在机车的制动方式中,电空制动是其中非常传统但很实用的一种。电空制动通过电气指令控制电磁阀动作,达到控制空气压力的目的。这种方式即利用了电气信号的快速准确,又利用了空气的使用方便,使制动系统的性能和成本得到很好的兼顾。因此,对电空制动的研究有着非常重要的意义。本论文首先分析了机车在牵引车辆运行、单机模式、重联模式和无火回送等各种工况运行时,对制动系统的不同要求。在此分析的基础上对制动系统的总体结构以及各种工况下的控制逻辑进行了分析与设计。随后设计了列车管压力控制、转向架制动控制、直通制动、平均管、停放制动、分布式重联的制动方案。然后根据上述设计的制动方案,对制动系统各部分的控制管路进行了详细的设计,主要包括：司机制动阀、备用制动电空模块、紧急制动模块、隔离模块、电子分配阀、空气分配阀等。同时,论文还对每个模块工作的过程进行了详细的研究和分析。随后,本论文根据设计的制动系统管路对制动控制单元所要提供的功能进行了分析,在此基础上设计了制动控制单元的总体结构以及其需要提供的接口。并设计了制动控制单元与制动管路中元件的线路连接。在设计完线路连接后,对制动控制单元各电路板的具体电路进行了设计,主要包括：传感器数据采集板的I/V转换电路、AD转换与隔离电路等；开关量采集板的隔离电路、微处理器模块等；电磁阀供电电源板的DC-DC转换电路等。最后对均衡风缸的压力控制算法和制动控制具体逻辑进行了研究,并使用Matlab和AMEsim软件对设计的RBF网络PID控制算法进行了仿真验证。此外,还对备用制动、电子分配阀和直通制动的控制模块故障检测进行了研究与设计。