由于我国广泛普及高速铁路，从而使得列车的安全行驶问题受到越来越多的关注。因此，如何来保障高速动车组正常、安全、稳定的行驶，就需要有安全可靠的制动系统作为保证。本文主要针对高速动车组制动过程展开研究，由于高速列车制动过程很复杂具有非线性特性，况且当列车运行的速度较高时，其非线性特性会表现的特别突出。为了能够更加有效的对列车实施控制，那么就需要建立高速列车制动过程稳定有效的模型来确保其正常运行。本文针对CRH2系列380AL型高速动车组制动过程的不确定性，通过采集其运行数据，结合列车制动特性曲线，采用辨识的多模型，建立多个局部线性制动过程模型来描述动车组制动过程的动态非线性特性。并提出了一种基于动车组制动过程多模型粒子群算法PID控制器参数优化策略，应用粒子群算法进行PID参数调整，从而确保高速列车制动过程实现高精度速度跟踪控制。基于高速动车组运行数据的仿真实验，表明所提出方法具有较好的制动性能，可满足高速动车组高效安全正点行驶。