近年来,随着我国经济迅猛发展,对外开放不断扩大,国际交流合作增加,铁路运输作为货物运载渠道,其面临的压力也越来越大。提高重载列车的运输能力和速度,可以在很大程度上减轻铁路运输压力。但随着重载列车运货量不断增大,出现了列车制动缓慢,缓解不及时,难以再制动等问题。电控空气制动系统(Electronically Controlled Pneumatic,ECP)能够克服这些问题,因此得到了快速的发展。头端单元(Head end unit,HEU)是整个ECP制动系统功能可以实现的中枢装置,其作为ECP制动系统的网络管理器,可以传送指令、监控系统状态、储存机车的特性数据、及时处理故障,因此头端单元的研究对于整个ECP制动系统发展至关重要。本文所研究的HEU,参考了各个国家研究ECP制动系统的经验,对HEU硬件和软件设计进行了优化。本文设计选取DSPIC30F6011A作为主控芯片,按照模块化方式,对HEU的部分功能进行了设计。基于MPLAB ID开发环境,软件部分分别对Lon Works通信、U盘信息交互、控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)通信等模块进行了设计。HEU发送出制动指令之后,要求制动系统能够及时响应,这就要求制动系统能有良好的制动效果,所以本文在MATLAB仿真平台下设计出灰色预测模糊自适应PID控制器,用于控制制动缸压力值,进而对ECP制动系统进行控制。通过基于DSPIC30F6011A的HEU的设计,可以使HEU在指令控制、网络控制、报文传送、故障处理等方面都取得良好的效果。使用Lon Works通信,可实现同步制动。通过建模和仿真结果可知,采用灰色预测模糊自适应PID控制方式对制动缸压力值进行控制,可以实现实时、精确、稳定的制动控制,为重载列车的安全运行提供了可靠的保障,因此具有很大的工程应用前景。