铁路运输是最重要的交通运输方式,为社会经济发展提供重要的支撑作用,但随这近年来铁路运输规模日趋庞大,其能源消耗成为了当今社会深切关注的问题。随着西部大开发的推进,一些小运量和电力缺乏的偏远地区,内燃牵引仍然是最优选择,甚至中等运量线路的初期阶段,选择内燃牵引也是合适的。内燃机车以其多级位、离散型的控制特点,对线路条件的适应性较低、需要更多的操纵技巧。因此研究以内燃机车为主的离散控制型列车的优化操纵,研究基于陡坡、长大下坡道、复杂限速构成的复杂线路上的节能操纵,具有十分重大和深远的现实意义。本文在借鉴国内外已有研究成果的基础上,对离散控制型列车在复杂线路上的节能操纵策略进行了深入的研究和探讨,主要研究内容及结论如下:(1)通过详细定义复杂线路中变坡点、变上限点、变下限速点与变操纵点间相互位置关系,基于离散控制列车的能耗模型,建立了复杂组合限速下的列车节能优化模型。通过建立拉格朗日方程,应用库恩塔克条件得到复杂限速下列车节能操纵的关键方程,并推导出求解节能操纵策略的基本解析方法。(2)针对当线路中存在陡坡时基本解析方法存在的不足,将离散模型转换为连续模型,引入极大值原理得到列车工况切换的最优原则,详细分析了列车在有限速和无限速情况下通过陡上坡和陡下坡的最优连接形式。考虑列车周期制动时的充风缓解时间约束,详细分析了列车在长大下坡道的最优工况切换原则。得出连续模型下列车通过陡坡段、长大下坡道的工况切换情况在离散模型中同样具有适用性的结论。(3)复杂线路下的离散控制列车节能操纵问题的关键点在于合理选择列车通过陡坡段的工况切换。论文设计了求解复杂线路下离散控制模型节能操纵策略的最优连接算法,将线路划分为陡坡段和非陡坡段。对陡坡段,设计了基于连续控制模型工况切换原则的图解法求解其工况转换。对非陡坡段,将列车通过陡坡段的节能运行曲线作为新边界条件,通过基本解析方法求解其工况转换。最后,通过算例验证了算法的有效性,该算法对复杂线路下的离散控制列车的节能操纵优化的实际工程应用提供了思路和帮助。