国家铁路智能运输系统工程技术研究中心
2021年度开放课题申请指南

为促进乐动平台官网国家科技创新平台全面开放、资源共享、科技创新和成果转化，充分发挥国家铁路智能运输系统工程技术研究中心（以下简称工程中心）学术交流和科技辐射的带动作用，本工程中心向社会公开发布开放课题基金，欢迎国内外符合条件的研究人员踊跃申请，开展科技合作与学术交流。

一、工程中心简介

国家铁路智能运输系统工程技术研究中心（The Center of National Railway Intelligent Transportation System Engineering and Technology）是由科技部批准组建的国家工程技术研究中心，依托单位为乐动平台官网，主管部门是中国国家铁路集团有限公司。

工程中心把握智能铁路发展方向，围绕轨道交通行业发展中的重大关键性和共性技术，聚焦智能建造、智能装备、智能运营、智慧交通核心关键技术，研究开发具有高增值效益的新产品、新装备，培养和集聚高科技专业人才，推进自主创新科研成果的系统化、产业化、工程化，构建院内外、路内外、国内外协同创新平台，支撑铁路与城市轨道交通“双智”技术发展。

二、开放课题研究方向

根据行业技术发展要求和工程应用需求，2021年度工程中心开放基金主要资助以下8个研究方向：

课题1：基于全局架构的多站点协同高速铁路动态调度算法研究

目前，高速铁路动态调度主要由调度员依赖经验人工制定，调度决策难以保证高铁系统实时高效率高精度的运行，如何提出简单、有效的动态调度模型和快速求解算法已成为迫切需求。现有相关研究主要是将该动态调度问题看作一般多约束组合实时动态混合整数优化问题来求解。随着列车和站点数目的增加，路网和列车的时空约束复杂度将会急剧增大，而该优化问题求解计算量也将会急剧增大，求解速度难以满足实时调度的需求。本项目拟基于铁路网的全局架构动态特征，研究列车运行动态耦合机理，分析多站点列车发车调整相互影响关系，提出多站点协同的动态调度算法，大幅度提高动态调度的效率、准确性和鲁棒性。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)构建列车、站点和线路跨层次作用下的高铁调度全局架构模型；

(2)多站点列车间相互影响机理研究，提出多站点协同的动态调度算法；

(3)调度算法的冗余性和鲁棒性研究，提出多站点协同动态调度算法的分级评估指标；

(4)基于工程中心仿真测试环境的动态调度算法的试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	典型场景下的动态调度算法及仿真试验报告	1份	纸质/电子文档
3	论文	2篇	录用通知或出版印刷

课题经费额度：20万元以内

计划年限：2年

课题2：天地一体化网络下铁路列控数据的高可靠传输技术研究

构建超可靠广域无线覆盖的铁路通信网络是推动铁路列控领域智能化升级的基础。铁路无线通信网络部署面临复杂多变的电磁环境和列车的高移动性等挑战，尤其是川藏铁路等的建设要经过山区、盆地、高原等地形条件极其复杂的区域，脆弱的无线通信链路直接影响了列控系统的可靠性。天地一体化网络具有传输覆盖广、不受地理环境限制等特性，可有效弥补既有地面通信网络可用性不足的问题。为了确保复杂环境下列车运行控制系统数据的高可靠安全传输，针对面向铁路通信的天地一体化网络无线信道特征、接入方式及传输策略等相关技术方案进行研究并进行试验验证，具有重要的现实意义。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)复杂动态环境下高频段电波传播特性测试和信道建模；

(2)基于列控数据高可靠传输的天地一体化网络智能接入技术研究；

(3)面向低时延列控业务的天地一体化网络边缘计算与缓存技术研究；

(4)开展外场试验，对电波传播模型及列控数据传输方案进行验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	2篇	录用通知或出版印刷
3	试验报告	1份	纸质/电子文档

课题经费额度：20万元以内

计划年限：2年

课题3：面向铁路技术站复杂环境的作业人员多源融合定位技术研究

铁路技术站现场作业人员的精确、连续、可靠定位是准确监测作业过程、提供作业人员安全防护、确保现场作业效率水平的重要基础性条件。卫星定位技术的性能对卫星信号可视条件具有显著敏感性，对于技术站的复杂站场环境，由于周边存在建筑物、机车车辆、接触网，可能导致卫星信号受到遮挡、多径等效应影响，进而使其用于人员定位的可用性、精确性、连续性等受到严重制约。为此，需结合现场以位置基础信息驱动的铁路作业人员智能化管控的特定需求，针对性开展复杂站场条件下的人员高精度定位技术研究，设计基于惯性导航等辅助定位传感器结合卫星定位的多源融合定位技术方案，提升人员定位的性能指标，进而为构建新型智慧站场提供有利条件。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)技术站外勤作业人员定位监测的功能需求与性能需求研究；

(2)卫星导航与惯性导航等辅助定位传感器组合结构方案研究；

(3)面向铁路技术站复杂环境的基于多源信息融合的连续无缝定位技术研究；

(4)模拟环境下基于原型样机的定位技术的定位精度、实时性、可靠性和适用性的试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	1篇	录用通知或出版印刷
3	原型系统	1套	多源融合定位原型样机实物
4	试验报告	1份	纸质/电子文档

课题经费额度：50万元以内

计划年限：2年

课题4：基于BIM技术的高速铁路桥隧工程数字孪生体构建关键技术研究

当前我国铁路发展正处于一个关键的战略机遇期,智能铁路成为重要的发展方向，数字孪生是建设智能铁路的重要手段，能够解决信息物理融合难题，实现智能铁路的落地应用。铁路工程建设中，桥隧占比大，施工难度高，通过运用BIM、数字孪生等技术，构建数字孪生体，基于数字孪生体与数据优化现场，将周边环境、建造过程等信息融合联动，强化桥隧进度质量安全管理，为其他线路的桥隧工程施工管理提供参考与借鉴。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)复杂艰险大型铁路数字孪生工程中现场环境、灾害、作业场景、设备设施、人员等对象的数字孪生描述框架研究；

(2)高速铁路工程建设期“物理对象-数字孪生体-应用服务”的映射机制，桥隧工程施工涉及对象间的空间逻辑关系、物理关系和层次关系等分析研究；

(3)构建隧道动态设计及桥梁安全进度框架模型，针对典型施工场景构建桥隧工程数字孪生体模型。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	2篇	录用通知或出版印刷
3	典型桥梁、隧道模型	桥梁、隧道各1套	电子格式

课题经费额度：12万元以内

计划年限：1年

课题5：基于图像识别的列车定位技术图像识别算法优化研究

我国新型列车运行控制系统采用融合北斗卫星导航的列车综合定位技术，实现了列车在多种环境下的安全、可靠和精确定位。目前，列车在隧道、山区等“卫星信号盲区”的精确定位还依赖于应答器等轨旁设备实现。为进一步提升列车自主定位能力，降低对轨旁设备的依赖，将图像识别技术应用于列车自主定位当中，可为特殊地形下列车自主定位增加一种有效定位方式，解决“卫星信号盲区”问题，提高列车自主定位的精确程度及环境适应能力。基于人工智能的图像识别模型及算法是方案的核心技术，如何有效提高图像识别模型的识别准确率、识别速度以及在不同光照环境和雨、雪、雾等天气环境下的适应能力是方案的主要技术难点。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)融合图像识别的列车综合定位技术方案研究；

(2)复杂环境下图像智能处理方法与技术研究；

(3)基于图像识别的列车定位方法与模型研究；

(4)基于现场环境数据的技术试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	2篇	录用通知或出版印刷
3	图像智能处理算法、模型	1套	算法代码及详细设计文档
4	试验报告	1份	纸质/电子文档

课题经费额度：50万元以内

计划年限：2年

课题6：铁路自动化星座优选高精度解算算法研究

北斗系统在我国铁路系统虽已得到初步应用，但仍存在干扰欺骗、选星和系统权重配置优选解算问题。综合国内外研究成果，抗欺骗技术有导航信号认证、天线阵列、外部信息辅助等解决方案；选星算法方面，既有传统的几何构型法、GDOP值最小法，也有基于神经网络、遗传算法、机器学习、混沌粒子群等新兴算法。但是鲜有结合实际应用场景特别是铁路应用的研究成果，尤其是在列车运行、人员防护、工程测量等场景下的电磁干扰、多径效应、压制式干扰等问题，铁路应用终端仍以单系统或双系统居多，且捕获到的卫星全部参与解算，未建立合理的筛选机制，开展铁路自动化星座优选高精度解算算法研究能够有效降低终端设备成本、提升定位精度和可靠性，具有重要应用价值。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)铁路环境GNSS干扰欺骗场景分析和信号识别技术研究；

(2)自动化星座优选、高精度解算和星座权重优化等算法研究；

(3)高精度位置服务评估准则研究及试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	2篇	录用通知或出版印刷
3	试验报告	1份	纸质/电子文档

课题经费额度：18万元以内

计划年限：1年

课题7：基于道岔机械特性的道岔工况动态分析方法研究

道岔设备作为保障列车安全运行的关键部件，由于受其自身安装、外部环境（温室度、雨雪、异物）和使用磨损等因素影响，会造成设备运转不良甚至无法运行等情况，对行车安全构成隐患。目前现场人员主要依靠人工分析道岔电气特性数据判断道岔隐患、处理道岔故障，手段比较单一，而道岔机械特性数据（如：摩擦连接器动程、表示杆动程、转辙机振动加速度、基础方向倾角等参数）的应用尚无先例。因此，急需开展道岔机械运动特性数据对道岔工况影响程度及规律的研究，发现和提取关键参数的数据特征，进行道岔特性数据的分类，探索其与道岔故障及隐患的关联。并综合电气特性数据进行道岔工况的判定，为道岔设备的状态修、预防修提供支撑。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)典型故障案例下道岔机械特性工况数据特征和相关阈值的研究；

(2)室外环境因素（温度、湿度、振动等）对道岔工况质量影响的研究；

(3)道岔机械运动特性数据与电气特性数据（动作电流曲线）之间关系的研究；

(4)进行关联分析，发现并确认强关联，形成故障判断规则，建立关联模型，并基于现场测试站数据进行模型的试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	2篇	录用通知或出版印刷

课题经费额度：20万元以内

计划年限：2年

课题8：基于深度学习的货运全程完成时间预测模型研究

铁路货运作业整体链条较长，过程复杂。包括需求提报受理、进货装车、挂运出发、倒换装、到达卸车、内外交付、送货等。货运全程预计是铁路内部生产组织和外部客户最关心的问题之一，对内能指导运输生产，提前安排装卸计划，提前组织接发车；对外可以方便客户掌握货物运输动态，提前安排进出货，解决计划时间与未知信息获取的焦虑感。基于铁路数据中心存储的海量数据，针对装卸、途中等场景设计预测模型，提取历史数据进行强化学习，不断完善模型，为下一步应用于工程实践提供研究支撑，有助于对内提升运输组织效率，对外提高客户服务水平。

本课题的主要工作包含如下几个方面：

(1)关键节点数据抽取、清洗、导入方法研究；

(2)基于深度学习的货运预计完成时间全程预测模型设计研究；

(3)货运预计完成时间全程预测算法试验验证。

提交成果：

序号	交付物名称	数量	交付形式
1	研究报告	1份	纸质/电子文档
2	论文	1-2篇	录用通知或出版印刷
3	货运预计完成时间全过程预测模型	1个	纸质/电子文档
4	装卸预计完成时间算法	1套	纸质/电子文档
5	途中预计到达时间算法	1套	纸质/电子文档

课题经费额度：10万元以内

计划年限：1年

三、申报程序与审批程序

开放课题申请截止日为2021年6月23日(邮寄申请书以投递日邮戳为凭)，申请者应将填写完整的《国家铁路智能运输系统工程技术研究中心开放课题申报书》（附件2）纸质版一份（加盖单位公章的原件）送达（或邮寄到）国家铁路智能运输系统工程技术研究中心，同时发送电子版（PDF格式盖章扫描版）至联系人邮箱。纸质版申请书装入封套内，封套正面按申请书封面填写有关内容。

工程中心学术委员会专家评审开放课题，根据择优的原则，确定年度资助项目，并将评审结果通知申请者。

四、课题申报要求

根据课题的经费额度不同，课题申报人应符合如要求：

(1)经费20万元以上课题，正高级职称，且具备相关领域研究基础与成果的研究人员。

(2)经费20万元及以下课题，高级职称或已获得博士学位的研究人员。

课题申报、实施和结题必须符合《国家铁路智能运输系统工程技术研究中心开放课题管理办法（暂行）》（附件1）等相关办法规定，申请课题内容必须符合开放课题基金项目指南，学术思想新颖、立论根据充足、研究目标明确、研究内容具体、技术路线合理。

五、年度报告和结题要求

每年应按工程中心要求提报课题执行情况报告，申报课题必须按最终签订的合同要求完成，对于基金使用不合理或者没有足够理由未能按进度完成计划的课题，工程中心主任有权暂时中止或取消资助资金。

结题需提交如下材料：

(3)研究报告、试验报告等（附成果演示或相关视频、图片及相关佐证材料）；

(4)学术论文与/或成果鉴定证书复印件；

(5)专利申请受理通知书或授权证书（如有）；

(6)演示系统、原型系统等成果（如有）；

(7)其他指南中要求的成果。

六、成果奖励

对于客座研究人员完成的优秀课题，超过结题指标要求的可以优先给予课题滚动资助。

七、成果署名

获本工程中心资助课题所取得的研究成果归本工程中心与研究者共同拥有，具体要求在合同中约定。论文、著作、专利等成果署名根据《国家铁路智能运输系统工程技术研究中心开放课题管理办法（暂行）》（附件1）内相关办法执行。

中心地址和联系方式：

通讯地址：北京海淀区大柳树路2号通信信号研究所321室

邮政编码：100081

联系人：张淼

电话：010-51893466

电子邮箱：13810162613@163.com