城市轨道交通作为城市公共交通系统中的重要组成部分,因其运量大、准点性高和安全舒适的优势,在解决城市交通拥挤问题中发挥着极大的作用。随着城市轨道交通的快速发展及客运量的不断上升,能耗问题日益突出,而列车运行能耗在运营支出中所占比重较大,分析列车牵引负荷特性及其影响因素对于能耗优化具有重要意义。因此,本文进行列车牵引运行控制策略的研究和牵引负荷影响因素的定量研究与能耗优化分析,并完成了软件的开发。本文首先根据城市轨道交通牵引负荷建模基本理论,通过分析列车运行过程中的受力情况,采用简化的多质点模型为列车牵引计算模型,建立了基于动态客流的列车运动学模型和列车功率及能耗计算公式,为后续能耗分析与优化提供了理论基础。其次,研究了城市轨道交通牵引负荷的影响因素。主要内容包括:一是比较了节时与基于运行图的牵引策略之间的优缺点,并结合城市轨道交通列车平均运距短、起制动频繁等特点,考虑节能、准时和精确停车三个因素构建了综合优化的牵引策略;二是分析了客流量的时空分布特性,并进行了基于动态客流的列车牵引能耗计算;三是分析了列车编组方式对运行能耗的影响,并基于现有线路对比了不同编组方式下的列车牵引能耗;四是建立了列车发车间隔模型,并结合客流量与列车发车间隔的时间分布特性给出了多列车牵引能耗计算方法,为确定列车合理发车间隔时间及运行图的设计与调整提供了依据。五是以发车间隔为约束条件,每人每公里能耗最低为目标函数建立了能耗优化模型。然后,基于前述的研究内容进行了列车牵引计算及能耗统计仿真软件的开发,采用C#语言在Visual Studio开发环境设计实现基于载客量的列车牵引计算,并在此基础上完成了不同满载率和不同发车间隔因素下的列车能耗分析及优化仿真计算。最后,以北京地铁昌平线路和B型地铁列车作为本文的案例分析对象,对比了节时策略与综合优化策略的牵引计算结果,并将综合优化策略的计算结果与实测数据对比分析,表明在速度追踪、运行时间的精确性及功率的一致性都要优于节时策略。此外,根据牵引计算结果进行各站及供电区间内的能耗统计分析,并进行了能耗优化仿真。仿真结果表明列车按照优化后的发车间隔运行可有效的降低运行能耗。