随着日益剧增的运输需求,铁路系统对能源的消耗不断增加。研究电气化铁路节能运行的方法对降低牵引供电系统运营成本、促进铁路系统低碳化发展、提升铁路在交通运输行业的竞争力具有重要意义。优化列车驾驶策略可以降低列车牵引能耗,储能装置的接入可以实现再生制动能量利用和牵引负荷削峰填谷,这两种措施都可降低既有线路牵引供电系统的能耗。此外,线路新建或改造时,采用组合式同相牵引供电技术将进一步提高列车间的再生制动能量利用率。如何进行含储能装置的交流牵引供电系统的负荷过程仿真,以及优化列车驾驶策略和储能装置配置参数,值得进一步研究。本文针对该问题进行了以下研究:（1）分析了由超级电容和电池组成的混合储能装置的拓扑结构以及工作状态,对于既有供电系统,给出了混合储能轨旁接入方案,制定了混合储能的控制策略;对于组合式同相供电系统,研究了混合储能潮流控制器直流环节接入方案,考虑了电网侧三相电压不平衡度的约束,提出了潮流控制器和混合储能的能量控制策略。（2）通过列车速度-距离曲线描述驾驶策略,建立了基于空间状态转换的列车牵引计算模型,分析了电力机车、牵引网以及牵引变电所的数学模型,基于混合储能的接入方案及控制策略,建立了含储能装置的交流牵引供电系统负荷过程仿真模型,为交流牵引供电系统综合优化提供了依据。（3）分析了两部制电价下牵引供电系统的电费成本以及混合储能装置的全寿命周期成本,以这两项成本组成的系统综合成本最低为目标,以离散的列车速度-距离曲线和混合储能的功率、容量及位置为优化变量,考虑了列车运行时间和牵引网电压的约束,建立了含储能装置的交流牵引供电系统综合优化模型,采用了一种遗传-粒子群混合算法优化进行求解。（4）以典型线路为例,对其分别进行了既有供电方式和同相供电方式下牵引供电系统的综合优化分析。由四种方案组成的算例分析表明,与初始方案（方案1）对比,既有和同相供电系统的综合成本在单独进行列车驾驶策略优化（方案2）时,分别可降低12.95%和15.97%;单独接入优化配置的混合储能装置（方案3）时,分别可降低12.76%和8.86%;综合优化（方案4）时,分别可降低18.27%和25.62%。与既有供电系统相比,四种方案中同相供电系统综合成本分别可降低7.95%、11.158%、3.83%和16.23%。上述分析验证了本文提出模型的正确性,表明了同相供电系统具备良好的经济性和应用前景。