随着重载铁路运输的快速发展,列车轴重和编组长度不断增加,列车在牵引制动过程中纵向冲动会随之增大。车辆断钩、脱钩和脱轨等货物列车事故时有发生,严重影响列车运输安全和运输效率,是世界重载铁路国家普遍面临的工程难题。影响重载列车纵向冲动的因素复杂繁多,国内外已开展了大量理论和试验研究工作,就车钩间隙和制动操纵模式而言,是列车纵向动力学性能的重要影响因素,关于这方面的研究不多见。基于此,本文应用列车纵向动力学理论,以HXD2新八轴电力机车牵引万吨重载列车为例,探明了车钩间隙及制动操纵模式对列车纵向动力学性能的影响规律,研究了列车在长大下坡道调速制动时临界缓解速度的计算方法,相关研究结果可为万吨重载列车的安全运营提供理论依据。基于列车纵向动力学理论,以HXD2新八轴电力机车双机重联牵引万吨重载列车为例,建立了重载列车纵向动力学分析模型,模型中详细考虑了列车牵引力特性、制动力特性、车钩缓冲器特性以及各种运行阻力特性。介绍了课题组搭建的长编组大轴重重载列车仿真分析平台,该仿真分析平台拥有可视化的输入界面,能分析各种编组重载列车的纵向动力学性能。并利用课题组已获取的现场实测数据,针对车钩力等重载列车纵向性能进行了验证分析。结果表明:仿真计算得到的列车运行速度、运行距离和车钩力结果与实测结果吻合良好,表明该模型具有较高的可靠性。但由于测试中列车司机的实际操纵具有一定灵活性,同时模型中线路条件与实际情况并非完全一致,仿真结果与实测结果仍具有一定的差异。分析了车钩间隙大小、大间隙车钩数量和车钩间隙分布模式对列车纵向动力学性能的影响,同时对装配牵引杆的重载列车纵向动力学性能进行了计算。计算结果表明:起动和电阻制动工况时,车钩间隙大小、大间隙车钩数量和车钩间隙分布模式对列车最大车钩力的影响较小。常用全制动时,列车最大车钩力随车钩间隙大小、大间隙车钩数量的增加而增大;车钩间隙为凸型分布时列车最大压钩力最大,车钩间隙为凹型分布时列车最大压钩力最小。此外,装配牵引杆能有效降低列车最大车钩力。针对HXD2新八轴电力机车电阻制动时出现车钩摆角过大导致车体错位严重的现象,分析了制动操纵模式对列车纵向冲动的影响。结果表明:增加制动手柄提升时间,即缓慢提升制动手柄,能降低列车的纵向车钩力;在列车运行速度可控且没有超速风险前提下,使用较低级手柄级位能有效降低列车的纵向车钩力。根据列车缓解时间与列车管再充气时间的关系,定义了列车在长大下坡道调速制动时的临界缓解速度,并给出了列车临界缓解速度的具体计算方法。给出了一个具体算例,对临界缓解速度的计算方法进行了验证,结果表明该方法具有较高精度。