城市轨道交通作为城市可持续发展的生命线,越来越多的城市将其规划为城市发展的一部分。随着城市轨道交通大量投入运营,产生的城市用电量与日俱增。其中,列车牵引能耗占整个城市轨道交通系统用电量的一半左右,因此,列车节能优化成为城市轨道交通系统节能的关键。列车节能优化的最终目标是优化列车时刻表,而单站间速度曲线节能优化和多站间速度曲线节能优化分别是优化列车时刻表的基础及重要组成。本文先选定惰行优化作为控制列车节能运行的优化策略,结合列车运行基础模型提出双曲线模型,用以架构列车节能速度曲线。继而通过搭建以最小化能耗为目标的单站间及多站间约束模型对列车节能速度曲线进行性能评价,使用差分进化算法优化出符合约束模型的最优节能速度曲线。具体工作如下:(1)提出基于站间最短运行时分的惰行优化双曲线模型,用以架构节能速度曲线。该模型依照节时策略以位移步长为仿真步长,将限速区段划分成若干凸区间,通过比较凸区间两侧速度值,生成站间最短运行时分速度曲线;以时间步长计算惰行优化曲线,并使其追踪站间最短运行时分速度曲线,生成节能速度曲线。(2)针对单站间速度曲线节能优化问题,本文设计了单站间惰行优化方案。该方案首先依照ATO系统的评估标准,建立基于双曲线模型的单站间约束模型;然后搭建基于单站间约束模型的目标函数,用以评价节能速度曲线的性能,并使用差分进化算法进行迭代优化,求取最优节能速度曲线;最后通过案例仿真,验证了程序的适应性及惰行优化方案的节能性。其中,单站间约束模型以能耗最小化为目标,结合双曲线模型的特性,去掉列车限速及精确停车约束,只需要考虑列车准点到站、少的工况切换次数及最低惰行速度。(3)针对多站间速度曲线节能优化问题,本文首先提出了多站间定时节能惰行优化方案,该方案利用双曲线模型架构节能速度曲线的能力,使用差分进化算法在多站间全线进行多次“两次惰行”优化,优化出符合多站间定时约束模型的最优节能速度曲线;然后用此方案成功解决了多凸区间速度曲线节能优化问题及时刻表规划问题;最后用此方案重新优化了亦庄线13个区间的站间运行时分,取得了一定的成效。其中,多站间定时约束模型以能耗最小化为目标,结构为双层约束,第一层主要对每个站间违反最低惰行速度及违反最短工况距离进行惩罚处理;第二层对站间运行时分及多站间运行时分进行惩罚处理,以达到多站间定时优化的效果。