1.城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

S01：获取城轨列车的基本数据、城轨线路的基本数据、城轨列车运行时刻表的基本数据和客流的基本数据；

S02：针对单列列车在单个站间的运行过程，以牵引力系数、制动力系数、巡航速度、惰行工况转换点和制动工况转换点为自变量，以站间运行牵引能耗最小为目标，计算优化的站间节能速度运行曲线和驾驶策略；根据计算获取的站间节能速度运行曲线和驾驶策略计算站间牵引功率和制动功率随时间的变化曲线；

S03：基于运行时刻表中不同列车在站台的到站时间和发车时间，以及客流随时间的变化规律为目标，建立乘客站台等待时间和换乘等待时间的计算模型；

S04：针对多车多站间运行过程，以提高再生制动能利用率为目标，基于S02中得到的站间牵引功率和制动功率数据，建立再生制动能矩阵匹配模型；

S05：以S03和S04中两个目标为综合优化模型的目标函数，建立遗传算法，并利用MATLAB运行程序进行仿真，调节城轨列车运营时刻表的基本数据，得到优化的城轨列车运营时刻表的基本数据；

S06：输出优化结果，根据MATLAB运行程序代码中的文件名及存储位置，将仿真完成后的优化结果自动保存在相应文件夹中，输出结果包括城轨列车节能运行时刻表和节能速度运行曲线；

针对单列列车在单个站间的运行过程还包括以下子步骤：

S0201：对城轨列车质点化处理并进行受力分析，包括牵引力、制动力、基本阻力和附加阻力，从而建立力学模型；

S0202：对力学模型施加约束，包括牵引力范围、制动力范围、速度变化范围、加速度范围、边界条件、运行距离变化范围和运行时间变化范围；

S0203：建立单列车站间节能运行优化模型，设计遗传算法并利用MATLAB仿真软件求解模型；

所述的单列车站间节能运行优化模型满足：

其中，ET是牵引能耗，C是发车次数，N‑1是站间距数量， 是列车在第n个站间距的运行时间，FT(t)是t时刻的牵引力，v(t)是t时刻列车速度，vmax是列车运行的最大速度，是列车牵引特性曲线规定的最大牵引力，ttotal是实际的站间运行时间，χ是站间运行时间的变化范围， 是第n个站间实际运行距离，φ是站间运行距离的变化范围，ε是时间的离散精度，at是t时刻的列车加速度，amax是允许的最大加速度，α、β是牵引力系数和制动力系数，Ft(v)是列车速度为v时的牵引力，FB(v)是列车速度为v时的制动力，FR(v)是速度为v时的列车基本阻力，FC(s)是列车在位移s处的弯道附加阻力，FG(s)是列车在位移s处的坡道附加阻力，Mtotal是列车总质量。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：在步骤S01中，所述城轨列车的基本数据包括车重、牵引制动特性、车长、最大限速、戴维斯系数和载客容量；所述城轨线路的基本数据包括站间公里标、坡道、弯道、限速和供电区间设置；所述城轨列车运营时刻表的基本数据包括站间运行时间、发车间隔、停站时间和服务时间；所述的客流基本数据包括乘客始发站、终点站、进站时间和出站时间。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：在仿真过程中，以牵引力系数、制动力系数、列车运行最大速度、惰行工况转换点和制动工况转换点为自变量，将时间离散化，并记录每一时刻的牵引力和制动力，得到牵引力正值和制动力负值数据库。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：所述步骤S03的计算模型具体包括以下子步骤：S0301：根据列车时刻表获得某一车站每列车的到站时间和发车时间；

S0302：根据乘客OD数据获取乘客的到站时间，以及根据乘客OD数据判断乘客是否需要换乘，若需要换乘，则根据列车时刻表获取不同线路列车在换乘车站的到站时间和发车时间，并计算乘客换乘等待时间 和计算乘客总的换乘等待时间ttra；其中，乘客换乘等待时间 满足：其中，twalk是乘客在换乘车站的走行时间，μ是判断不同线路列车到达换乘车站先后顺序的系数，所述乘客总的换乘等待时间ttra满足：若不需要换乘，则根据乘客OD数据计算乘客在站台的平均等待时间 计算第κ个时间间隔的到站客流量 和计算乘客总的站台等待时间tpla，其中，站台的平均等待时间满足：其中， 是判断乘客到站情况的系数， 是第ω+1列车在线路lk的第n个站台的到站时间， 是乘客pi在线路lk的第n个站台的到站时间， 是第ω列车在线路lk的第n个站台的发车时间，δ是屏蔽门关闭时间，e是乘客在站台的最大等待时间， 是线路lk的发车间隔；

所述到站客流量 满足：

其中，n为乘客的始发站，m为乘客的终点站，是离散时间间隔；

所述乘客总的站台等待时间tpla满足：

5.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：所述步骤S04中建立再生制动能矩阵匹配模型具体包括以下子步骤：S0401：对站间牵引功率和制动功率数据进行特征描述，并建立描述功率特性矩阵方程；

S0402：对站台等待期间的功率特性进行描述，将站台等待时间离散化，将每一时刻对应的功率值、牵引制动特性和所属供电区间合并为矩阵方程；

S0403：根据矩阵方程建立多列车多站间再生制动能矩阵匹配模型。

6.根据权利要求5所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：所述多列车多站间再生制动能矩阵匹配模型满足：其中， 是被利用的再生制动能量，th是发车间隔， 是第n个站台停站时间，ε是离散时间精度，λ(n‑1,n)是判断第n‑1个和第n个站间是否位于同一供电区间的系数，pi,n,t是第i个供电区间内站间n的牵引功率，pi,n,b是第i个供电区间内站间n的制动功率， 和 是第n个站台等待时间的上限和下限， 和 是发车间隔的上限和下限。

7.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：所述步骤S05具体包括以下子步骤：S0501：根据步骤S03获取的乘客等待时间的计算模型和步骤S04获取的多列车多站间再生制动能矩阵匹配模型，引入权重系数w1和w2建立多目标综合优化模型，该模型包括乘客等待时间最小和再生制动能利用量最大两个优化目标；

S0502：建立多目标遗传算法，以列车的发车间隔和站台停站时间为自变量，再生制动能利用量减去乘客等待时间为适应度函数，首先设定自变量的变化范围，然后设定遗传算法中的最大种群规模、染色体长度、最大迭代次数、交叉概率和变异概率特征，利用MATLAB仿真软件对综合优化模型进行求解。

8.根据权利要求1所述的城市轨道交通列车运营时刻表和速度运行曲线优化方法，其特征在于：所述步骤S06输出优化结果具体包括：节能速度运行曲线、节能站间运行时间、站间能耗、功率曲线、优化的发车间隔、停站时间和系统总能耗。