随着城市化进程加快,交通拥堵、环境污染等问题日益加剧,地铁以低能耗、低污染、大运量、安全正点等优势,是解决能源消耗、环境污染、交通拥堵等疑难问题的重要手段。制动系统是地铁的重要组成部分,对地铁的行车安全起着重要保障作用。按照制动控制方式划分,制动系统可分为车控模式和架控模式。本文在对车控、架控制动系统进行比较分析的基础上,以武汉地铁3号线车辆为研究对象,对车控制动系统的性能及故障监控进行研究分析。首先,利用模块化分析法对制动系统的结构和功能进行研究,对车控制动系统的作用机理、制动工况进行了分析。然后,运用数值模拟仿真技术对制动系统性能进行研究,使用AMESim软件,对空气制动系统各部件:电空转换阀、紧急电磁阀、空重车阀、中继阀结构和气路原理进行分析。并在此基础上,建立各部件仿真模型,分析各部件的工作性能。同时,建立了单车空气制动系统AMESim数学仿真模型,对常用制动工况和紧急制动工况进行了仿真研究。进一步分析制动系统各参数对空气制动系统性能的影响。为了获得响应更快,输出更精确、稳定的制动系统性能,对制动系统部分技术参数进行优化研究。针对制动期间,闸瓦与车轮踏面间摩擦会造成车轮踏面温度显著升高,利用有限元分析法,使用ABAQUS软件,建立踏面制动热-机耦合有限元模型。对连续3次紧急制动工况条件下,进行热负荷分析,获得温度场和应力应变规律的动态过程。最后,针对制动系统检修过程中,存在的过度维修、资源浪费以及故障隐患问题。设计了一种制动故障监控系统,通过监控制动系统工作状态,进行故障识别,确保制动系统的可靠性,监控系统包括数据采集、处理、故障识别、运营管理等功能。以电空转换阀常见故障为研究对象,运用监控装置实时检测故障,分析电空转换阀故障特征,建立故障树模型,对电空转换阀故障识别进行研究分析。