当今国际社会愈发提倡环保低碳、节能减排,为响应国家可持续发展的号召,研发新型节能环保的轨道交通车辆是轨道交通行业发展的必然趋势。与电力机车相比,混合动力机车动力方式更加多样,运用更加灵活,能够满足跨线运行等特殊需求;与传统内燃机车相比,混合动力机车通过能量管理控制策略,能够将发动机控制在高效运行区,并利用储能系统回收再生制动能量,显著降低燃油消耗及排放。本文针对混合动力机车既定电路拓扑与参数,首先对柴油发电机与整流器系统进行研究,搭建了柴油原动机、永磁同步发电机（PMSG）和PWM整流器的数学模型。并研究了钛酸锂电池组特性、DC/DC变换器工作原理与控制策略,进而在MATLAB/Simulink仿真平台搭建PMSG-PWM整流系统模块、动力电池组与DC/DC变换器模块以及等效负载模块,以此作为混合动力机车牵引系统研究的模型基础。其次,在所建立模型的基础上,对混合动力机车牵引计算与系统能量流动展开研究。结合柴油发电机与动力电池组的特性,从而制定具体的基于规则的能量管理控制策略,在满足机车系统动态性能需求的前提下,使柴油发电机与储能系统相互配合,令柴油发电机尽量工作于高效率区,而储能系统起到“削峰填谷”和吸收再生制动能量的作用,并通过仿真验证混合动力系统的稳定性与能量管理策略的有效性。再次,综合混合动力系统特点与规则控制策略,选择模糊神经网络对混合动力机车的能量管理控制策略进行优化,确定了模糊神经网络中的基本结构,利用已有数据对模糊神经网络进行训练学习,优化模糊控制中的隶属度函数参数以及能量管理规则参数,并利用优化后的模糊规则控制进行混合动力系统的能量管理实时控制。最后,基于RT-LAB仿真平台进行混合动力系统的仿真实验验证,应用机车实际运行线路数据,得到两种控制方式下混合动力牵引系统的功率分配与柴油发电机油耗曲线,对仿真结果进行分析比对。实验结果表明,模糊神经网络能量管理策略在保证机车动力性与稳定性的前提下,能够对不同动力源进行更加合理的分配,提高整车的效率,进一步降低燃油消耗。本文共包含图83幅,表10个,参考文献73篇。