推荐国家自然科学奖项目公示项目名称轨道交通.pdf

推荐国家自然科学奖项目公示 项目名称 轨道交通列车运行组织优化理论与方法 推荐单位 教育部 推荐单位意见： 我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目 均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。 该项目针对列车运行组织和控制这一轨道交通运输系统的关键环节，从理论建模 和数值模拟两方面系统地研究了列车运行组织优化的基础理论和方法，取得了一系列 具有理论创新性的原创性成果。具体为：1）探讨了不确定因素干扰下列车运行图的优 化设计，并应用多目标决策设计出安全约束条件下低碳、节能、高效运营的列车运行 组织方法；2 ）建立了基于全局信息的列车运行控制系统模拟模型，实现了列车运行控 制与组织方法的有效融合，构建了列车运行控制与组织一体化模型并设计了高效的求 解算法；3 ）为列车货运方案建立了不同准则下的决策模型，设计了基于可行路径有哪些信誉好的足球投注网站、 随机模糊模拟和启发式算法的混合智能算法；4 ）构建了基于牵引供电系统的列车节能 调度优化模型，并提出了基于事故树分析的牵引供电系统可靠性评价方法。 与同类研究相比，项目组取得的研究成果整体上处于国际领先或先进水平，显著 提升了我国在该领域的国际影响力。该项目的部分成果已被成功应用于我国铁路运营 实践，并取得了良好的应用效果，显示出了理论成果指导交通实践的重要作用。 对照国家自然科学奖授奖条件，推荐该项目申报2016 年度国家自然科学奖二等奖。 项目简介： 主要发现点包括： (1) 列车运行图优化设计相关理论与方法。以深入分析列车流演化机理和时空分布 特点为基础，研究了不确定环境下列车运行图的优化设计方法。将站点上、下车人数 处理为不确定变量，构建了轨道交通系统客运列车运行图优化模型，探讨了处理不确 定参数的有效方法并提出了设计最优运行图的基础理论。进一步，系统地分析了列车 运行过程中的直接或间接碳排放成本、能耗成本和时间成本，应用多目标决策方法提 出了基于安全运行约束条件下低碳、节能、高效运营的列车运行图优化模型。 (2) 列车运行控制与组织一体化方法。基于离散事件的建模方法和仿真技术，结合 列车实际操纵特点，建立了基于全局信息的列车运行控制系统模拟模型，提出了轨道 交通网络上列车群的实时控制方法和优化调度策略。进一步，将列车的惰行控制方法 和列车运行图设计相结合，构建了列车运行控制与组织一体化模型并设计了高效的求 解算法。 (3) 复杂网络环境下货运列车服务设计问题研究。针对铁路货运多商品流问题，分 析了列车货运环境的复杂性特征，并基于期望值准则、机会约束准则及最小风险准则， 建立了能够准确描述货运服务网络问题的随机模糊规划模型，设计了适合于求解该问 题的高效启发式算法。 (4) 基于牵引供电系统的列车节能调度和可靠性研究。在具有牵引供电系统的轨道 线路上，基于多智能体协同优化思想，以最大化同一供电区间内相邻列车的牵引与制 动重叠时间为目标，构建了多车协同调度模型以极大化再生制动能量的利用率。进一 步，研究了供电系统的可靠性，采用故障树分析方法将各部件的可靠性因素集成于系 统层面进行定量分析，为城市铁路运输维修计划和设备设施运用提供支撑。 科学价值： 项目组在深入研究列车运行特性的基础上，从理论建模和数值模拟两方面系统地 研究了列车运行组织优化相关基础理论和方法，解决了一些国际公认的难题。成果突 破了传统理论的限制，加深了人们对轨道交通系统运营规律的认识。因此本成果对充 分利用我国现有轨道交通资源、进一步降低轨道交通运营能耗、促进轨道交通事业的 可持续发展具有重要的指导意义。本成果还将对提升我国在该领域的国际学术地位， 进而创建具有中国特色的轨道交通运输理论发挥重要作用。同时，本成果提出的建模 思想和算法对高速铁路技术的研究与发展也具有重要的参考价值。 同行引用情况： 本项目在研究过程中共发表SCI 检索的国际期刊论文20 篇，包括管理与控制领域 国际高水平SCI 检索期刊《Transportation Research Part B》、《IEEE Transactions on Fuzzy Systems》、《Omega》等。相关论文SCI 总引426 次、SCI 他引263 次，同时获2 项 国家发明专利。成果自发表以来，受到国际上许多著名学者的高度评价，并在国际上 引出了一系列的后续研究。有些模型与算法已被成功应用于铁路运营实践，并取得了 良好的实际应用效果，显示出理论成果指导交通实践的重要作用。