研究列车运行节能方法对降低城轨系统运营成本、实现绿色环保运输、提升轨道交通行业竞争力具有重要意义,已经成为近年来的研究热点。列车运行节能的目标是减少供电站提供给列车运行使用的牵引能量(称为净牵引能耗),可分为降低列车牵引能耗需求(简称“少消耗”)和提升再生制动能利用量(“多利用”)两个子目标。这两个子目标通过相同的决策变量(列车驾驶策略和运行图)存在紧密耦合。传统节能优化方法通常针对其中一个子目标进行研究,从而一定程度上限制了其有效性和普适性。另外,能量存储系统的应用使单列车和多列车运行场景都可以利用再生制动能,且其节能效果又与列车驾驶策略和运行图存在复杂的非线性关系,从而给其应用条件下的列车运行节能优化工作带来了极大的挑战。论文针对城轨系统列车运行节能需求,研究轨旁能量存储系统应用条件下的调度控制一体化优化方法。深入分析了轨旁能量存储系统、列车驾驶策略和运行图对净牵引能耗的影响及相互间的耦合关系,提出列车调度控制分层模型,并依次研究了结合轨旁能量存储的单列车驾驶策略优化、站间运行时分一体化优化和多列车运行图节能优化问题。建立了上述各优化问题的数学模型,并分别针对性的设计了基于启发式搜索的智能算法对问题进行求解。最后基于城轨系统实际数据对本文所提出的各节能优化方法的有效性进行了仿真验证。在结合轨旁能量存储系统配置条件下,通过对列车运行图和驾驶策略一体化调整,实现了“少消耗”和“多利用”的综合优化,使城轨系统净牵引能耗降到最低。具体来讲,本论文的研究工作主要包括以下几个方面:(1)提出综合“少消耗”和“多利用”的节能思路,研究了轨旁能量存储系统应用条件下的列车调度控制一体化优化问题。根据城轨列车调度控制层次模型提出依次对结合能量存储的单列车驾驶策略优化、站间运行时分一体化优化及多列车运行图优化问题进行研究的技术路线,实现整体净牵引能耗最小化。(2)研究了结合轨旁能量存储的列车驾驶策略优化问题。采用惰行速度控制作为站间运行过程优化的基础,建立了同一供电区内多站间驾驶策略协同优化模型,并设计了基于穷尽搜索和改进人工蜂群算法相结合的分步算法对问题进行求解。综合降低牵引能耗和提升再生制动能间接利用量两种方式,降低单列车净牵引能耗。(3)针对站间运行时分对列车运行图和节能驾驶策略的双向影响,研究了轨旁能量存储系统应用条件下的节能站间运行时分设计问题。在单列车驾驶策略优化模型基础上建立了站间运行时分一体化优化模型,通过重新分配城轨系统各站间运行时分并同时优化每个站间的列车驾驶策略,在保证旅行时间不变的前提下,进一步降低了单列车净牵引能耗。(4)研究了城轨系统多列车运行节能优化问题。提出多列车调度控制双层优化模型,在单列车站间运行过程优化基础上,建立了轨旁能量存储系统应用条件下的运行图优化模型。在单列车优化结果基础上,通过对列车间隔时间和停站时间进行调整,充分发挥牵引制动列车间直接利用再生制动能的优势,使城轨系统全天运行能耗降到最低。(5)对上述所有优化问题均基于北京地铁某线路的实际数据进行了仿真验证,实验结果证明了所提出的节能优化方法的有效性。