近年来,高速铁路因其方便快捷、准时安全等优点,得到了快速的发展。随着自动控制、计算机、通信等新一代信息技术的发展,高速铁路的自动化水平逐渐提升,在逐渐的从有人驾驶向无人驾驶,从单列车自动化运行向多列车协同化运行转变。多列车的协同化运行可以有效的提升铁路系统整体的运行效率,基于此目的和背景,国内外同时提出了一种“虚拟编组(virtual coupling)”运行列车的多列车行车方式。虚拟编组的行车方式采用了相对制动距离的防护方式,多列车以较小间隔同速运行,从而使得可以将小间隔的多列车运行视为“一列列车”运行,进而去实现提升铁路系统运力和灵活性等目标。本论文围绕编队列车在遇到限速情况下如何保证多列车运行的稳定性进行研究,针对现有虚拟编组运行场景尚未明确、限速场景下的编队控制性能以及列车模型参数不易获得等问题,主要做的研究工作如下:(1)本论文从运行场景入手,梳理出了编队列车运行基本场景和紧急场景。并且针对多列车运行研究的多样性和复杂性,本论文将多列车运行的基本要素简化为三个:编队列车节点动力学;编队列车通信拓扑;编队列车间隔。在这种简化的统一框架之下,可以更加直接的分析控制器的控制效果。控制效果会受到扰动、通信质量、控制器性能等的影响。(2)在编队列车系统的统一框架之下,利用反馈控制理论,针对编队列车通信拓扑的两种结构,即领导者-跟随者模式和双向通信模式,进行了仿真分析。验证了在领导者-跟随者模式下、遇到限速时无法保证编队列车性能要求的结论。而反馈控制可以在双向通信模式下实现列车间隔误差的衰减性,而后又利用反步法理论分析证明了两种拓扑结构下实现列车队列稳定性的反馈控制条件。(3)针对编队列车运行过程中参数不确定、存在复杂外部扰动等问题,本论文利用自抗扰控制算法,将列车运行过程中的除牵引力制动力之外的各种阻力视为一个新的状态并加以观测,进行实时的补偿,解决列车模型参数未知、时变等问题,同时实现编队列车更强的抗扰能力。