为提升线路运能，推动城市轨道交通列车控制系统的升级，提出一种多通信结构列车控制系统下的地铁列车编队运行优化控制策略。分析以T2T、T2G通信体系为核心的列车控制系统框架，并基于各系统不同安全防护模式，结合列车运行属性及线路条件，考虑列车追踪运行及节能目标，构建地铁列车编队运行的非线性优化控制模型。为减小优化控制问题的计算复杂度，以满足列车编队运行的实时控制要求，设计融合预测控制和序列二次规划（SQP）算法的列车编队运行控制方法。基于实时反馈的列车状态信息，运用SQP算法对预测时域内子问题进行求解，动态生成编队内及编队间各列车最优控制轨迹。以具有12个车站的地铁线路为例，对不同编队组成和不同安全防护模式下的地铁列车追踪运行优化控制进行仿真验证。研究结果表明，与基于T2G通信结构下采用绝对制动安全防护模式的编队间列车相比，基于T2T通信结构下采用相对制动安全防护模式的编队内列车具有更小的发车间隔和到站延迟，从而验证了所提优化控制策略有利于提升线路空间利用率，实现列车编队高效运行，为提高城市轨道交通运营组织服务水平提供方法支撑。