3.  PI课题：

1. 面向自主运行的城市轨道交通突发事件影响智能仿真

拟解决关键科学问题：

• 城市轨道交通突发事件的影响评价及量化方法。
• 突发事件下城轨交通网络级客流-车流状态评估方法。
• 自主运行场景下城轨突发事件影响智能仿真方法。

研究目标：

• 解析及计算突发事件对城市轨道交通系统运行的影响评价，并建立定量计算模型。
• 充分考虑不同事件及其他交通方式的交互作用，建立网络级多线网客流-车流状态评估模型并设计大规模网络的快速分解算法。
• 构建面向自主运行的城市轨道交通不同突发事件场景影响的智能仿真方法。
• 研发事件影响下智能仿真决策平台原型系统。
• 区域多制式轨道交通突发事件协同应急管理研究

拟解决关键科学问题：

• 不同突发事件场景下的实时客流 OD 预测的准确估计
• 区域轨道交通运营调整与接驳公交调度的实时动态衔接
• 区域多制式轨道交通跨线运营的实时调度指挥

研究目标：

• 揭示区域轨道交通网络中不同突发事件场景下客流的演化机理，构建基于乘客个体出行行为动态反馈的客流实时预测模型与算法，实现不同运营中断场景下客流实时OD分布状态的精细化估计。
• 揭示接驳公交设计与城市轨道交通时刻表的实时调整相结合的在线协同优化机制，为区域轨道交通在突发情况下的应急管理提供理论与技术支持。
• 建立区域多制式轨道交通网络中列车跨线运营的智能化调度模式，解决因突发事件所导致的区域部分城轨线路运能不足问题。

研究方向之二：轨道交通安全保障与运输组织理论及关键技术

1.  重点课题：

1. 面向突发事件的城市轨道交通运营风险预测及智能防控理论与方法

拟解决关键科学问题：

• 突发事件（信号故障中断、大型活动和突发疫情）下的轨道交通乘客出行行为变化和客流变化机理；
• 突发事件下多运输组织策略（列车运行调整、限流和诱导）与客流演化的作用关系；
• 面向风险演化的满足不同防控需求的运输组织协同优化机理。

研究目标：

• 分析突发事件对客流产生的作用机理，提出面向不确定性风险的乘客出行行为决策模型，构建基于乘客行为特性与数据挖掘信息的客流短时预测方法，揭示不同突发事件下线网客流时空分布规律。
• 构建多源异构数据融合的动态时空-状态网络，提出服务劣化下适应不同列车调整和客流控制策略的乘客-列车-信息耦合的客流动态推演模型，构建服务劣化下线网大客流风险的前瞻性预测及预警方法，实现突发事件下面向不同运输组织策略的风险等级变化测量。
• 解析非常态运营条件下乘客行为与多运输组织策略的互动关系，建立不完全信息博弈下列车运行计划与客流组织协同优化模型，进而构建面向非常态运营的线网诱导路径快速重构方法，形成面向动态运营风险的基于一体化多运输组织的风险防控策略。

2.  探索性课题：

1. 基于车站标识设置优化的车站客流疏散研究

拟解决关键科学问题：

（1）在车站一定的应急疏散场景下，量化导向信息动态属性对疏散决策促进和不利概率，量化环境照度、视觉噪声等环境因素与导向信息可见域的关系。

（2）在一定的人群密度下，导向信息如何设置能促进自组织行为的有利影响，相关导向标识协同对疏散个体连续性引导，提高应急疏散效率。

研究目标：

（1）构建地铁车站疏散环境下导向标识动态属性和导向信息设置对车站疏散效率的提升作用效果指标

（2）揭示疏散引导信息对自组织疏散行为机理

（3）形成导向标识均衡网络疏散和提高疏散效率方法

• 列车群运行与多源协同供电系统联合优化

拟解决的关键科学问题：

• 列车群运行与多源供电系统相互影响分析；
• 列车群运行与多源供电系统定容协同优化模型构建；
• 铁路多态清洁能源与牵引负荷时空匹配机制。

研究目标：

• 基于风光能源供给特点，研究铁路系统多态能源接入模式，建立铁路+清洁能源系统评估指标，提出弹性提升和安全导向的铁路新能源融合解决方案；
• 基于列车运行用能需求和多源供电系统供电特点，揭示列车群运行与多源供电系统交互影响机理；
• 研究列车群运行与多源供电系统定容协同优化模型和求解算法，实现列车运行与风、光、储容量配置的协同优化以及多态清洁能源与牵引负荷的时空匹配。
• 轨道交通关键部件非接触式精细化检测方法

拟解决关键科学问题：

（1）复杂背景下大长宽比、狭长目标的准确检测与分割问题；

（2）多种不确定干扰信息下目标边缘的完整、准确、快速提取问题；

（3）特征不明显小样本小目标病害的精准识别问题；

（4）目标变形检测和变形量的估计问题；

（5）目标病害健康状态的自动描述问题。

研究目标：

（1）分析复杂背景下小目标、狭长目标“检测难”的症结，实现目标分类、目标属性判别、目标精准分割；

（2）研究目标微小变形的图像精细估计方法；

（3）构建病害健康状态语料库，实现从特征到语义的描述模型。

3.  平台建设课题

• 在具有障碍物遮挡的动态信道条件下，设计车车通信鲁棒传输调度的优化算法，提高数据传输的可靠性，并实现更多数据流的传输。与基线方案比较，分析与最优解的差距，评估算法性能；
• 在高铁毫米波车地通信系统中，基于强化学习理论设计高效的波束管理策略，建立列车位置信息与最优收发端波束赋形矩阵的映射模型，在列车运行时动态调整收发端波束方向与宽度，提高接收端SINR，降低中断概率，提高通信容量；
• 研究RIS在高铁毫米波通信系统中的应用，在基站发射功率与RIS相移的约束条件下，设计RIS相位调节参数矩阵、收发端波束赋形向量以及链路选择的联合优化算法，从而在提升系统可靠性的同时提高系统的吞吐量。
• 面向轨道交通的数字孪生边缘网络可信通信及计算研究

拟解决的关键科学问题：

• 轨道交通高速移动场景数字孪生边缘网络的智能、可信、高效构建；
• 复杂多域场景下轨道交通通信网络的态势感知、映射与主动防御。

研究目标：

• 针对轨道交通高速移动场景，分析并研究基于区块链与联邦学习相融合建立可靠的联合计算及通信机制，提出数字孪生边缘网络构建方法；
• 针对轨道交通复杂多域网络场景，研究基于数字孪生与边缘智能对网络进行实时感知，提出基于数字孪生的态势感知与关联映射方案，实现网络的智能、主动安全防御，建立可信通信网络。

3. 平台建设课题：

1. 面向智慧轨道交通数字孪生的多频段多径传播仿真平台

拟解决的关键科学问题：

• 介质电磁特性与多重传播机理耦合规律；
• 机理模型和数据驱动在信道大样本数据生成中的融合机制。

研究目标：

建立“射线追踪刻画主导分量，传播图论表征多重机理”的多径传播模型，发掘机理模型和数据驱动的融合机制，构建高精度、高效率、可解释的智慧轨道交通场景多频段多径传播仿真平台。平台主要性能指标如下：

• 智慧轨道交通场景典型场景：隧道、站台、高架桥、城区、郊区等；
• 通信与感知的关键频段（微波：900 MHz、2.1 GHz、77-81 GHz，激光：905 nm、1550 nm，可见光：400-700 nm）；
• 典型结构体：车体、交通标志牌、轨道、站台护栏、声屏障、隧道壁、电缆支架、信号灯、建筑物等；
• 多形态介质：固定形态介质（轨道金属、混凝土、玻璃、大理石等）、随机媒质（雨、雪、雾）；
• 精度：通信信道接收信号功率误差均值<3 dB，均方根误差<8 dB；感知回波幅值误差均值≤20%；
• 效率：毫米波雷达（以50 chirp*10帧每秒*8通道计算）的仿真数据更新率>40次/秒，64线激光雷达的仿真数据更新率>10次/秒，红外、可见光频段摄像头的仿真数据更新率>10次/秒/(1920像素*1080像素)；
• 部署：支持高计算平台跨节点调度和多核并行计算；
• 移动性：支持传感器和环境中大于10个目标物同时移动。

三、 申请要求

1.  申请和审批程序

• 本年度课题申请方向不限于指南规定的选题范围，实验室鼓励申请人在人工智能、大数据等智能轨道交通的新方法新理念中提出自由申请，申请人可以与实验室其他研究方向、或学校相关学院合作申请。
• 申请牵头人须为实验室固定研究人员，鼓励与校内其他院所人员合作申请；
• 满足下列之一的，不予申请受理：
  • 申请者为在研自主课题负责人，申请新课题前申请者未提交课题《结题报告》，经费余额超过已拨经费的10%；
  • 申请者为在研自主课题负责人，申请新课题前申请者提交了课题《结题报告》，且经费余额不超过已拨经费的10%；若课题截止期为当年年底，未满足《任务书》中指标要求；若课题截止期非当年年底，未双倍完成《任务书》中指标要求；
  • 申请者当年已结自主课题的评审结果为“不合格”；
  • 申请者已连续2次承担自主课题且承担课题期间未获得国家自然科学基金等项目的资助；
  • 申请者在日常科研活动中不遵守实验室管理规定者；
  • 申请书不符合要求，申请手续不完备，或研究内容不符合实验室资助范围，申请经费超出课题资助能力。
• 申请批准的周期一般为1个月。
• 申请者填写《轨道交通控制与安全国家重点实验室自主课题申请书》，经所在研究室主任确认签字后,向实验室申报。须提交纸质版一式两份，同时提交Word电子版。
• 实验室进行初审，组织相关专家对课题进行评审， 评审结果采用差额立项的方式 ；根据评审结果确定本年度的资助项目，并由实验室通知课题申请者。
• 与获批准者签订课题任务书,经费支出承诺书，课题任务书内容应与申请书保持一致，但可参考专家评审意见进行适当修改。

2.  申请时间

2023年轨道交通控制与安全国家重点实验室自主课题申请截止日期为2022年11 月20 日，批准通知时间为2022年12 月30日前，执行起始时间是2023年1 月1 日。

轨道交通控制与安全国家重点实验室

二〇二二年十一月一日