高速动车组节能优化运行关键技术及应用

　　专家简介

　　杨辉，工学博士、教授、博士生导师，新世纪百千万人才工程国家级人选、享受国务院政府特殊津贴，获第三届江西省突出贡献人才、江西省“五一”劳动奖章等荣誉，江西省主要学科学术和技术带头人、“复杂系统建模、控制与运行优化”江西省优势科技创新团队学术带头人。中国自动化学会过程控制专委会常务委员、江西省自动化学会副理事长，主要从事轨道交通自动化与运行优化，稀有金属冶金过程建模、控制与优化。主持承担国家自然科学基金6项(其中重点项目1项)，获国家“973”、国家“863”、国家科技支撑计划及铁道部重点等国家、省部级课题和产学研合作项目30余项;研究成果获江西省自然科学一等奖等省部级奖励6项;获发明专利授权11项;在IEEE Transactions on Fuzzy Systems，Automatica，IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems等国际、国内权威期刊和重要会议发表研究论文100余篇(SCI/EI收录60余篇)。

　　项目简介

　　项目针对高速动车组运行环境复杂、运行工况变化频繁，基于人工操纵的驾驶模式难以保障列车安全正点、节能高效运行的现状，在国家自然科学基金、原铁道部和江西省等科技项目支持下，历时10余年研究，在高速动车组运行过程建模方法、高速动车组运行目标曲线优化设定、高速动车组运行过程多目标优化控制技术及辅助驾驶系统开发等方面取得重要突破，主要发明点如下：

　　1.针对单一模型难以有效描述高速动车组运行过程多模式、复杂非线性动力学特性的现状，发明基于机理分析、运行模态与多尺度大数据融合的多模态建模方法，建立可靠描述高速动车组结构特征和运行特性的多模式模型；

　　2.针对高速动车组运行参考目标曲线人工设定难以满足安全、正点、舒适、节能高效运行的现状，发明基于离线多目标优化和在线自调整相结合的运行目标曲线优化设定方法，为列车节能优化运行控制提供参考轨迹；

　　3.针对高速动车组人工操纵导致运行目标跟踪精度低、舒适性差、能耗大的现状，发明高速动车组运行目标跟踪预测控制和基于即时学习的自适应控制方法，实现高速动车组安全节能高效运行。

　　项目已培养博士后2人、博士3人，硕士和企业工程技术骨干30余人；在国际国内权威期刊发表SCI论文17篇、EI论文12篇，项目主要学术观点和方法得到国内外同行广泛认可和引用；项目申请发明专利9项，已获授权4项；获软件著作权5件；经国家一级科技查新机构国内外查新，项目主要发明点“在国内外所检其他文献中未见述及”，为国内外首创；项目四项成果经国家铁路局严格遴选评审，入选2017年度“铁路重大科技创新成果”，标志该技术达到同类技术领先水平并引领铁路科技创新发展方向。

　　项目技术应用于北京欣远诚业科技有限公司等企业，研究开发高速动车组模拟（辅助）驾驶系统，广泛应用于铁路、轨道交通企业和行业高校，并通过中国机械进出口（集团）有限公司代理出口到美国、伊朗等国家铁路公司，产品竞争优势明显、市场占有率逐年提高，近五年为应用企业新增销售收入超2.6亿元、新增利税近5.8千万元，经济和社会效益显著。

　　项目成果应用将有效提升我国高速动车组运行自动化和智能化水平，为我国新一代智能化高速铁路运行控制系统研发提供技术支撑，促进轨道交通行业可持续快速发展，具有广阔的应用前景和市场价值。

　　实验室简介

　　轨道交通自动化研究院隶属于华东交通大学，结合我国高速铁路以及城市轨道交通的重大需求，围绕“轨道交通运行过程优化与控制”和“轨道交通运行保障技术”等关键技术，与相关研究机构、企业进行深度合作，开展工程技术研究、成果转化、社会服务和人才培养等工作，为促进轨道交通行业技术进步和区域经济发展作出重要贡献。

　　研究院以“复杂系统建模、控制与运行优化”江西省优势科技创新团队为核心，拥有“高速动车组运行控制及验证平台”、“动车组追踪运行模拟仿真平台”、 “CRH380B型动车组辅助驾驶系统”等国内先进的轨道交通自动化研究测试平台。近5年来承担国家/省部级科研项目以及企业委托项目30余项，授权发明专利15项，在国内外重要期刊和学术会议发表学术论文100余篇，其中SCI/EI收录50篇。2017年，团队获批国家自然科学基金重点项目；最近，团队获第八届吴文俊人工智能技术发明奖一等奖。

　　为更好地促进科技成果的转化和推动轨道交通产业的发展，研究院与中车株洲电力机车有限公司、株洲壹星科技股份有限公司、北京欣远诚业科技有限公司、南昌铁路局等多个知名企业开展密切合作，共同完成研究院核心技术成果的转化，产生了显著的社会效益和经济效益，极大地促进了行业技术进步和提升了装备技术水平。