gnuplot では無理だと思います。まず、平均化を行い、結果を stdout に出力するスクリプトを作成します。このスクリプトが average.py と呼ばれているとします。
plot '<average.py FILE1 FILE2 FILE3' w l
たとえば、スクリプト average.py は次のようになります。
#!/usr/bin/python
from numpy import loadtxt,mean,ones
import sys
#number of files:
nrfiles=len(sys.argv[1:])
#just to get the dimensions of the files
data=loadtxt(str(sys.argv[1]))
rows=data.shape[0]
cols=data.shape[1]
#initialize array
all=ones((int(nrfiles),int(rows),int(10)))
#load all files:
n=0
for file in sys.argv[1:]:
data=loadtxt(str(file))
all[n,:,0:cols]=data
n=n+1
#calculate mean:
mean_all=mean(all,axis=0)
#print to stdout
for i in range(rows):
a=''
for j in range(cols):
a=a+str('%010.5f ' % mean_all[i,j])
print str(a)
このスクリプトの制限は、すべてのファイルが同じデータ構造を持つ必要があることです