通过设计不同的列车运行状态图，分别构建了铁路网络和地铁单线两种情形下的列车运行图优化问题，提出了一种分析并搜索系统性延误源的关键路径算法。该算法充分考虑了图的性质和列车运行的关键要素，改进了现有文献中提及的关键路径相关算法，使其更适用于列车运行优化问题。计算结果表明，所提出的算法能快速准确定位系统性延误源，通过消除此类延误源，系统能够分别节约超过20%的能耗和超过10%的总旅行时间，从而提升经济效益与运输能力。从表1可以看出应用本文提出方法优化的效果。