近几年来，我国铁路系统经历了大规模的建设和技术提升。越来越多的CRH型号的高速动车组运行在多条专用客运线上。根据国家铁路中长期发展规划，到2020年底，我国将建成覆盖全国大部分地区长达18000公里的运营速度达时速350公里的高速专用客运线。各国发展高速列车的经验表明，分布式动力的动车组是高速列车的发展趋势。中国的CRH(“和谐号”)是由电动车组组成，每个电动车组包括一个具有动力的动车和一个无动力的拖车。由于分布式动力，与传统的单一火车头动力牵引系统相比，系统的建模和控制器设计仍有许多新的问题亟待解决。针对动力分散的情况，本文进行了纵向动力学建模，设计预测控制器，并给出动力优化的方案。在已有的高速动车组的模型的基础上，对其纵向动力学模型进行了分析，并研究了常见运用在高速动车组上的控制方法，为后续的建模和控制器设计打下基础。介绍了动车组一般的受力类型，并分析了一个八节编组的CRH2型动车组的受力情况，由此导出了一个通用的动车组的纵向动力学的非线性模型。由于建好的动车组的纵向动力学为非线性模型，研究了非线性模型的线性化，并在线性化的纵向动力学模型基础上进行了预测控制的设计。并将预测控制器的算法与MATLAB仿真验证算法的可行性。考虑到基于全局目标函数的预测控制器，网络负载大，不便于工程应用，从两个方面进行了预测控制器算法的调整：一个是基于局部目标函数，每个局部子系统有自己的性能指标进行滚动优化，另一个是基于邻域目标函数，子系统之间的相互关系为邻域进行滚动优化。并且通过MATLAB仿真验证其算法有效性。以MATLAB/Simulink为基础，加上Simpack中提供的列车模块和与MATLAB交互的接口，搭建的算法验证平台，实现高速动车组的三维可视化仿真。