城市轨道交通是我国重要的交通运输方式，由于其作业频繁、运输量大的特点，列车耗电量十分巨大，因此对城市轨道交通列车运行节能优化具有重要的意义。本文在国内外已有研究成果之上对列车牵引能量优化和全线系统能量优化分别进行了研究，主要内容包括以下几方面:　　(1)牵引供电系统建模和列车动力学建模。建立了变电所、牵引网、在线列车模型，并在分析列车牵引力、阻力和制动力的基础上提出列车运行计算方法。　　(2)研究基于改进免疫粒子群算法的列车牵引能量优化。利用改进的免疫粒子群算法对列车牵引能量分两步进行优化。第一步搜索最优工况点，得到最优运行策略和不同运行时间对应的能耗曲线（“E-T”曲线）。第二步根据给定运行时刻表和各区间的“E-T”曲线进行列车运行时间优化。　　(3)研究基于蒙特卡洛算法的列车全线系统能量优化。利用BRaVE Version1.13节能仿真软件分析单列车运动模型和多列车电网仿真模型，将单列车运动模型仿真得出的结果输入多列车电网仿真模型。并通过输入大量驾驶策略得出再生制动能量系数Cr和电力网络总损耗系数Cn。再利用蒙特卡罗算法输入大量随机驾驶策略进行系统能量评估，选出最佳候选运行方案，最后确定最节能运行方案。　　(4)广州地铁7号线节能仿真研究。对7号线分别进行牵引能量优化和全线系统能量优化仿真，并将结果作对比分析。对比显示，系统能量优化方案可在牵引能量优化方案的基础上再优化6.42％。最后对7号线牵引节能优化进行了现场测试，验证本文节能优化方案的有效性与经济性。