国内直流传动电力机车普遍采用国产DK-1型机车制动机,由于该制动机不具备微机控制和网络通讯功能,实现不了对均衡风缸压力的闭环控制,不能适应重载组合列车无线同步控制要求。论文在现有机车制动机技术的基础上,分析国外重载组合列车机车制动机的现状,研制新一代具有微机控制和网络通讯功能的机车制动机,使之适应机车无线同步控制系统,满足重载组合列车运用要求。机车制动机需满足列车自动制动与机车单独制动、空气制动与电气制动的混合(空电联合制动)、断钩保护、列车充风流量检测、制动重联、列车电空制动、列车速度监控配合等制动基本功能,同时又要兼容目前国内铁路运用机车的单机操作、列车控制、重联操作和无火联挂等操作的要求。本文在对机车制动机必须满足的本行业UIC、AAR、TB等标准进行分析的基础上,提出了重载组合列车机车制动机的设计方案,该方案同传统DK-1型制动机相比,采用微机控制技术,对均衡风缸进行精确的闭环控制并能够通过机车网络实现机车远端制动重联控制,具备单机自检、故障诊断、数据存储等信息化功能,使之适应现代机车制动机信息化和网络控制的发展要求。本文在DK-1制动机技术的基础上,采用国外先进技术和理念,对重载组合列车机车制动机进行工程化设计以及部件选型。在阀类的选择上继承了DK-1制动机的技术,并在工艺上进行升级。新增的关键部件如高速电空阀和压力传感器等,不仅需要满足压力闭环控制精度要求,而且要适合机车特殊的环境要求。为了增加制动机空气管路连接的可靠性及可维护性、模块化和标准化程度,方便空气制动柜的各部件的布置,并使外观更加美观,本文采用集成气路板作为空气管路系统的管路集成方式。在系统关键管路管径的选择上,主要考虑制动机的充风流量与整列车制动机的参数匹配。制动控制单元是制动机的核心控制装置。采用智能化、模块化、集成化的设计思想设计制动控制单元。为了满足系统的实时性和可扩展性要求,采用PC／104结构作为制动控制单元硬件平台；选用QNX实时操作系统和ISaGraf作为软件开发平台,能够实现图形化的编程结构并具有在线下载和调试能力；采用CAN或MVB网络实现组合列车的远端网络控制。本文给出了制动机在各种模式下的控制逻辑,故障诊断的方法和网络控制的通讯协议；在压力控制上采用模糊白适应PID控制方法进行均衡风缸压力控制,实验数据表明该控制方法能够满足误差和控制速度的要求。为验证新型机车制动机性能是否满足设计要求,对制动机进行了单机试验和静止状态下万吨牵引试验。通过分析单机试验和万吨重载试验数据表明,该机车制动机完全满足重载组合列车的需要。目前项目已完成湖南省科学技术厅和中国南车集团鉴定。