铁路运输部门已经成为我国国民经济中能源消耗最大的单位之一,而列车运行能耗在整个铁路系统的能耗中占据着重大比例,为降低列车运行过程中的能源消耗,国内外学者对列车节能运行优化问题开展了广泛深入的研究,并取得了一定成果。然而,列车运行优化过程实质为多目标优化问题,需要考虑能耗、时间和停车精度等多方面因素,并且该类优化问题不存在绝对意义上的最优解。因此,如何对列车运行优化问题进行求解,和如何根据不同运行情况选择列车运行优化的最优解具有深刻的理论和实际意义。论文的研究内容主要包括以下三个方面：(1)论文深入研究了列车运行动力学理论,列车运行策略及工况选择原理,多目标优化问题的解法等列车运行优化理论；建立了基于多质点的列车运行动力学模型,细致分析了列车运行过程的计算方法；在列车运行动力学模型的约束条件下,建立了基于能耗、时间和停车精度的列车运行优化问题模型；在对列车运行优化最优解存在性证明的基础上,研究了列车运行优化最优解的基本形式,提出了列车运行优化最优解的求解方法。(2)论文分析比较了标准差分进化算法和模拟退火算法在研究多目标优化问题上的优势与不足,验证了两种算法结合的可能性,提出了基于模拟退火的改进差分进化算法；结合列车运行优化问题模型与多目标优化理论,分别采用这三种算法求解列车运行优化的Pareto最优解,通过分析比较仿真结果,表明基于模拟退火的改进差分进化算法求解Pareto最优解的速度最快,得到的Pareto最优解分布最均匀,Pareto前端的分布范围最广,从而证明了该算法在列车运行优化过程中的性能最好。(3)论文应用基于模拟退火的改进差分进化算法优化列车运行过程,结合京沪高铁线路实际数据,对列车运行优化过程进行了深入的仿真研究,首先对列车运行过程进行单目标和多目标的优化仿真,证明了列车运行优化过程是一个复杂的多目标优化问题；其次设计了不同运行线路的仿真算例,对列车运行过程进行了多目标优化仿真,分析了影响列车运行优化Pareto最优解多样性的因素,总结了不同运行情况下列车运行最优解的选择方法。