在国内外铁路技术大发展的背景下,我国经济迅速发展,随着机械装备水平的提高,也提出了对铁路运输高速化的要求。快速和安全往往是个不可分割的矛盾结合体,随着铁路运输的发展,大功率重载机车在提速的同时,必须对安全性和稳定性等提出更高的要求。作为机车最重要的系统之一,制动系统是机车安全运行的生命线,其所具备的性能与特性是机车提速的保障,其故障率和可靠性给安全运输带来较大的影响,而更完善的功能和更高的集成化设计将意味着列车安全运输和更高的时效性等具有非常重要的现实意义,也为铁路向高速化、重载化、智能化的方向发展,为我国机车占领更广泛的出口国际市场奠定良好的基础和条件,本文着重对一种电空-真空制动系统进行研究与设计。首先,本文研究国内外制动机的发展历程,研究制动机的制动方式和分类形式,并对各种制动方式的基本工作原理、组成结构特点等要素进行梳理,对自动式空气制动机和真空制动机的基本工作原理进行简单阐述和分析。其次,以D45型交流传动内燃机车为设计对象,依据技术规范结合设计原则的方式对制动系统的整体构成进行设计,明确风源净化系统、制动控制系统和辅助用风系统中主要部件的功能与作用。随后对制动系统的制动距离性能指标进行分析,通过理论计算来论证制动系统的参数设定是否满足安全运用的要求。然后,分析了空气风源系统、真空风源系统、制动控制系统和辅助用风系统的结构组成,并进行了气路工作原理、网络拓扑结构以及电气控制逻辑的设计,定义了制动控制系统与机车微机网络控制系统TCMS之间的输入输出信号和部分网络协议内容。对空气风源系统的供风能力和制动控制系统的停放制动装置性能进行详细分析和计算,从理论上论证相关设计参数是否满足安全运用的要求。最后对机车进行制动距离、风源系统供风、停放制动力和混合制动等型式试验,基于对试验数据的分析验证不同工况下制动系统的运用情况,通过分析关键参数的变化对制动系统性能的影响,为系统优化提供数据参考。因此,该项研究将会对重载内燃机车制动系统的优化与研发起到指导作用,也为新一代制动系统的发展方向进行了展望。