列车节能运行研究,是对多列车运行系统的能量耦合关系的控制研究。城市轨道交通系统中利用再生制动能量是一种实现列车节能运行的有效方法,主要通过多列车优化运行、储能系统回收、逆变系统回馈等实现对再生制动能量的利用。然而,目前的研究缺乏对多列车等效牵引供电系统中能量分布的理论基础研究。本文主要考虑城市轨道交通系统对列车再生制动能量的利用,通过等效数学模型,对多列车之间能量交互以及列车与地面式超级电容储能系统之间的能量分布的影响因素进行分析,分别对列车运行调整策略和储能系统优化控制策略进行了研究。首先,建立了包含城市轨道交通直流牵引供电系统、地面式超级电容储能系统、含制动电阻的多列车运行系统的等效电路模型,分析了列车制动时能量流动与列车运行状态的对应关系,并通过北京地铁八通线试验结果验证了模型的准确性。在此基础上,对影响再生制动能量分布的因素进行了分析。其次,针对列车运行曲线模型和典型双列车运行模型,对列车运行线路和运行图等约束条件进行了等效数学建模,并建立集中数据系统。结合列车运行的合理性调整原则,提出了基于集中数据系统的列车运行曲线在线调整优化策略,并基于实际线路数据进行了运行曲线调整策略的仿真验证。针对列车之间能量交互之后的剩余再生制动能量,基于等效数学模型分析了列车运行状态与储能系统充电阈值电压对储能系统回收再生制动能量的影响,提出了考虑网压波动的地面式超级电容储能系统充电控制策略,并通过基于八通线相关参数的仿真验证了控制策略的正确性。最后,在北京地铁八通线完成了夜间双列车运行调控试验,对文中提出的列车运行曲线在线调整策略和考虑网压波动的储能系统充电控制策略进行了试验验证。试验结果验证了提出的控制策略的正确性和合理性。试验结果都充分展示了列车之间能量交互对列车再生制动能量的利用效果以及考虑网压波动时超级电容储能系统对剩余再生制动能量的充分利用,实现了列车运行系统的综合节能优化研究。