مسئله زمانبندی مجدد حرکت قطارها به عنوان یکی از مهمترین مسائل در برنامه¬ریزی صنعت حمل ونقل ریلی مطرح می¬باشد. در رساله حاضر، دو رویکرد زمانبندی مجدد حرکت قطارها در محورهای دو خطه ریلی پیشنهاد می شود. رویکرد اول تحت عنوان «رویکرد تحدید» با هدف جلوگیری از انتشار تأخیرات ناشی از وقوع حادثه و برای تضمین احیای کامل برنامه زمانبندی اولیه در زمانی مشخص ارائه می گردد. در این رویکرد سه استراتژی لغو، تأخیر و تغییر ترتیب قطارها به طور همزمان استفاده می شود. جهت یافتن جواب بهینه متناظر با این رویکرد، یک مدل برنامه¬ریزی ریاضی و نیز یک روش حل دقیق موسوم به روش سه فازی، با هدف کمینه¬سازی مجموع هزینه لغو و انحراف قطارها ارائه می شوند. روش سه فازی مبتنی بر الگوریتم شاخه وکران می باشد. همچنین روش حل فرا ابتکاری مبتنی بر الگوریتم تبرید شبیه سازی شده و نیز روش¬های حل ابتکاری جهت یافتن جواب نزدیک به بهینه برای مسائل با ابعاد بزرگ ارائه می¬گردند. رویکرد دوم ارائه¬شده در این پژوهش تحت عنوان «رویکرد عملکرد دوگانه» با هدف استفاده حداکثری از ظرفیت در هنگام بروز حادثه در یکی از جهات حرکتی مطرح می شود. امتیاز این رویکرد، فراهم نمودن امکان عبور قطارها در هر دو جهت در زمان مسدودی خط است. جهت حل مسئله متناظر با این رویکرد، یک مدل برنامه¬ریزی ریاضی، یک روش حل مبتنی بر الگوریتم شاخه وکران و نیز روش¬های حل تقریبی جهت کاهش زمان حل ارائه می شوند. عملکرد هریک از مدل¬های ریاضی و روش¬های حل پیشنهادی جهت دو رویکرد مذکور، از طریق حل سناریوهای مختلف زمانبندی مجدد قطارها در محورهای ریلی دوخطه بافق-سیرجان و تهران-مشهد، مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج حل سناریوها بیانگر توانایی روش-های حل پیشنهادی در کاهش هزینه زمانبندی مجدد و نیز کاهش زمان حل مسائل مختلف است. برای برخی از سناریوها با استفاده از رویکرد تحدید، نرم¬افزار cplex قادر به یافتن جواب بهینه پس از گذشت زمان حل 2 ساعت نیست؛ در حالی که روش سه فازی، جواب بهینه آن¬ها را در کسری از ثانیه به دست می آورد. با استفاده از الگوریتم تبرید شبیه¬سازی شده، زمان حل مسائل مختلف به طور متوسط 355 برابر نسبت به cplex کاهش نشان می دهد، در حالی که جواب های حاصله فقط 6.2 % خطا نسبت به جواب بهینه دارند. همچنین نتایج حاصل از بکارگیری رویکرد عملکرد دوگانه نشان¬دهنده 7% تا 24% بهبود مجموع وزنی زمان سفر قطارها می باشند.