随着国内地铁建设规模的扩张,地铁系统节能已经成为运营企业近年来关注的焦点问题。地铁能源消耗由牵引系统和动力照明系统两部分构成,因针对动力照明系统节能的主要着力点为硬件设备优化,因此针对牵引系统的优化节能更具有学术研究意义。牵引系统节能研究可从两个方面着手:一是在能量使用方面,通过优化列车区间运行策略减少列车运行过程中的能量消耗;二是在能量回收利用方面,通过合理设置再生能馈装置间接地增加综合收益。基于以上两个出发点,本文分别对列车运行过程节能优化和再生能馈装置容量配置两个问题进行研究。论文主要工作包括以下内容。针对列车运行优化问题,本文首先从工程应用角度出发,提出将列车视为均匀分布刚性质量带的运行过程计算方法;其次,考虑地铁实际区间运行由目标速度曲线和控制策略共同决定,分别从列车目标速度曲线和控制策略两个层次建立列车区间运行节能优化模型和ATO控制策略多目标优化模型;再次,根据模型特点分别采用遗传算法和NSGA-Ⅱ算法对两个模型进行求解;最后,结合某地铁实际线路和列车数据进行仿真案例分析,案例结果表明,列车区间运行节能优化模型的最高节能率达到13.05%,具有显著的节能效果,ATO控制策略多目标优化模型的节能率可达到8.67%,不仅具有一定的节能效果,同时提高了乘客的舒适度。由于本文在研究过程中重点结合实际地铁运行情况对模型进行优化,因此研究成果具有更大的工程应用价值。针对再生能量回收利用问题,首先分析了电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型、能量回馈型4种不同制动能量消耗型或再生能量利用型技术的原理和优缺点,并结合实际数据分析了某地铁目前中压再生能馈装置的应用现状;其次,从供电专业角度对列车、牵引网、再生能馈装置、整流机组进行等效模型搭建,提出一种优化的能馈式牵引供电系统建模方法;再次,以综合收益最大为目标,建立基于列车运行方案的再生能馈装置容量配置优化模型,采用改进后的灰狼算法进行求解;最后结合某地铁实际数据进行仿真案例分析,结果表明,再生能馈装置容量配置方案在能馈装置寿命周期内的综合收益优化效果达到5.6%,在能馈投资成本方面,优化后比优化前节约成本185万元,降低14%。合理配置再生能馈装置容量不仅可以提高再生能量利用率,还可以降低设备投资。