1. 面向虚拟编组的城轨列车群调控一体化理论与关键技术（国家自然科学基金-区域联合基金，U22A2046）

列车虚拟编组技术可以进一步提升城市轨道交通系统运力、提高车辆资源利用率，实现客流与车流的高效匹配，是城市轨道交通未来发展的重要方向。城轨虚拟编组列车运行耦合紧密、动力学呈强非线性，且调度指挥决策目标与决策变量多、约束强，本项目紧密围绕复杂系统耦合机理分析与形式化表示、数据驱动的复杂非凸优化决策问题求解、强约束条件下部分可观马尔可夫决策过程的分布式架构拓展方法等理论中尚未解决的科学问题，重点开展面向虚拟编组的列车群调控一体化机理分析及模型构建、跨区域列车群动态调度模型与数据驱动优化方法、列车群区域协同优化控制方法、面向虚拟编组的新型列控系统试验验证等方面的研究，形成面向城轨虚拟编组列车运行控制的成套方法和技术体系。项目具有深远的科学意义和重大的应用价值，研究成果将为我国列控领域抢占重要科技前沿、实现我国轨道交通列控技术从“并跑”到“领跑”的跨越提供理论基础和关键技术支撑。

图1 城轨列控系统的技术发展历程

1. 高速铁路信号系统安全评估基础理论与方法研究（国家自然科学基金-高铁联合基金，U1434209）

高速铁路信号系统是复杂的社会技术系统，提高和保证高速铁路信号系统独立安全评估有效性和可信性，面临着“系统技术复杂”、“安全特征复杂”、“缺乏高质量客观证据有效评估方法”等难题。项目通过建立高速铁路信号系统事故致因模型，系统地揭示了高速铁路信号系统中人-机-环等方面事故诱导机制、成因链及危险演化传播规律，提出了适合我国高速铁路信号系统特点的安全风险分析方法。研究了各类安全证据的属性和分类，建立了高速铁路信号证据链模型，形成了适用于高速铁路信号系统安全评估的证据链维护与管理技术；研究了高速铁路信号系统通用安全论证模式，提出了安全论证可信性的评价技术。建立了高速铁路信号系统安全测试需求模型，提出了适合于高速铁路信号系统第三方安全测试方法及测试案例生成技术，构建了一个高速铁路信号系统第三方安全测试技术验证的示范平台。项目研究对于提高我国高速铁路信号系统整体安全水平，保证高速列车安全高效运行具有重要的基础性和战略性意义。

图2 高速铁路列控系统第三方安全测试平台架构

1. 车载中心化的动态间隔控制及测试验证技术研究（国家重点研发计划-先进轨道交通，2018YFB1201501）

项目围绕车载中心化的动态间隔控制及测试验证相关技术开展研究，提出了基于场景的新型列控系统总体技术方案设计方法和基于一致性测试的在线测试方法，攻克了多层次冗余和可伸缩的高可靠安全计算机、基于拓扑流形理论的新型列控系统安全间隔控制等技术，编制了《新型列控系统系统需求规范》等规范，研制了新型列控系统车载安全计算机平台样机，构建了新型列控系统仿真测试平台，完成了新型列控系统全系统的实验室测试验证。

项目取得重要创新成果如下：

(1) 提出了基于拓扑流形理论的新型列控系统动态安全间隔控制逻辑描述方法，解决了“以车载为核心”的安全间隔控制的复杂状态空间验证难题；提出了基于图论的新型列控系统规范建模方法，确保系统规范的一致性和无歧义性;面向动态安全间隔。

(2) 提出了基于在线一致性测试理论的新型列控系统测试方法，基于组合测试理论的新型列控系统测试案例完备生成技术，形成了新型列控系统功能和性能的测试案例集;搭建了硬件在环新型列控系统仿真测试验证平台。

项目研究成果有效支撑了设备研制和现场试验，提出的“车载中心化”列控系统方案和规范，有效减少轨旁设备，改变传统铁路列控系统模式，为我国列控系统发展奠定理论和技术基础。

图3 基于硬件在环新型列控系统仿真测试验证平台