近年来,我国铁路运输一直在向高速、重载的方向发展。制动技术作为列车的关键技术之一,是列车运行安全性的重要保障。发展高速、重载铁路运输必须首先解决列车的制动问题,这就列车制动系统提出了更高的要求。随着科技的发展,机车制动系统也在不断发展。随着电制动、磁轨制动、涡流制动等新的制动技术逐步投入使用,制动方式逐渐多样化。但作为一种安全停车方式,空气制动必然得到保留和发展。在我国轨道交通发展的新时期,对机车空气制动系统的研究仍具有重要的实际意义。本文以机车空气制动系统为研究对象,结合我国机车制动系统的发展,以我国HXD3型电力机车空气制动系统为基础进行研究。文中首先对HXD3型电力机车所采用CCBⅡ制动系统的组成进行了概述,通过分析该制动系统的五个主要组成部件间的控制关系,确立制动执行部件电空控制单元为研究对象,并详细分析了电空控制单元的工作机理。本文基于AMESim仿真软件分别对电空控制单元的均衡风缸控制模块、制动管控制模块、16#管控制模块、20#管控制模块、13#管控制模块、制动缸控制模块以及空气备份三通阀模块等七个模块进行了建模和特性分析。然后在电空控制单元各模块模型的基础上,建立了整车的制动系统仿真模型,进行仿真并将仿真结果与电力机车制动机技术条件标准要求进行对比分析,验证制动系统模型的准确性。其中仿真分析包括了自动制动作用、单独制动作用以及空气备份功能下的多种工况。最后,利用所建立的空气制动系统的仿真模型,选择自动制动作用中的全制动位、紧急位为典型工况,电磁阀通径、中继阀供／排气阀口最大开度以及气体容积为典型参数,对参数的影响进行了仿真分析并确定其合理取值。