近年来,随着国家快速铁路网和城市轨道交通网络的建立,重载铁路也开始步入发展的重要阶段。2019年,我国第一列实现智能驾驶的货运列车在神黄铁路上开通运行,标志着我国货运重载列车开始进入智能化的进程。重载列车提速和提升轴重后,如何保证重载列车制动过程的安全性,提高控制器的抗干扰能力和控制精度成为现阶段的重要研究内容之一。本文以提高重载列车运输效率和保证列车运行安全为主要目标,重点研究了重载列车速度防护曲线的生成以及重载列车制动控制器的设计。重载列车运行过程中过大的车钩纵向力严重影响了重载列车的提速和制动过程的安全,而车钩纵向力的产生主要是由于不同部位列车制动存在延时导致车体挤压车钩。传统的经过制动特性试验采集车钩力的方法耗时耗力,因此为了经济地获取重载列车在不同线路上运行的车钩力的大小,Newmark-β法被应用于重载列车车钩纵向力的仿真分析中。重载列车及其运行环境本身就构成一个复杂的非线性系统,对于纵向动力学方程求解的传统方法为了保证计算精度而采用大量迭代运算,耗时长效率低。本文基于增量思想对Newmark-β法进行改进,通过引入预测解直接对非线性方程进行处理,省略了非线性方程的近似线性化过程,预测解的变化方式采用二分法可以快速靠近收敛解,实现了车钩力的仿真计算。以铁路货车车钩缓冲器的多段线性模型为基础,并对运行中的列车进行纵向受力分析,建立了适用于重载列车的多质点模型。为了简化模型复杂程度,将处于相同线路参数的列车看作一个组别,不同组别之间通过车钩缓冲器相互连接。在速度防护曲线的生成原理的基础上,通过改进的Newmark-β数值积分法得到各质点的运动状态及车钩力的变化情况,结合新准铁路实际线路数据,生成适用于重载列车的速度防护曲线。通过与列车单质点模型进行仿真对比,多质点模型防护曲线算法在调速制动和停车制动的过程中,制动距离、制动起点的设定和加速度的变化更符合实际运行工况,可满足重载列车一次制动过程中的安全要求。重载列车速度防护曲线是列车制动过程中保证列车运行安全的重要参考,一旦车速超过曲线限制,就可能造成冒进信号、追尾的严重事故。重载列车不同于客运列车,安全和效率是重载列车最为重要的两项指标,因此本文考虑直接对列车最大常用制动工况下的速度防护曲线进行制动过程的追踪。重载列车运行环境特殊并且存在大量复杂的扰动因素,而滑模控制的稳定性和抗干扰能力显著,因此选取滑模控制作为制动控制器。对于列车运行过程中受到众多非线性扰动因素的影响,通过切换控制量对其进行补偿,并引入模糊逻辑对切换控制量进行模糊化处理。仿真结果表明,模糊滑模控制器可控制重载列车精确跟踪速度防护曲线进行制动,对切换项进行的模糊化处理可在一定程度上减弱抖振造成的影响。在保证重载列车制动过程安全的同时,最大程度提高了运行效率。