城市轨道交通系统实现节能减排,是响应国家可持续发展战略方针、提高轨道交通行业竞争力、减少运营成本的重要举措。列车运行能耗是城市轨道交通系统能耗中比重最大的部分,研究减少列车运行能耗的技术方法对城市轨道交通系统的节能减排具有重要意义。列车运行图和速度曲线是决定列车运行能耗的两个主要因素,共同决定了列车运行的牵引能耗和利用的再生制动能量。随着自动化技术的不断发展、信息融合技术的完善以及计算机处理速度的提升,列车运行一体化优化方法已成为近年来城轨系统节能研究的热点问题。论文根据列车运行图的编制方法和列车运行过程的特点,将城市轨道交通的列车节能运行划分为三个层次,即列车节能速度曲线、优化的列车运行时分和列车节能开行方案。根据一体化方法的应用条件和应用方法,结合城市轨道交通列车运行的特点,通过构建列车运行图和速度曲线之间的闭环信息传递,提出了基于反馈思想的列车运行一体化节能优化方法。论文从研究底层的列车站间速度曲线优化方法入手,将底层列车节能运行的结果作为上层的输入,提出上层列车运行的优化方法。具体为,在研究底层列车节能速度曲线的基础上,提出了列车运行时分的一体化优化方法,并形成了单列车节能运行的优化方法。并进一步结合一体化的方法,将单列车节能运行方法推广至系统多列车节能运行的运行图优化方法。本论文主要以列车运行图和列车速度曲线相关理论为基础,结合城市轨道交通的列车运行特点,研究了城轨列车运行图和速度曲线的一体化优化问题。具体来讲,本论文的研究工作主要有如下几个方面:(1)将传统的列车速度曲线优化理论方法与城市轨道交通列车牵引效率的特性结合,分析城轨列车在站间的节能运行工况和各个工况的转换序列,研究列车节能速度曲线中不同运行工况的转换点的计算方法。并结合实际ATO系统的控制特点,进一步分析了列车节能速度曲线的实际应用方法。(2)列车运行时分是速度曲线和运行图的重要关联。本论文研究了列车运行时分和速度曲线一体化优化的问题,建立了单车多站间运行时分优化模型,分析列车多站间冗余时分的节能分配方法,在保证列车总运行时分的条件下,减少单车多站间运行的牵引能耗。(3)在考虑再生制动条件下,基于单列车站间的节能速度曲线的计算方法和一体化方法,本论文研究了一种列车协同优化方法,即在邻近制动列车状态已知的前提下,建立牵引列车的运行时分优化模型,使牵引列车与制动列车匹配以更好的利用再生制动能量,从而最小化其站间净能耗。(4)基于单列车的节能运行优化方法,论文研究了列车运行图的一体化优化方法,建立了两个城轨系统多列车的节能运行优化模型,即不考虑再生制动和考虑再生制动条件下的列车运行图优化模型,分别以降低系统的总牵引能耗和系统净能耗为优化目标。(5)对于每个优化问题,我们均以北京地铁亦庄线的基础和运营数据为基础,对列车节能优化的几种方法进行了仿真分析和验证。