指标等。第 3 章着重研究了铁路车流不拆散原理与树形化机理，详细描述了树形化车流径路的构模过程，并分析了基于模拟退火算法的铁路车流径路优化模型的求解策略和大规模求解结果。第 4 章研究了装车地车流组织理论，包括：组织点到点直达列车的条件、始发直达和技术站编组计划匹配的到达站图分析、装车地车流组织优化模型、牵引定数不统一对始发直达方案的影响、考虑货主库存水平的多装车地始发直达配合到达方法、装车地组织低频直达的运价折扣效益研究等。第 5 章从空车调配的角度探讨了铁路空车流形成机理。从单车种的基本空车调配模型开始，逐渐深化到考虑车种代用情况下的空车调配和空车动态优化调配问题。并详细地讨论了空车流归并的区段中心法、重心法和振荡法。第 6 章的技术车流组织理论是本篇的重点内容，从邮政包裹的分拣配送到驼峰编组站的起源，逐层分析了铁路车流组织的基本原理。在解剖技术车流集结原理和无改编节省参数形成的基础上，分析了技术直达列车的开行条件，进而构造了技
术直达列车开行方案优化模型，并且探讨了把运输实践中最远站编组法则用于车流组织的下层规划配流。最后，以国家铁路网为背景，优化了大规模技术直达列车编组计划优化案例。第 7 章分析了编组站内部车流衔接问题，着重解决把到达列车中的车辆合理地分配到出发列车中去的配流优化。在此基础上，进一步深入讨论了分类线专门化条件下的编组站 T2S 配流问题。第 8 章主要研究了铁路网局域小车流集散方法，包括摘挂列车集散区段内车流、区段列车与摘挂列车的综合优化、小运转列车集散枢纽区域车流的方法、通过调机集散本站货物作业车流等。
第二篇为高等铁路车流理论，属于铁路车流理论的进阶篇，适用于铁路运输相关方向的博士生和科研工作者参考。包含 9-12 章，其中：第 9 章主要讨论了车流径路与列车编组计划的整体优化问题，包括模型构建、算法设计和大规模铁路网车流径路与有调中转地点算例的优化实现。第 10 章主要研究了装车地和技术站车流组织的协调优化，包括全改编链和树形改编链两种决策变量体系下的模型构造方法。第 11 章讨论部分铁路车流组织整体优化方面典型问题，包括区段列车和直达列车的协同优化理论、空重车流组织的综合优化、重载与非重载列车去向协同优化；点线能力的弹性预留、点线能力均衡利用要求下的车流组织优化等问题。第 12 章中深度展开与铁路车流理论密切相关的理论问题，包括：基于车流径路优化的铁路网络设计、基于车流改编地点优化的编组站布局规划；类比列车编组计划问题的快递服务网络优化、货运班列和旅客班列服务网络的优化设计；主体编组计划下的分组列车开行方案设计、线路牵引定数不一致与列车变重方案；列车编组计划与运行图的协同优化理论等。
第三篇为铁路车流理论实践部分。前两篇主要是论述的理论和一些模型的优化方法，对于理论成果如何指导铁路运输实践大多还是处于理想边界范围内的推演。一个理论要用于生产实际，需要许多辅助决策和配套数据分析功能，才能实现从理论研究到工程实践的飞跃，任何一个技术细节的疏忽都可能造成应用结果不尽如人意。细节决定成败的一些辅助功能正是架起理论和运输实践之间的桥梁。基于这些原因，本篇把铁路车流理论相关的工程实践问题进行了系统的梳理，选取了部分与铁路车流组织理论密切相关的系统进行了功能、结构和数据方面的解剖。本篇包含6章内容，由第13～18章构成。其中：第13章是铁路车流精密分析系统，主要使用对象是铁道设计与规划部门、运输调度与运营部门、相关科研与软件研发人员。一个实际规模的铁路网，其车流（或货流）数据一般来说是非常庞大的，直接用于相关模型的求解往往不可行。故理清其结构特征对于铁路网规划与运输管理相关工作的开展是非常重要的。车流精密分析系统功能包括：分品类的流量流向、运距分布、发到站分布、大车流比例；全网的流量分布样式、重要分界口（区段）的流量构成；分省、铁路局、地级市或任意区域之间交流量；通道流量构成分析功能主要是为新建或改扩建某条通道做各种属性的车流结构分析。第14章解剖了车流特定径路生成系统，主要展示了如何把目前非结构化铁路车流特定径路文本文件分类提取形成若干标准规则格式，然后生成图形化径路；还介绍了冲突径路规则检测功能；最后依据车流树形径路优化模型的变量特点，提出一种人机共识的特定径路规格化表述。第15章是区域（路局）的列车编组计划系统设计，详细分析了功能结构，包括：编组去向数据库、去向车流吸引范围图形生成模块、编组参数维护模块、车流结构调整模块、人工干预优化模块、编组站分工及车流组织优化模块、编组计划统计分析模块、“运统一”数据接口等。第16章分析了铁路车流组织综合调整系统。包括：列车编组去向（到达站）的调整、列车编组去向车流吸引范围调整、列车径路的调整、基于0-1背包模型列车径路优化调整技术。第17章介绍了确保车流组织计划正确执行的违编（违流）动态监控系统。包括：系统功能结构、列车确报检测子系统分析、病态确报数据处理及有效信息提取技术、重报识别与处理方法、列车编组去向模糊记忆匹配技术、组顺和站顺监控方法；违流监控技术；依据确报数据进行点线负荷监控等。第18章提出了一种基于路径导向的车流汇集方法。