高速铁路运行控制与动态调度一体化基础理论与关键技术

31.“高速铁路运行控制与动态调度一体化基础理论与关键技术”重大项目指南

作为我国综合交通运输体系的核心，高速铁路近年来发展迅速，其运营里程数、客运量等均居世界首位。然而，随着我国高速铁路里程数和客运量的快速增加，现有的控制手段和调度方法在快速、有效解决高速列车运行过程中出现的突发事件（比如电力故障、突发地震、山体滑坡、轨道突然出现障碍物等）方面尚有一定差距，使得高速列车晚点时间过长，旅客满意度下降、高铁运营效率不高。为此，本重大项目主要针对高速列车运行过程中可能出现的各类突发事件，开展高效运行控制和动态调度一体化基础理论与关键技术研究，提升高铁应急决策能力，最终实现提高旅客满意度和高铁运营效率。

一、科学目标

面向我国高速铁路未来发展的重大需求（列车运行安全、旅客满意度和运营效率），针对目前我国高速铁路应急处置突发事件（比如突发地震、山体滑坡、轨道突然出现障碍物等）能力不高的现状，本项目围绕高速铁路高效运行控制理论与动态调度方法展开研究，旨在实现以下三个方面的理论突破：高速移动环境下多层域实时智能感知理论与方法；多约束条件下组合动态优化控制方法；复杂高铁路网下列车群的协同动态调度理论。

主要理论成果在该领域国际著名刊物上发表并产生重要影响，技术成果申请系列发明专利。构建高速铁路运行控制与动态调度一体化仿真实验系统，完成室内仿真实验，部分相关理论、方法和技术成果在实际系统中进行验证。培养一批我国高速铁路运行控制与调度方面的理论和工程技术人才，为我国高速铁路事业做出贡献。

二、研究内容

（一）高速移动环境下多层域协同智能感知与数据融合。

研究满足高速铁路系统全局状态（包括山体滑坡、铁轨突然出现障碍物等高速铁路灾害状态）信息重构的传感器部署方法，揭示系统不同层级状态信息的关联规律及耦合机理，提出跨层域多传感器协同感知理论，研究轻量级高效的多源数据融合理论，建立兼顾大数据和样本数据的数据组织结构和分析方法，为建立高速铁路运行控制与调度一体化模型提供数据支撑。

（二）复杂环境下高速铁路运行控制与动态调度一体化建模。

研究突发事件条件下高速铁路调度系统状态演化机理，分析列车延误传播机理和影响；提取成网条件下高速铁路调度复杂巨系统特征参数，分析参数与系统状态的映射关系；研究状态交互影响的时空特性，耦合规律，构建其全局架构模型；针对复杂路网条件下不同的时空粒度需求，研究网络客流的实时分布及运力资源匹配模型，研究车、线、网构成的高速铁路运行控制与调度一体化模型。为研究高速铁路运行过程突发事件情况下的控制与动态调度奠定基础。

（三）复杂环境下高速列车运行优化控制方法。

基于运行数据和实时动态感知信息及一体化模型，分析复杂快速多变且信息交互的高速铁路运行环境，研究正常状态及突发事件情况下事件驱动的列车运行实时动态优化控制理论以及人机高效协同决策机制，提出列车运行调整动态优化的评价体系，建立有效的动态调整的满意决策控制模型。

（四）复杂高速铁路路网条件下的列车群动态调度方法。

基于海量的跨时空历史和实时高速铁路运行数据，研究高铁网络客流分布及列车运行态势预测方法，构建高铁运行态势评估体系及方法；研究高速铁路跨域数据和知识的表征方法；研究基于大数据、机器学习等的高铁列车群协同动态调度

理论。构建实时、可靠、稳定的高速铁路智能运行控制与动态调度一体化理论与方法，提升高速铁路调度指挥和应急处置突发事件水平。

（五）高速铁路运行控制与动态调度一体化测试平台与实验验证。

构建高速铁路高效运营指标体系，形成典型运营场景的评估方法。并基于上述理论研究成果，设计高速铁路运行控制与动态调度仿真平台，搭建高速铁路运行控制与动态调度一体化原型（最小）系统，完成相应理论与方法的实验验证，部分研究成果在高速铁路系统中进行实际验证。

三、申请注意事项

（一）申请书的附注说明选择“高速铁路运行控制与动态调度一体化基础理论与关键技术”，申请代码1选择F0302（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。

（二）申请人申请的直接费用预算不得超过1800万元/项（含1800万元/项）。

（三）本项目由信息科学部负责受理。