高速铁路运输效率高、准时性好,与其他运输方式相比具有显著优势,并缓解了长期以来我国铁路运输能力紧张、运输效率不高、服务水平较低的状况,极大推动了社会经济产业的发展。而相较于普速列车,动车组运行有绝对的速度优势,其运行能耗固然随之激增。尤其随着我国高铁建设的重心由东部平原地区转向地势更为复杂的西部地区,今后将有大量高速列车投入到地势复杂的线路上运营,亦将消耗更多的能源,导致运营成本上升。为深化铁路“强基达标、提质增效”的发展理念,进一步提升“高铁名片”质量,有必要研究复杂地形的高速铁路节能减排方案,做精做强铁路运输。本文围绕西成高铁在超长大坡道区段运行能耗突出的问题,从优化停站方案降低动车组的运行能耗以及回收利用再生制动能量两方面提出了节能优化方案,具体来讲主要做了以下研究工作:(1)从测算动车组做功能耗的角度阐释动车组在不同工况条件下能耗的测定方法,界定动车组能耗产生的主要工况。运用列车牵引仿真方法,从基础设施设备和运营组织的角度分析动车组牵引能耗与各因素之间的影响机理。其次分析动车组制动系统的原理特点以及再生制动能量产生的机理和利用形式。(2)以超长大坡道动车组停站增加能耗的角度入手,并在不改变列车在长大坡道区段纯运行时分以及停站率的前提下压缩旅行时分,提出了基于节能时刻表的列车停站方案,并构建双目标规划模型,采用模糊数学规划方法,实现了动车组运行能耗的减少的同时降低了旅行时间。(3)考虑西成高铁超长大坡道区段再生制动能源的丰富性,分析当前动车组制动系统的原理、特性以及能量耗散过程,对比再生制动能量利用的优劣方式,针对西成高铁线路存在大量长大坡道区段,但再生制动能量又未被有效使用,提出动车组再生制动能量被上坡牵引工况列车直接利用的方案。结合动车组运行能耗与运行图之间的联动基本规律,考虑运营组织和列车节能运行相结合的方式优化高速铁路列车节能运行图,提出以长大坡道同一供电区间上、下行列车运行线匹配的方式提高再生制动能量的利用率。构建整数规划模型,采用遗传算法计算长大坡道区段动车组间再生制动工况和牵引工况的最大重叠时间,计算结果表明节能效果显著。