重载运输和高速运输是铁路现代化的两大重要的标志。重载铁路运输的发展引起了世界上许多国家的关注,并成为国际公认的铁路货运发展方向。重载列车是一个高度非线性、大惯性的复杂机电系统,且其运行线路长,环境复杂多变,在长大下坡道重载列车的运行过程更是有许多随机状态。因此,重载列车的长大下坡道运行控制比普通列车的控制要复杂许多。本文针对大秦线上长大下坡区段重载列车的运行时制动延时导致的列车纵向冲动,提出一种较优的制动控制策略并生成目标运行曲线同时运用隐式广义预测控制方法实现重载列车的速度跟踪控制。主要内容如下:1、重载列车在长大下坡道安全运行受线路情况和列车自身性能影响,在长大下坡道列车需进行循环空气制动来控制列车运行速度,这就要求合理地掌握列车制动与缓解时机。首先采集大秦线实际线路信息和HXD1重载列车性能参数,结合大秦线上优秀司机经验,在线路限速与列车性能等多个约束条件下提出一种较优的制动控制策略;然后通过重载列车运行过程中纵向冲动的减小以及列车平稳性的提高验证该控制策略的有效性;最后基于该控制策略生成一条长大下坡道列车速度运行曲线。2、重载列车的运行过程非线性高,这对于重载列车的建模与优化控制方法要求也高。首先将现场采集HXD1型重载列车在大秦线上的实际运行数据,然后按照列车运行工况对数据进行划分处理,分为牵引、电制动以及电空联合制动模型,采用递推最小二乘法辨识每个子模型参数并通过数据验证模型的合理性;最后设计隐式广义预测控制器对重载列车长大下坡区段目标速度进行跟踪控制。3、以HXD1型重载列车为研究对象,运用本文提出制动控制策略生成目标速度曲线并利用所建立的模型和控制器实现速度跟踪控制。基于大秦线的实际线路仿真结果表明,本文的控制优化方法能够在线路限制速度条件下实现重载列车长大下坡道目标速度跟踪控制。本文为保障重载列车在长大下坡区段的安全运行,制定基于多约束条件的列车制动控制策略,并设计多模型列车速度跟踪控制器。通过仿真实验,本文所提的控制满足重载列车的运行要求,可为重载列车司机驾驶培训提供可行的理论指导依据以及日后重载列车实现自动驾驶奠定理论基础。