城市轨道交通作为一种现代化交通工具具有安全舒适、快捷方便、运量大的特点,为缓解城市交通拥挤发挥积极作用。但是在城市轨道交通迅猛发展的同时,能源消耗过大的问题日益突出,而且由于客流的不可预测性等,列车晚点时常发生,城市轨道交通需要进一步减小能源消耗和提高准点率。本文应用最优化理论研究了基于再生能量利用的城市轨道交通调度与控制一体化方法,提出了多车之间的再生制动能利用策略,建立了调度与控制一体化模型,在优化列车运行图的同时优化站间速度曲线,并设计粒子群算法对模型求解,从而解决节能和晚点调整问题。本论文的研究成果丰富了列车节能优化理论,对城市轨道交通节能运营有一定的借鉴意义。论文的研究内容如下：(1)研究了列车调度和列车控制与节能的关联性。基于列车节能控制机制分析了列车运行能耗与列车控制策略的关系,基于再生制动的原理及其能馈式的能量吸收机制分析了再生制动能与列车调度的关系。(2)提出了多车之间的再生能利用策略。与当前再生能利用策略相比,首先本文研究了多车之间的再生能利用情况,而不局限于前后两辆车；其次本文分别研究了短站间距和长站间距的再生能利用情况,使得该策略可以适用于不同的站间距长度;再次本文扩大再生能利用范围到整个区间,而不局限于进出站阶段。(3)基于所提出的再生制动能利用策略建立了调度与控制一体化节能模型,静态优化列车运行。该模型属于整数规划模型,目标在于使得制动列车产生的再生制动能最大程度地被同一供电区间内的牵引列车使用,并降低列车牵引所需能量,实现牵引系统净能耗的全局最优。(4)提出了调度与控制一体化调整方法。在列车晚点运行时,静态优化方案可能不再是节能的,此时对当前运行状况进行动态调整。一方面通过缩短旅行时间来改善晚点情况,另一方面通过节能运行策略来优化牵引系统净能耗。其中由于牵引能耗与旅行时间相互制约,本文求取了能耗和时间的Pareto最优解。本文仿真以北京亦庄线和昌平线为例,基于粒子群算法对模型求解,其中仿真结果表明：基于亦庄线线路数据的调度与控制一体化节能方法与现有研究方法相比,再生能利用率提高了8.5%,系统净能耗减小了3.4%；当列车晚点运营时,调度与控制一体化调整方法能够有效缩短晚点时间同时实现节能的目的。