制动系统对保证列车的运行安全有着重要的作用。在高速列车制动系统中增加永磁磁轨制动器与常规制动系统联合工作,可以有效提高制动性能,减小制动距离,保证高速列车的行车安全。永磁磁轨制动器作为新型的磁轨制动设备,国内目前还处于研发实验阶段,尚未在高速列车上推广使用。面向永磁磁轨制动器在高速列车上的应用场景,本文研究了永磁磁轨制动器的设计、优化、试制、试验及其参与制动时对高速列车制动距离的影响,主要完成的研究工作如下:首先,在总结永磁磁轨制动器的工作原理及结构型式基础上,运用等效磁路模型推导了永磁磁轨制动器中气隙磁导以及整个磁路磁通量的计算公式;综合考虑磁场求解中的边界条件及解的后处理计算方法,确定了有限元仿真模型中的材料定义、网格划分及加载激励条件。其次,针对高速列车安装永磁磁轨制动器的空间条件,确定了永磁磁轨制动器的总体结构尺寸;根据高速列车制动过程中对永磁磁轨制动器制动力需求,进行了永磁磁轨制动器磁路设计;建立了永磁磁轨制动器的仿真模型,运用Ansoft Maxwell有限元仿真软件对永磁磁轨制动器的磁场吸力公式进行仿真校核;最后对仿真结果涉及的吸力、转矩、气隙等参数进行分析,获取了上述参数对永磁磁轨制动器制动力的影响规律。第三,运用电磁仿真软件定量解析了磁轨制动器宽度、上下端倒角参数等箱体参数对吸力的影响规律,并运用隶属函数评估法对上述参数进行了优化设计;在解析磨耗板长度、接触面积、高度及两侧倒角等磨耗板参数对吸力的影响规律的基础上,以吸力最大为目标运用均匀设计法进行上述磨耗板参数的优化分析,进而获得永磁磁轨制动器最优的整体参数组合。第四,基于高速列车的相关运行参数解析了紧急制动工况下永磁磁轨制动器与常规粘着制动器输出制动力的分担比例;在拟合出永磁磁轨制动器转角-吸力非线性关系的基础上建立了永磁磁轨制动器参与下高速列车紧急制动的非线性纵向动力学模型;并基于此模型进行动态仿真获取了永磁磁轨制动器吸力与制动比例系数、制动初速度以及制动减速度的关系,构建了永磁磁轨制动器输出制动力的分级控制律。第五,基于CRH2B型动车组的结构参数和磁轨制动器样机的性能参数,建立了永磁磁轨制动器在制动过程的动态磨损模型及温度场模型;在制动初速度250km/h工况下分析了紧急制动工况下磨耗板与钢轨摩擦过程中的温度及磨损特性;比较了不同制动初速度下永磁磁轨制动器磨耗板的磨损特征,结果表明制动初速度对磨耗板的磨损量有显著影响。最后,根据永磁磁轨制动器参数的组合优化设计结果,制作了永磁磁轨制动器800mm长样机;为提高永磁磁轨制动器静态吸力测试的稳定性和准确性,分析了拉力计法、螺杆支撑法及杠杆实验法等三种实验方案的适应性,最终选用杠杆实验法实验台对样机进行了静态吸力测试;结果表明,本文提出的永磁磁轨制动器设计方案的吸力设计值与实测值误差仅为3.49%。本论文的研究可以为永磁磁轨制动器产品的开发提供理论基础和设计方法,并对永磁磁轨制动器与列车其他制动系统联合控制的方法及策略选取具有一定的参考价值。