项目名称:高速列车运行优化控制关键技术及应用
主要完成人: 杨辉,李中奇,付雅婷,张坤鹏,谭畅
奖励类别及等级:江西省技术发明奖一等奖
该项目属于控制科学与技术领域。
项目针对高速列车运行环境复杂多变、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准点,舒适高效运行的现状,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,项目组经过近10年的研究,在高速列车运行过程建模理论与方法、高速列车运行目标曲线设定与在线优化、高速列车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列车运行过程多模式、复杂非线性动力学特性的现状,发明基于机理分析与数据驱动相结合的建模方法,研究建立可靠描述高速列车结构特征和运行特性的ANFIS模型、T-S模糊双线性模型和分布式状态空间模型等多模式模型;
2.针对高速列车运行参考目标曲线人工设定难以满足安全、舒适、高效运行的现状,发明基于离线多目标优化和在线调整相结合的运行目标曲线优化设定方法,为列车运行优化控制提供参考轨迹;
3.针对列车人工操纵导致运行速度跟踪精度低、舒适性差、能耗大的现状,发明高速列车运行过程速度预测控制,基于即时学习的自适应控制和各车体间同步跟踪控制方法,实现列车安全高效运行。
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包括国际著名控制专家柴天佑院士,戴琼海院士等国内外同行广泛认可和采用;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”。 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”,标志着在铁路科技创新的领先水平并引领行业发展方向。
项目技术应用于北京欣远诚业科技有限公司等企业,研究开发高铁(城轨)模拟驾驶系统,广泛应用于铁路、轨道交通企业和行业高校,并出口到美国、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,近五年企业新增销售收入近 3.5亿元、利税突破1亿元,经济和社会效益显著。
项目成果应用将有效提升我国高速列车运行自动化和智能化水平,为我国新一代智能化高速列车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。