随着我国高速铁路规模和运输量的增加,使得我国铁路运输的能耗总量日益增大。为了更好建设资源节约型、环境友好型社会,降低列车运行过程中的能源消耗,研究列车的节能降耗问题迫在眉睫。列车能耗中最大的组成部分为列车牵引运行能耗,因此,本文致力于解决在一定的机车、车辆、线路等硬件环境和既定的运行图、列车编组计划等运营管理状况下,满足列车运行安全、准时的基础上,通过改进机车的操纵方法来实现高速列车节能运行。本文从高速列车的力学分析、运动方程入手,建立列车牵引计算数学模型,通过对哈密顿函数的求解推导,得到列车节能运行的最佳控制原则为最大牵引、匀速运动、惰行过程和最大制动这四种运行方式的组合。再对列车特性曲线进行关于速度函数的二次拟合,利用分步积分法求解列车的运行时间、运行距离和运行总能耗,从理论上得到列车节能运行方式的转换点。结合实际京津城际高速铁路线路数据,按照节能运行最佳控制原则,对高速列车节能运行控制算法进一步优化,基于JAVA环境开发高速列车节能运行仿真平台,以CRH3型高速列车作为仿真对象,考虑到线路附加阻力和线路限速对列车运行的影响,提出更加接近实际的列车节能运行方式。通过将仿真计算结果与列车实测能耗值作对比分析,验证了该算法的正确性和适用性。最后基于优化的算法,设计开发了高速列车节能运行控制系统,并在列车网络控制系统半实物仿真试验台实验测试,在保证列车运行安全平稳正点的前提下,控制系统能够指导司机用能耗较少的操纵方式驾驶,达到列车节能的目的。