地铁线路纵断面设计和列车节能操纵方案是决定能耗成本、维修成本的关键因素。由于考虑节能的纵断面设计和列车节能操纵相互影响,可在线路设计阶段对二者进行协同优化,借助列车自动驾驶技术在运营阶段执行所得操纵方案。相比单独优化纵断面方案和列车操纵方案,二者的协同优化有利于进一步降低能耗成本和维修成本,进而节约运营期费用,对地铁系统可持续发展有重要意义。本文针对采用盾构法施工的地铁地下线,研究在不同维修模式下,考虑列车节能操纵的地铁区间纵断面设计优化问题。首先,在计划修模式下,通过同时优化列车节能操纵方案和纵断面方案,降低区间双向牵引能耗。随后,基于地铁车辆-轨道动力学仿真,量化纵断面方案和列车操纵方案对维修成本的影响,提出维修成本计算方法;在此基础上,以状态修模式下同时节约能耗成本和维修成本为导向,对纵断面设计和列车节能操纵进行协同优化。论文的主要内容及结论如下:（1）在计划修模式下,针对列车操纵优化节能效果受线路纵断面制约的问题,本文同时对列车节能操纵方案和纵断面方案进行优化,建立列车节能操纵和地铁区间纵断面设计协同优化模型。模型以最小化区间双向牵引能耗为优化目标,在给定线路平面的前提下,求解满足《地铁设计规范》要求和实际约束的最优纵断面方案及列车节能操纵方案。由于协同优化模型具有强非线性和解空间大等特点,设计暴力搜索和伪谱法相结合的组合算法精确求解。案例结果表明,相较列车节能操纵优化模型和仅优化纵断面模型,协同优化模型所求方案的节能效果都更佳,区间平均节能率分别达20%和14%以上。（2）分析轮轨磨损影响因素,基于车辆-轨道动力学仿真构建轮轨磨耗计算模型,计算给定平面曲线半径时,不同纵断面方案和列车操纵方案下的轮轨磨损量,总结轮轨磨损变化规律。仿真结果证明,不同列车运行速度和坡度下,轮轨磨损量存在差异。当曲线半径一定时,列车运行速度和线路坡度绝对值越大,轮轨磨损越剧烈,导致轮轨使用寿命减小,维修成本增加。为节约维修成本,有必要在优化纵断面方案和列车操纵方案时考虑减少轮轨磨损。（3）在状态修模式下,仅从节能角度优化纵断面和列车操纵可能导致闸瓦、轮轨磨耗加剧,增加相应维修成本。针对该问题,本文以能耗成本和维修成本之和最小为目标,构建考虑能耗和维修成本的地铁区间纵断面设计优化模型,求解满足纵断面设计约束和列车定时操纵约束的纵断面方案和列车节能操纵方案。由于轮轨维修成本计算涉及因素众多,上述模型无法仅采用数值方法求解,设计车辆-轨道动力学仿真与暴力搜索算法、伪谱法结合的方法求解模型。实例结果表明,相比列车节能操纵优化模型,本文模型求解方案更利于降低运营成本,区间平均节约率达21%。此外,对比能耗最小协同优化方案,同时考虑能耗和维修成本求解的协同优化方案能进一步节约维修成本,区间平均节约率为9%,从而降低运营期费用。