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统的内燃机车，本课题的研究对象是内燃机车。
制动系统是内燃机车的重要组成部分，它关系到列车速度、运能和安全。列车制动是
借助于摩擦作用或是其他方法使列车在运行中减低速度、停止运动或作匀速运动，或在停
留中不致溜逸。制动装置是列车不可或缺的一部分。性能良好的机车车辆制动装置，是提
高铁路通过能力和保证安全的必要条件之一。 列车制动问题的解算主要是计算列车在制动
过程中制动力、阻力以及制动距离等变量，以期能够更好的预测列车在常用和紧急情况下
的制动能力，指导列车运营[1]
。
由于制动过程中，线路不同，制动力不同都会产生不同的结果，如果采用人工方法计
算，需要分别计算很多变量，费时费力，随着计算机技术的发展，采用计算机软件开始成
为趋势所向。而选用Matlab 是由于具有很多优点：1）高效的数值计算及符号计算功能，
能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结
果和编程的可视化；3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学
习和掌握；4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供
了大量方便实用的处理工具。
本课题旨在于运用 Matlab 软件对内燃机车在制动过程中的现象进行研究，提出用
Matlab 程序编写程序，最终程序能够实现针对不同内燃机车在紧急制动和常用制动时制
动距离、制动力、阻力等的计算以及实现人机对话界面，能更加直观和简单进行计算。
1.2 国内外研究现状与水平
1.2.1 国外研究现状
国外的轨道交通系统发展的较早，牵引计算的理论和实践的成果也比较多。因为牵引
计算理论可作为列车操纵模拟、列车运行仿真、列车自动停车、列车自动驾驶的基础理
论，所以在这些领域中，牵引计算理论都得到了发展。对于列车牵引计算与操纵仿真领
域， 国外比较成熟的系统有北美的 TPC(Train Performance Calculator)系统和 RAILSIM 系统(铁路模拟系统)，欧洲的 Train Star系统，日本的 UTRAS 系统等。TPC系统是根据线
路平纵断面以及列车编组，计算列车运行时分，评价机车牵引性能，评价各因素如列车
编组、线路条件等变化后产生的效果。RAILSIM 系统是北美铁路常用的一套铁路牵引计
算与运行模拟软件，它以 TPC为基础，可以更精确地模拟许多铁路系统中多种列车的运
行。Train Star系统是一个机车工程师辅助系统，其目标是改善机车操纵，降低能耗，增
加安全性，关键技术是提供了自适应的列车行为预测，可在当前运营条件下预测列车的
运动行为，包括牵引和制动能问题。UTRAS 系统从研究新干线的交通控制系统出发，
可进行列车牵引计算、列车模型对运营的影响分析、延误恢复及分析和多列车运行能力
及效果评价等[2]
。
对于列车的自动控制和列车的自动驾驶研究中，ATO作为列车自动控制系统的一个
重要予系统，利用车载固化信息和地面信息实现对列车牵引、制动的控制，使列车经常
处于最优的运行状态，提高列车的正点率，节约能耗。如日本的新干线、德国的 ICE 系
统、法国的 TGV 系统等，都采用了自动控制系统．因为只有自动控制系统，才能达到
列车运行所要求的安全、 正点、 高速、 停车准确等比普通线路要求高得多的目标， 而 ATC
系统中的自动驾驶系统的核心算法的理论基础就是牵引计算理论。