本文建立了HXD3型电力机车的能耗模型,并使用同一区段的实际运行数据对其进行验证,提供了一种适用于只有运行数据和线路数据的能耗计算方法。以该模型为基础,使用遗传算法对固定区段进行了编码计算,求取了运行能耗最小的优化操纵方法,并给出牵引——惰行——牵引模式节能的一般性结论。从实践的角度出发,通过实地实验的方法,给出了对于恒速、波动操纵模式定性与定量的对比分析。根据得出的结论,编制了适用于HXD3型电力机车的,集查询分析、操纵培训为一体的软件系统,并使用模糊评判机制对驾驶员打分,以供各路局使用。首先,为了实现对任意区段进行分析计算的目的,对HXD3型电力机车能耗组成(基本阻力做功、曲线阻力做功、坡道阻力做功、制动力做功、空转能耗)进行了分析,根据济南铁路局提供的线路数据、实际运行数据,以及《牵引计算规程》建立了能耗模型,并且以东风——济南西区段为例,使用实际运行数据对模型进行了验证,并进行误差分析。其次,针对优化操纵的非线性,不连续,多约束等特点,进行了优化方法的对比与选取,以东风——王村区段为例,选定初始种群,约束条件,适应度函数,并使用遗传算法对列车操纵手柄位、工况以及速度值进行编码。经过了选择、交叉、变异等操作,直到适应度值达到最大,最终得到了该区段节能效果最佳的操纵方法。与同一区段下实际运行数据相对比,节能近30%。再次,为了对实际操纵方法进行研究对比,以实地实验的形式,对郑旺—沭埠岭区间内低速操纵——高速操纵、锯齿形操纵——平稳操纵,两种操纵模式进行了定性的探讨。之后模拟两种模式的运行曲线,结合已建立的能耗模型,量化的得出了同一编组列车、同一线路、同一距离的情况下,两种操纵模式的节能结论以及变化规律。最后,将各线路数据以及实际运行数据导入数据库,同时保留数据原Excel格式,以双数据源的形式,编制了具有运行曲线绘制、基于二分法的快速坐标查询、专家修改评判模块、能耗计算等功能的查询分析系统；同时根据HXD3的操纵特点,设计了联动式手柄操纵的培训平台。以已得出的优化数据为基准,采用模糊综合评判机制,对驾驶员操纵进行评价,使驾驶员形成最优驾驶习惯。