随着我国越来越多现代化城市圈的形成,作为城市间重要交通工具的城际列车得以飞速发展。近年来,为降低司机劳动强度、提高运营效率和服务质量,珠三角城际轨道交通首次引入列车自动驾驶系统(ATO),率先实现了时速200公里的自动驾驶技术。该技术能够保证城际列车安全、可靠的自动运行,但在列车运行的节能性、准点性与精确停车能力上仍有待提高。为提高城际列车自动驾驶性能,本文从列车节能运行优化与速度曲线跟踪控制两方面进行自动驾驶算法研究,以实现城际列车准点、舒适、精确停车前提下的节能运行。首先,以列车中间停车站点为关键点约束,以总运行时间约束为边界条件,构建了考虑时刻表的多区间节能运行优化模型,从而提出了基于动态规划的城际列车多区间节能运行优化算法。算法仅对列车恒速速度等级进行离散化,并基于列车节能运行的最优操纵方式分析结论与列车动力学模型生成高质量的状态空间,从而有效求解节能时刻表与节能运行曲线。同时考虑了电分相因素,使得算法能够直接应用于存在电分相的电气化铁路。然后,提出了基于模型预测控制的速度曲线跟踪控制算法。将控车指令从生成到发挥作用的中间传输过程用一阶系统来近似表示,结合城际列车有级调速特点,建立了列车控制系统模型。采用模型预测控制算法,结合列车控制系统模型,从预测模型、滚动优化、级位输出以及反馈校正环节完成了对算法的设计,实现对目标速度曲线的精确跟踪控制。最后,基于列车实际运营环境,对本文所提出的考虑时刻表优化的自动驾驶算法进行仿真验证。结果表明,本文设计的多区间节能运行优化算法能够同时对列车操纵策略与时刻表进行有效优化,大大降低城际列车的全线运行能耗;同时,本文设计的速度曲线跟踪控制算法能够精确跟踪目标速度曲线,从而实现城际列车良好的自动驾驶性能。