铁路运输在我国社会经济快速发展中发挥着极其关键的作用。要想增强铁路运输的能力，客运列车高速化和货运列车重载化是中国铁路发展的重要趋势，同时对铁路运输的安全可靠也提出了更高的要求。列车提速和重载从本质上来说是对列车牵引和制动性能的考验，为了使列车能够实现安全准确的停车，就需要有安全可靠的制动系统作为保证。动车组制动过程具有非线性特性，并且随着动车组速度的增加，非线性特征越来越明显，这就给列车制动过程的控制提出了更高的要求。本文基于列车牵引/制动特性曲线和系统运行数据，采用数据驱动的建模方法，建立列车制动过程多模式制动模型。具体研究如下：1、以CRH2-300型动车组为例，首先根据其制动系统的构成、特性及制动减速度模式曲线，提出以数据驱动建模方法建立多线性模型来逼近列车制动非线性动力学过程。2、根据高速动车组制动是由7级常用制动和紧急制动组成的多模式制动特征，应用减法聚类和模式分类算法确定最佳的制动模型个数，并用递推最小二乘法建立多个线性模型，然后根据动车组的运行状态选择最优的制动模型，使建立的多模型适用于整个制动工况。3、为了验证本文建模方法的有效性，根据CRH380AL型动车组在实际运行过程中的数据样本，建立动车组运行过程模型，对其停车精确性、安全性以及能源消耗进行仿真及分析。仿真结果表明本文建立的高速动车组制动过程模型可实现动车组安全、可靠制动，同时可降低能源消耗和实现精确停车的目标。