近年来随着铁路运输行业的发展,货运量随之上涨,货运线路和货运列车数量不断增加,如何有效降低货运列车能耗已成为一个研究热点问题。本文首先提出一种以列车准点和节能为优化目标,考虑控制工况转换原则的自适应差分进化算法列车运行速度曲线进行优化。为提高优化算法的计算速度,本文进一步考虑货运列车的长度和重量提出改进的坡度等效方法,以列车准点和节能为优化目标,基于庞特里亚金极大值原理设计一种三区段滚动优化曲线算法。并结合实际运行线路对货运列车优化控制算法进行研究测试,本文研究内容如下:（1）首先基于列车的牵引、制动特性构造列车动力学方程,根据线路限速信息计算列车在限速突变区段的防护曲线,并建立列车单质点节能优化模型及多质点仿真验证模型。其次根据庞特里亚金极值原理,以列车节能为优化目标,得到列车最优操纵原则,为后续研究提供最优操纵工况转换原则。（2）针对列车节能操纵提出一种自适应差分进化算法。考虑货运线路较长,操纵工况变化区段较多,将运行区段的操纵工况区段数作为优化种群个体的维度。考虑列车控制工况转换原则对种群个体进行初始化,引入自适应变异算子,通过交叉选择等操作得到列车最优操纵策略。并基于实际运行线路对不同种群个体维度的仿真结果进行对比分析。（3）考虑优化算法的计算速度,提出一种基于规则的三区段滚动优化算法。考虑列车多质点特性,提出改进的坡度等效方法。根据等效后的坡度值划分线路坡道类型,每三个相邻的坡道区段组成一种典型场景。以列车准点与节能为优化目标,优化典型场景操纵策略,再根据列车在一般坡道的速度选择对应三区段滚动优化方式。最后基于大莱龙线路实际数据进行仿真,并与实际速度曲线进行对比,该算法取得较好的操纵及节能效果。同时利用多质点模型根据单质点模型优化后的操纵序列进行仿真,验证改进坡度等效算法的可行性。（4）以铁路行车组织与控制智能化系统技术研发项目为背景,对三区段滚动优化算法进行现场测试。首先通过算法程序计算列车建议运行速度曲线,由工业平板电脑显示,提供给司机前方运行区段建议的运行速度与操纵档位。列车结束运行后,将基于三区段滚动优化算法生成的列车建议速度曲线与列车实际速度曲线进行对比分析,三区段滚动优化算法的计算速度较快,测试的典型场景操纵策略与司机操纵吻合,其准点节能效果较好。图50幅,表16个,参考文献60篇。