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1.2.2 国内研究现状
国内对于牵引计算的研究相对落后于国外，但发展速度很快， 从最初的人工计算图解
法，到现在的以多质点列车模型为基础的自动计算。自 1997 年开始以来，北京交通大学
与香港理工大学合作，在北京城建设计院、北京全路通信信号研究设计院、铁四院等部
门的配合下， 采用面向对象的程序设计方法， 开发了通用运行计算系统 （General-purposed
Train Movement Simulator System GTMSS)。该系统可以为工程设计人员提供各种条件下
系统相关指标的自动计算，对新建铁路来说，模拟系统计算系统可以通过模拟计算输出
工程设计的基本图纸，为工程咨询人员提供铁路工程项目新建或改造过程中多方案比选
的结果，分析系统最佳配置方案，分析计算相关的技术经济指标，还可以应用在机车运
用方案及机车操纵方案的优化，铁路既有线提速方案的分析模拟、运行图技术参数的确
定、运行图方案的评价与技术指标的计算等方面上。
1.3 发展趋势
作为一种拥有广泛用途的运输工具，内燃机车是一个国家综合国力的重要标志，本课
题围绕内燃机车的制动问题，提出使用 Matlab 程序编写程序，已达到简单明了的人机对
话。那么我们可以运用本课题所使用的编程方法进行扩展，不单单只能用于对内燃机车
进行研究，之后还可以对电力机车、动车组等，而且制动问题解算也可以扩展到整个牵
引计算。1.4 课题的基本内容
本文是基于Matlab 的内燃机车的制动问题解算，主要研究内容如下：
1）内燃机车制动过程中各变量的求解，包括：常用制动和紧急制动时制动力，阻力、
制动距离的推导和计算；紧急制动时的列车限速问题；列车紧急制动时，已知列车的紧
急制动限速和紧急制动距离限值，求解列车的制动能力，即列车换算制动率[3]。
2）采用Malab 计算变量。Matlab 具有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；具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可
视化；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；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。
3）实现 Matlab 人机对话界面，运用到 GUI。图形用户界面 GUI(Graphical User
Interfaces)是一种用户和计算机进行信息交流的工具和方法，由各种图形对象组成，在这
种用户界面下，用户的命令和对程序的控制是通过鼠标等输入设备“选择”各种图形对
象来实现的。它的优势是形象直观，如果把程序封装成 GUI 话,那么别人不需要理解你
的算法也可以根据提示输入并得到想要的结果[4]。
1.5 课题的技术路线
本课题首先掌握牵引计算基本理论基础上，利用 EXCEL 自动计算功能，完成三种基
本的列车制动问题的自动计算，如已知列车换算制动率和列车运行速度，计算制动距离；
已知列车换算制动率和必须保证的制动距离，解算平道或下坡道允许的紧急制动限速；
已知列车的紧急制动限速和必须保证的制动距离，解算平道或下坡道至少必须的列车换
算制动率。再通过 Matlab GUI 实现人机互动的界面，使的列车制动计算简单化，避免手
工计算的复杂。