随着计算机,通信,智能控制等高科技技术的日新月异,以及人们对列车运行速度、运营密度要求的不断提高,于是人们希望将这些高科技应用列车运行控制中,研究并设计出安全、平稳、高速、自动运行并能准点到站、精确定位停车的列车自动运行系统(Automatic Train Operation,ATO)。但列车运行过程极其复杂,列车运行速度受许多因素的影响,如线路条件、自然环境条件、列车司机操纵的熟练程度等;而且在不同的工况下,控制目标和控制策略也各不相同。因此,找到一种适合ATO系统的算法,并设计出一套合理、科学的ATO系统是人们目前所关注的。该论文首先研究、分析了列车运行系统的组成原理、功能及其操纵方案;接着,通过比较几种不同的预测控制算法,以及在理论上对隐式广义预测控制算法的研究,分析了广义预测控制算法在ATO系统中应用的可行性,并设计了基于隐式广义预测控制算法的ATO系统速度控制器;然后,结合列车运行的实际模型和隐式广义预测控制算法,设计出ATO系统的仿真程序软件,并对运行过程进行仿真;最后对仿真结果按不同的列车指标逐一进行比较分析。经分析发现,应用隐式广义预测控制算法的ATO系统,能达到列车自动运行的各运行指标,并且能合理地处理线路状况、风等因素的影响。而且,该论文设计的基于广义预测控制算法的ATO系统,可以应用在不同的线路、列车编组等不同的情况下,具有较好的可移植性。文中的一些研究和分析工作,希望对ATO系统的设计及应用具有一定的参考价值。