随着城市轨道交通系统的发展及客流量需求的增加,城市轨道交通系统的运营总能耗随之迅速增加。列车牵引能耗是构成城市轨道交通系统运营总能耗的主要部分,因此研究列车节能优化控制的主要目标即为尽可能的降低列车的牵引能耗,列车牵引能耗主要用于列车运行。目前,列车自动运行(Automatic Train Operation,简称ATO)已广泛应用于城市轨道交通中,ATO的优化研究对于列车的节能运行是非常重要的。典型的ATO系统包括两层控制结构：上层控制是ATO推荐速度曲线的优化,主要根据当前的列车运行信息和线路条件,综合考虑列车停车精确性指标,准时性指标,节能性指标和舒适度指标,计算最优推荐速度曲线；下层控制根据ATO跟踪控制策略给出控制指令使列车跟踪上层控制生成的最优推荐速度曲线运行,生成实际运行速度曲线。传统研究多采用不同的算法在线路参数、时刻表和车辆条件等约束下,优化推荐速度曲线,而没有综合考虑下层控制。传统研究优化推荐速度曲线所计算的能耗与实际运行速度曲线的能耗有很大的差距。与传统研究不同,本文提出了一种基于ATO控制策略的单车节能优化模型,该模型与以往模型相比,能更准确的计算列车牵引能耗。在本文提出的模型的基础上,首先,本文提出了禁忌搜索算法的两种改进算法：基于左右移动的禁忌搜索算法和基于上下移动的禁忌搜索算法,用来优化推荐速度曲线。其次,本文采用禁忌搜索算法优化了ATO跟踪控制策略。然后,对ATO控制策略进行了综合优化,ATO控制策略包括ATO推荐速度曲线和ATO跟踪控制策略。最后,本文根据北京地铁亦庄线的列车实际运行数据,对ATO推荐速度曲线优化、ATO跟踪控制策略优化、ATO控制策略综合优化分别进行了仿真实验,证明了提出的算法可以达到比较好的节能效果。针对算法中一些重要参数,本文进行了敏感性分析,证明了算法的实用性和有效性。