城市轨道交通系统实现节能减排,是响应国家可持续发展战略方针,提高轨道交通行业竞争力,减少运营成本的重要举措。开展列车节能运行的研究对于减少轨道交通行业运营成本,实现节能减排具有重要意义。地铁列车的驾驶策略和运行时刻表影响着列车运行过程中的牵引能耗与制动能量回收量,直接决定了地铁系统的牵引供电能耗和运营成本。因此,采用合适的优化方法降低牵引供电能耗已成为城市轨道交通节能研究的热点问题。本文以地铁列车为研究对象,介绍了地铁列车的系统结构,分析了地铁列车动力学模型和运动模型,并基于MATLAB平台完成了牵引传动系统和列车控制系统的数学模型搭建。此外,将地面阻力模型与列车模型相耦合,为车网路协同的多车模型提供基础。其次,介绍了城市轨道交通牵引供电系统的组成和运行方式,搭建了包含列车等效模型、牵引变电所及线路阻抗的牵引网络模型,阐述了直流牵引供电计算流程。在此之上,利用线路阻抗计算模块和拓扑更新模块完成了车网路协同模型的搭建并对模型进行了验证,为后续优化研究提供基础。然后,对地铁单列车运行进行了分析,并以国内某地铁线路为例,设计了基于遗传算法的单地铁列车优化模型和节能方案。之后以不同的运行时间对单站间的速度曲线进行优化,得到对应时间的最优速度曲线和能耗值,通过幂函数拟合得到反映各站间最小能耗与运行时间的函数关系,并采用冗余时间分配算法对各站间运行时间进行分配,从而完成对单车驾驶策略的优化。本算例证明了通过调整单车运行时间和优化站间速度曲线,能够降低列车运行的供电系统能耗,最终节能效果达到6.85%。最后,阐述了再生制动能量的产生与利用,分析了增大牵引制动重叠时间对多车节能运行的意义,并基于本文搭建的车网路耦合模型和第四章单车优化结果以供电系统总能耗最小为目标,利用粒子群算法对多地铁列车高峰与平峰两种时段的发车间隔进行优化。仿真结果表明,通过对高峰时段和平峰时段发车间隔的优化,能够在满足牵引供电网电压范围的要求下,分别达到7.35%与6.15%节能效果。