对重载列车而言,无线ECP制动系统通过电子指令传递制动命令,能够有效提高列车的制动性能,与传统空气制动系统相比有很大优势。无线ECP制动系统没有贯通列车全长的列车电力总线,每辆车上都需要有自备电源,如何很好地解决无线ECP制动系统供电问题一直是研究热点。本文设计了一种基于铁路货车车辆垂向振动特性的发电装置,其可以将车辆振动产生的机械能转换为电能,为无线ECP制动系统供电提供了一种技术措施。首先介绍了铁路货车的无线ECP制动系统,以车辆的振动频率与振幅为主要设计参数,结合Halbach阵列直线永磁电机的工作原理,利用解析分析法确定了电机的重要尺寸参数,完成了Halbach阵列永磁直线电机的初步结构设计。运用Ansoft电磁场仿真软件建立了永磁直线电机的有限元模型,分别对其进行静态分析及瞬态分析,得到了电机内部的磁场分布情况及电机的空载特性。对永磁体中的轴向充磁磁铁与径向充磁磁铁的尺寸与组合形式进行了研究,同时也分析了电机气隙大小、定子槽肩以及定位力等因素对电机空载特性的影响。建立不同结构尺寸的电机模型并进行仿真,通过对比不同的仿真结果确定了电机的最优尺寸参数,完成了电机的优化设计。通过Matlab/Simulink软件建立整流滤波电路,分析研究了电机负载特性。接着介绍了热分析的基本理论,结合热力学理论知识完成了电机温度场热源的计算。运用Ansys有限元分析软件建立了电机的热分析模型,对其进行稳态仿真得到了电机内部的温度场分布情况,验证了电机能够在稳态时正常运行,同时永磁体也不会出现退磁现象。完成了样机的制作,利用液压振动试验台对样机进行试验研究,得到多种工况下不同负载的测试结果。将仿真结果与试验结果进行对比研究,分析了两者之间的差异,试验结果验证了电机设计与仿真的正确性。最后,为满足无线ECP制动系统的供电需求,提出了一种借助杠杆机构来增大电机输出功率的措施,同时完成了试验验证。