随着我国铁路建设的飞速发展,如何有效降低货物运输中能量消耗成为铁路运输的难点和重点。目前,针对列车节能优化操纵方法有很多理论研究,当前的优化方法主要基于单质点模型生成列车速度曲线,而货运列车是一个多质点的被控对象,所以列车在追踪单质点模型生成的速度曲线时往往出现跟踪偏差大等问题。因此本文提出了坡道等效的方法,本方法结合了单质点和多质点两类模型的优势。本文基于神朔铁路和大莱龙铁路的实际线路数据,采用理论与实际相结合的研究方法,对货运列车节能优化操纵问题进行了研究,主要研究内容如下:(1)根据列车动力学和列车牵引计算的基本原理,分别建立货运列车单质点模型和多质点模型。然后,根据机车种类的不同,分别对电力机车和内燃机车的能耗计算方法进行研究分析。同时,利用货运列车多质点模型研究不同线路条件下制动对列车纵向冲动力的影响,以便为后续研究列车节能优化策略提供科学依据。(2)以降低列车能耗为优化目标,基于最大值原理确定列车最优工况转换原则。首先根据列车给定的巡航速度和线路限速的二者中的最小值对神朔线路进行线路划分,同时研究列车在有限速及无限速影响下的单一坡道和连续组合坡道上的节能操纵策略,以及在长大下坡道上的循环制动策略,从而设计了基于列车单质点模型的节能操纵工况转换点序列求解算法。然后利用列车多质点模型按照产生的最优工况转换点序列去仿真,并将该仿真结果与基于列车单质点模型生成的节能速度曲线和实际司机操纵运行曲线进行对比分析。(3)提出了基于坡道等效法的列车节能速度曲线生成方法。首先,为了在列车节能速度曲线生成过程中考虑列车多质点的特点,采用坡道等效法生成等效坡道。然后基于该坡道等效法和采用单质点模型设计了满足准点约束的货运列车节能工况转换点序列求解算法,该算法可以适应列车运行时间和列车起终点位置变化。最后,基于大莱龙货运线路实际数据,设计一种能够满足列车运行时间实时变化的节能优化速度曲线生成方法,包括这三种典型场景:1)货运列车出现中途停车但计划运行时间不变;2)货运列车运行途中临时延长计划运行时间;3)临时缩短计划运行时间。该方法集成了单质点和多质点模型的优势,所生成的曲线更符合货运列车的运行特点,并且算法的执行时间都不超过1分钟。(4)基于C#语言和大莱龙实际线路数据信息,并结合本文提出的货运列车节能操纵工况转换点序列求解算法以及货运列车实时最优速度曲线生成算法,设计了货运列车节能仿真软件。该软件能够实现列车车次号选择、运行曲线显示等功能。图50幅,表8个,参考文献57篇。