城市轨道交通凭借运载量大、安全性、准时性良好等特质,为缓解大中型城市交通拥堵问题提供了良好的解决方案,在世界范围内得到了广泛的应用。但随着我国城市轨道交通运营规模的不断扩大,其消耗的能源规模也在快速增长,带来的环境问题也日益凸显。而在地铁运营能耗中,列车牵引能耗占比高达45%以上,因此研究如何降低城市轨道交通运营中的列车牵引能耗,对发展国家绿色低碳经济、降低企业运营成本、建设宜居城市具有重要意义。本文主要研究基于蚁群算法的城轨多列车节能运行优化问题,以降低列车运行净牵引能耗总量为目标,对单列车节能驾驶优化子问题和多列车节能调度优化子问题进行了研究。前者结合推荐速度曲线优化、ATO节能曲线追随策略,降低了单列车的牵引能耗需求;后者通过优化列车运行图,提升了再生制动能量的利用量。本文的详细研究内容如下:1.对单列车节能驾驶优化方法进行研究。建立了列车动力学模型和牵引能耗计算模型,在此基础上,结合线路数据的不等分离散处理方法及司机驾驶经验,提出基于蚁群算法的列车推荐速度曲线优化方法;然后设计ATO节能曲线追随策略,对ATO系统原有控制策略进行改进;最后,利用北京地铁亦庄线实际数据对算法进行了仿真验证。结果表明,相较于原始能耗数据,本方法节能率约为22.92%,节能效果明显。2.对多列车节能调度优化方法进行研究。首先建立了基于时间-功率图的多列车运行下的再生制动能量计算模型,在此基础上,结合再生制动能量利用原理及列车运行图调整原理,设计了基于蚁群算法的发车间隔和停站时间节能全动态综合调整算法,并给出了算法约束条件;最后,以北京地铁亦庄线实际数据对算法进行了仿真验证,并对比了单独调整发车间隔方法和发车间隔与停站时间综合调整方法的优劣性。结果表明,基于发车间隔与停站时间综合调整的列车运行图优化方法效果较好,相较于原始能耗数据,节能率为29.88%,节能效果得到明显提升。3.建立了列车节能运行优化仿真计算平台。基于Matlab开发平台,开发了具有图形化界面的列车节能运行优化仿真计算平台,具备列车速度曲线绘制、运行图绘制、数据报表等功能,能够对算法进行直观的有效性验证、参数灵敏度分析,对于制定合理的列车节能驾驶策略和调度安排有着重要指导意义。