随着我国城市人口及私家车的不断增加,交通拥堵现象日益显著,空气质量逐渐下降,公共交通的需求日益增长。其中,城市轨道交通以其效率高、准时、便捷等优点已经成为大众的主要出行方式之一。然而,由于客流的随机特性往往导致客流和列车流未能合理匹配,从而影响列车运营效率和乘客的满意度。因此,如何制定适应随机客流的列车时刻表,实现运营成本与乘客满意度的协调优化,是目前城市轨道交通亟待解决的问题。列车牵引能耗是决定城市轨道交通运营成本的重要因素,因此在时刻表优化中也应予以考虑,从而提高列车运行计划的综合性能。本文主要通过分析验证随机客流的分布特性,对时刻表进行多目标优化。具体研究如下:首先,对基于随机客流分布的时刻表多目标优化问题进行建模和求解。通过对城市轨道交通某线路中自动检票系统的客流数据的特性分析,采用拟合度检验的方法,验证典型路径上客流分布的正态分布特性,分别建立客流OD(Original-Destination)的期望和方差矩阵。以列车的停站时间、区间运行时间和发车间隔为决策变量,以乘客的候车时间的期望、车载乘客数的期望与理想值之差、列车运行均衡性以及时刻表的鲁棒性为优化目标,采用一种改进的遗传算法对该模型进行求解,得到综合性能较好的时刻表。其次,基于随机客流条件下时刻表多目标优化模型,对时刻表进行两阶段节能优化。首先根据给定的时刻表,保持区间运行时间不变,采用惰行优化算法对列车速度距离曲线进行节能优化。然后通过列车的配合实现再生制动能量的利用。以上下行列车的同步时间、列车的停站时间和列车的发车间隔为决策变量,以乘客的候车时间的期望、车载乘客数的期望与理想值之差、列车运行均衡性、时刻表的鲁棒性和再生制动能量的利用率为优化目标,建立随机客流条件下节能时刻表的多目标优化模型,最后采用改进的遗传算法对该模型进行求解,达到较好的优化目标。最后,根据随机客流条件下时刻表多目标优化模型和列车速度距离曲线优化算法,开发硬件在环的时刻表仿真模块。该模块实现时刻表优化、列车速度距离曲线优化、列车模拟运行、与驾驶台通信模块以及时刻表的评估等功能。各模块通过相关数据的传输,完成列车在典型场景下的模拟运行。