随着我国经济的高速发展,重载货运列车的需求日益增长。重载货运列车由于惯性大的原因,空气制动过程产生的纵向冲动力可能会造成重大事故,司机制动操控变得较复杂。为提升货运列车的运输能力,研究空气制动特性对保障其安全运行具有重要意义。货运列车空气制动系统数学模型较复杂,其动态特性无法用解析法直接求解,本文以定置试验台和空气流体力学为基础,建立了整车的空气制动系统仿真模型。采用数据驱动仿真模型对制动系统的动态特性进行分析,仿真结果与试验数据对比具有较好的一致性。论文主要研究内容如下:首先根据空气制动相关理论对系统进行理论分析,对列车空气制动系统内的气体流动过程进行分析,系统按理想气体等温过程进行计算,并分析了管内流动摩擦系数等关键参数计算方法,为仿真模型建立和参数选择提供理论基础。其次在120型空气制动机定置试验台基础上开发了一套完整的数据采集和分析系统,实现基于网络时间同步采样的分布式采集,并分析控制指令和系统状态数据的动态特性。基于时钟同步采样获取状态数据,根据采样压力数据和控制指令的时间戳进行数据关联,即制动指令施加后得到其制动系统压力的动态响应特性。再次基于AMESim仿真平台搭建了单车制动系统的仿真模型,对120型控制阀、空重车调整阀、制动管路和制动缸等进行了详细分析。利用试验数据驱动仿真模型,验证各子模型的级位状态和动态压力特性,对不同制动缸行程和不同空重车条件下的单车制动系统进行仿真分析,得出制动缸在制动和缓解过程中的动态压力特性,该仿真模型可真实描述单节制动系统各种工况下的特性。最后建立编组货运列车制动系统的仿真模型,对编组列车制动系统充气特性、常用制动和紧急制动特性进行仿真分析,并与定置试验台数据分析结果进行对比验证。对比结果表明仿真模型很好的模拟了制动系统在编组列车中的工作特性,仿真计算制动波速与试验结果基本吻合,制动波沿列车管方向传播规律与试验结果一致。