近年来高速铁路发展迅猛,随着京张智能高铁建设开通,高速列车自动运行系统逐渐成为行业研究热点。在借鉴城轨自动驾驶系统成熟应用经验的同时明确城轨与高速铁路的差异,设计出符合高速列车运行特点的自动驾驶方法有助于高速列车自动运行系统的推广与应用。本文从供电制式差异出发,研究考虑电分相约束的高速列车自动运行更加符合实际情况。针对研究问题,本文主要研究工作如下:(1)基于列车自动过分相方式分析了列车在分相区内实际惰行距离,探讨了分相区设置在不同位置对列车操纵和曲线优化的影响,给出分相区双限速约束、分相过渡区平稳性约束;综合运营目标提出舒适度、准时性、停车精度、过分相平稳性等高速列车自动运行系统评价指标。(2)构建了列车过分相惰行距离的数学模型和列车节能优化模型,并采用动态规划求解。提出了一种通过优化状态转移计算方式来提高求解效率的新方法,多次仿真结果表明,所提优化求解效率的方法在不影响解的前提下,有效的将平均计算时间从251.4s降低至78.7s。改进了既有状态空间压缩策略中最快运行曲线计算方法。考虑到电分相约束,分别计算分相区内外状态转移过程。为保证列车顺利通过分相区,给出临时限速情况下速度曲线快速在线调整方法,求解时间小于0.2s。通过算例仿真,分别给出了正常情况和临时限速情况下带分相约束的推荐速度曲线,为列车顺利平稳通过分相区提供了保障。(3)基于模糊PID设计了列车速度控制器,完成了控制器的优化和参数自适应调整。针对正常情况下的跟踪过程,探讨了分相区和分相过渡区内控制策略的调整方案;针对临时限速情况下的跟踪过程,分别给出了曲线调整时段的控制策略、曲线调整完成后的控制策略,进一步保障列车顺利通过分相区。(4)基于.NET框架,面向对象C#语言开发了高速列车自动运行仿真软件,对上述方法进行仿真验证。通过该软件可直观查看分相区信息,实时显示列车运行状态、牵引制动控制量、跟踪误差的变化情况,实现对电分相约束条件下高速列车自动运行仿真分析。图65幅,表18个,参考文献43篇。