基於自主感知的列車運行安全控制和保障理論與方法

《基於自主感知的列車運行安全控制和保障理論與方法》是依託北京交通大學，由蔡伯根擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於自主感知的列車運行安全控制和保障理論與方法
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：蔡伯根
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

列車運行控制系統是高速鐵路的“大腦和神經”，安全保障是列車運行控制系統的核心目標，我國列車運行控制系統的發展方向是以列車狀態自主感知和車地無線通信為技術特點的CTCS-4級列車運行控制系統。在列車狀態自主感知的條件下，列車運行控制系統的安全苛求特性對感知信息的可靠性、感知方法的有效性及其安全保障提出了更高的要求。基於上述需求，本項目對列車狀態安全感知機理、故障安全約束的列車狀態自主感知信息融合方法、多粒度軌道地理特徵提取及一致性映射、列車運行安全控制與安全預警模型及方法等科學問題開展研究，提出基於自主感知的列車運行安全控制和保障方法，並依託基於HLA的列車控制系統仿真平台進行仿真驗證。本項目成果將為我國列控系統自主感知理論方法形成自主創新奠定良好基礎，並為我國未來高速鐵路運行安全保障提供重要的理論和技術支撐。

結題摘要

列車運行控制系統是高速鐵路的“大腦和神經”，安全保障是列車運行控制系統的核心目標，我國列車運行控制系統的發展方向是以列車狀態自主感知和車地無線通信為技術特點的新型列控系統。在列車狀態自主感知的條件下，列車運行控制系統的安全苛求特性對感知信息的可靠性、感知方法的有效性及其安全保障提出了更高的要求，亟需從系統層面研究自主感知對列車安全控制與保障的作用能力，形成統一的感知理論、方法和策略。本項目依託北京交通大學軌道交通控制與安全國家重點實驗室等科研平台，針對我國下一代列控系統和面向低密度線路的列控系統實際需求，為解決基於自主感知的列車運行安全控制與保障所面臨的對列車狀態安全感知機理本質特徵分析、有效的多源信息融合技術、軌道地理信息特徵提取效率最佳化、自主感知條件下系統層列控系統的實施方法等問題。研究了列車狀態安全感知機理，建立了自主感知源自身性能體系與鐵路RAMS需求框架之間的關聯，構建了面向鐵路列車控制與保障安全套用的感知安全性能評價體系，並提出了有效的自主感知安全性評估理論與方法；研究了故障-安全約束的列車狀態自主感知信息融合方法，形成了高精度、故障-安全約束的列車狀態自主感知方法；研究了多粒度軌道地理特徵提取及一致性映射，解決了大規模混雜數據的統一處理和軌道關鍵特徵的提取問題；研究了列車安全控制方法及仿真驗證，解決了高速列車運行控制多目標最佳化問題；面向列車追蹤接近預警套用，提出了列車多級安全預警機制。項目組依託現有的基於HLA的列車運行控制系統仿真平台，構建了基於自主感知的新型列控系統仿真平台，完成了針對多個鐵路典型套用場景的功能、性能仿真與驗證，形成了基於自主感知的列車運行安全控制和保障理論與方法體系。項目成果將對我國下一代列控系統和面向低密度線路的列控系統方案設計、系統最佳化、功能驗證和測試等提供全方位的理論支持和技術服務，具有重要的理論意義和社會效益。