随着运营里程规模的增长,近年各大城市地铁系统能源消耗总量也在快速增长。电力是地铁系统能源消耗的主要形式,北京、上海等大城市地铁系统的每年运营电力消耗已达10亿度以上,其中列车运行能耗所占比重一般达50%。运营数据表明,在不同运行图下,同一线路相同列车的能耗有一定差异。因此,研究列车节能运行图优化问题,在安全、正点的前提下实现地铁系统的节能,具有重要的研究价值和现实意义。论文首先考虑能力供给和运输需求匹配,构建了以减少列车走行公里为目标的初始运行图。在此基础上考虑列车节能操纵行为和列车运行限速、供电系统能力限制和服务水平等约束,以列车区间运行时分、发车间隔、最大允许的牵引力和制动力使用系数为决策变量,建立列车运行图节能优化模型,并设计了求解算法。论文主要内容包括以下几个方面:1.列车走行公里数对运行能耗有较大影响。为此,本文提出了考虑能力供给和运输需求匹配的运行图编制方法。通过各时段发车间隔的计算与时段衔接算法的设计,编制了全日列车运行图。案例分析表明:与实际运行图相比,编制的运行图在满足客流需求的条件下,列车总走行公里数降低了 9%,有助于减少地铁系统列车运行能耗。2.列车操纵行为对运行能耗也有很大影响,运行图的节能优化需要考虑列车操纵行为。既有研究认为列车节能操纵由牵引、巡航、惰行和制动四个相位依次组成。然而,在有长大下坡道的区间上,传统四阶段法可能会在巡航阶段采用制动工况。制动会导致能量损失,不利于列车节能运行。为此,本文基于传统四阶段法提出一种尽量避免在巡航阶段采用制动的列车定时节能操纵模型,并设计了遗传算法进行求解。案例分析表明:在含有大下坡的坡道上,恒限速和变限速下列车定时节能操纵模型比传统四阶段模型可分别节能15.5%和7.95%。3.在给定各时段列车开行对数的基础上,本文考虑了列车定时节能操纵行为,构建了节能运行图优化模型。通过优化发车间隔、区间运行时分和最大允许的牵引力和制动力使用系数,减少列车牵引能耗并充分利用再生制动能,使运行能耗最小并降低瞬时供电峰值。针对上述模型,本文设计了双层遗传算法进行求解。案例分析表明:通过优化最大允许的牵引力和制动力使用系数,可以增大重叠时间及再生制动利用率,从而增加再生制动的利用,可使运行能耗降低3.81%;统筹优化发车间隔、区间运行时分和最大允许的牵引力及制动力使用系数,可以在满足各供电分区最大允许功率限制的同时,比实际运行图节约8.96%的运行能耗。