一、团队概述

列车智能控制技术研究所的前身是运输自动化科学技术研究所，经过30多年的艰苦努力，已经由一个教研室发展成为我国铁路信号领域重要的研究团队。研究所定位于打造轨道交通运行控制领域的国家战略科技力量，聚焦世界科技前沿技术，领行业发展的研究理念，充分发挥学术引导作用，攻克列车运行控制“卡脖子”技术，使我国轨道交通列车运行控制技术持续保持世界先进水平，更好地服务“交通强国”、“一带一路”等国家重大战略和国家重大工程。研究所现有教师18人，其中正高5人、副高11人，博士生导师5人，正高占比为28%。

列车智能控制技术研究所拥有轨道交通运行控制领域唯一的国家工程研究中心——“轨道交通运行控制系统国家工程研究中心”。该工程中心于2008年1月经国家发展改革委批复立项建设，由北京交通大学牵头，联合中国铁路通信信号集团公司、中国铁道科学研究院共同组建，2021年，根据国家发展改革委关于推进国家工程研究中心和国家工程实验室优化整合的精神，北京交通大学牵头建设的“轨道交通运行控制系统国家工程研究中心”，与交控科技股份有限公司牵头建设的“城市轨道交通列车通信与运行控制国家工程实验室”通过优化整合，组建新的“轨道交通运行控制系统国家工程研究中心（简称工程中心）”，2021年12月，工程中心纳入了国家发展改革委新序列管理。实现了“产、学、研、用”强强联合、优势互补和互利共赢。

二、主要平台

列车智能控制技术研究所依托北京交通大学多个国家级重点学科的基础优势和前期研究成果建成多个实验子平台。

1. 轨道交通运行控制系统实验技术体系子平台

轨道交通运行控制系统实验技术体系子平台从系统的技术规范、部件测试、系统互联互通测试三个层次全面地对列车运行控制系统的测试评估技术和方法进行研究。该平台实现测试案例和测试序列的电子化管理，实现仿真平台的故障模式库管理及故障注入功能；实现测试序列的计算机辅助生成，可自动生成现场测试所需的测试序列文档，自动生成实验室仿真平台所需的测试脚本。

图 1 轨道交通运行控制系统实验技术体系子平台

2.CTCS-3 级列控系统车载设备互联互通测试子平台

CTCS-3 级列控系统车载设备互联互通测试子平台基于数据驱动的测试方法构建，主要由测试数据管理模块、测试在线执行模块、真实接口模块、数据记录和分析模块组成。测试平台采用真实接口与包括主机及外部接口设备在内的整套真实设备连接，真实度高。既能使用实际数据进行测试，又能通过故障注入的方式，模拟现场无法测试的场景，在我国高速铁路 CTCS-3级列控系统车载设备全部3种类型(CTCS3-300H型车载设备、CTCS3-300T型车载设备和 CTCS3-300S 型车载设备)的互联互通测试中发挥了重要作用。该平台获得了 CMA认可，能够开展 CTCS-3 级列控车载设备测试、CTCS-2级列控车载设备测试、列控车载设备与动车组适配测试。

图 2 CTCS-3 级列控系统车载设备互联互通测试子平台

3.CTCS-3 级列控系统 RBC 功能测试子平台

CTCS-3级列控系统RBC功能测试子平台采用数据驱动技术和网络技术，主要由测试数据管理模块、临时限速信息仿真器、联锁信息仿真器、CTC 信息仿真、接口适配器、数据记录和分析模块等组成。通过编制测试案例、测试序列实现对真实 RBC设备的正常功能测试、故障安全防护功能测试。

图3 CTCS-3 级列控系统 RBC 功能测试子平台

4.高速条件下应答器性能测试子平台

高速条件下应答器性能测试子平台能够模拟高达 500km/h 速度下，应答器传输模块(BTM)与应答器之间的信号传输及相互作用关系，可以研究应答器信号传输与列车速度的关系模型、高速条件下应答器传输特性和接收性能的测试和分析，为高速铁路条件下应答器信息可靠接收提供理论及试验依据，为应答器在我国 300km/h 及以上的高速铁路中应用提供技术支持。

图 4 高速条件下应答器性能测试子平台

5.基于通信的列车运行控制(CBTC)系统测试子平台

基于通信的列车运行控制(CBTC)系统测试子平台由真实设备和仿真设备构成，包括真实控制中心、实际车站、仿真车站、仿真测试环境、车辆模型及车载设备、轨旁设备等六大子系统。CBTC测试平台功能实现七大主要功能，包括 CBTC 系统的整体技术方案验证和原理展示、CBTC 系统核心设备的功能和性能测试验证、CBTC 系统整体功能和性能测试验证、运行线路运营能力分析、CBTC系统互联互通测试、工程化数据验证、运行线路 CBTC系统运用维护支持。该平台为北京城市轨道交通亦庄线和昌平线 CBTC 系统的研发、测试和工程开通发挥了重要作用。

图 5 基于通信的列车运行控制(CBTC)系统测试子平台

6.移动体定位测试子平台

移动体定位测试子平台是一个半实物仿真系统，可以模拟列车运行过程中的各种物理输入，进行车载 ATP 定位测速子系统的各种性能测试。通过将 ATP 接口传感器模型、车辆模型及轨道环境模型下载到半实物仿真系统上，进行实时运行仿真，并能够进行驾驶员的实际操纵，形成闭环实时仿真的环境，进行动态的闭环的运行控制仿真；同时，运行仿真的工况可以通过上位机试验软件进行设置，车辆运行的动态特性可以通过上位机的 3D 视景软件界面进行显示。可适用于高速铁路,中低速铁路、城市轨道交通和磁浮等不同类型交通环境的定位测试要求。

图 6 移动体定位测试子平台

7.基于模型的系统研究子平台

基于模型的系统研究子平台以模型方法为核心，以严格的数学理论为基础，以模型作为系统设计的中心，通过模型描述系统、表达解决方案、验证设计的正确性。提供一套面向列车运行控制系统分析、设计和验证的理论方法和技术，为列车运行控制系统的安全设计和验证提供统一的方法框架。同时，该平台涵盖了一套基于 UML的列车运行控制系统领域模型库和基于 SCADE 的列车运行控制系统标准模型库，可用于我国高速铁路和城市轨道交通列车运行控制系统应用软件的自主开发。

图 7 基于模型的系统研究子平台

8.安全计算机关键技术研究子平台

安全计算机关键技术研究子平台主要研究安全计算机的构建技术、选型方法和体系结构、容错管理策略及安全计算机运算规则；按照CENELEC标准，采用先进的设计理念，结合我国列车运行控制的实际情况，该平台可以开展自主知识产权的安全计算机平台的研制和测试验证，如基于ColdFire5235 CPU研究开发达到 SIL4 安全等级要求的嵌入式实时3取2车载安全计算机、基于COTS 软/硬件研究开发达到SIL4安全等级要求的2乘2取2地面安全计算机。

图 8 安全计算机关键技术研究子平台

9.列控系统间通用协议标准化设计及验证子平台

列控系统间通用协议标准化设计及验证子平台主要研究列车运行控制系统中通用协议的测试验证方法、规范化通信协议功能需求，测试列控系统设备测试通信协议功能需求的一致性。该平台通过建立清晰的、完全的通用协议标准规范，并对规范进行验证，可以避免通用协议的研发过程中由于需求不明确而导致的错误，在实验室对设备进行针对功能规范的一致性测试，可以缩短设备上线后的测试周期。通过研究标准化设计以及验证的有效方法，包括针对通用协议的功能需求规范描述方法、以及通用协议规范的形式化验证方法，构建一整套行之有效的通用协议验证体系，为列控系统安全信息的可靠传输提供支持。

图 9 列控系统间通用协议标准化设计及验证子平台

10.线路通过能力分析子平台

线路通过能力分析子平台包含运输组织模型、线路数据库、列车模型、信号系统模型、能力分析模块、通过能力评估模块和造价评估模块，使复杂系统设计综合化、标准化，从根本上提高系统设计能力。该平台将先进的基础理论、技术与实际运营需要相结合，在保证行车安全基础上，为城市轨道交通设计部门新建线路及原有线路改造设计提供线路通过能力智能化分析研究工具，使其在投资可控的范围内，寻求最合理的系统配置，保证各专业间的有机结合，综合设计、综合评估，确保建设完成的轨道交通系统达到运营需求，同时保证最小的建设成本。

图 10 线路通过能力分析子平台

11.列车运行控制系统综合集成与仿真子平台

列车运行控制系统综合集成与仿真子平台根据列车运行控制系统验证的需求，对系统的方案、运营场景、工程应用原则等过程提供系统的支持，以先进的仿真技术为列车运行控制系统从选型设计方案评价、系统优化等系统的全生命周期提供服务。该平台对列控系统共性关键技术进行集成研究支持高速铁路 CTCS-3级列控系统标准规范、测试案例和测试序列的研究和验证，对高速铁路列车运行控制系统的工程实施方案进行测试、验证和优化；并通过可视化的仿真平台，对总体技术方案进行展示。

图 11 列车运行控制系统综合集成与仿真子平台

12.列控设备定型试验和检验子平台

列控设备定型试验子平台可对电气件的单元测试、集成测试以及整机测试；对包含结构件在内的整机型式试验，包括高低温、振动、交变湿热、雷击等；进行关键器部件的自动化测试。通过测试对轨道交通运行控制系统设计及各项质量指标的全面检验，以评定设计和质量是否全面符合标准，是否达到全部设计质量要求可以满足定型批量生产。

图 12 列控设备定型试验和检验子平台

13.列车运行控制系统电磁兼容试验子平台

列车运行控制系统电磁兼容试验子平台研究高速铁路和城市轨道交通列车运行控制系统运用环境的电磁状况和防范措施。可根据需要组建成多种自动测量系统、电磁仿真计算系统；可按相应的国家标准和国际标准，对电子电气设备的对外干扰和其本身的抗干扰能力进行测量；可对电磁兼容测量方法、测量场地和测量标准进行研究；可对骚扰源、敏感设备和耦合途径进行电磁兼容预测和分析，提出系统和设备的电磁兼容设计准则和最佳设计方案；可对列车运行控制系统进行实际工作状态下的电磁兼容性能评估。该子平台获得 CMA、CNAS 认可。

图 13 列车运行控制系统电磁兼容试验子平台

14.高速铁路数字移动通信网络及终端测试子平台

高速铁路数字移动通信网络及终端测试子平台包括基于 GSM-R 的高速列车运行控制系统车地安全数据传输和网络运营维护支撑子系统、LTE-R子系统。可以开展高速铁路 GSM-R 网络第三方测试、认证及互联互通测试；350km/h 以上高速条件下电波传播模型研究和连续越区切换测试:基于软交换技术的核心网研究；LTE-R 在高速铁路的适应性研究。为我国高速铁路数字移动通信网络的发展与应用提供理论指导和技术引领。该子平台获得 CMA、CNAS 认可。

图 14 高速铁路数字移动通信网络及终端测试子平台

15.城市轨道交通无线局域网络及终端测试子平台

城市轨道交通无线局域网络及终端测试子平台结合基于通信的列车运行控制(CBTC)系统的信息传输需要，构建城市轨道交通运行控制系统骨干网、接入网及车地信息传输媒介测试分析环境。对自由波、漏泄波导、漏泄电缆的传输特性进行建模，通过链路仿真分析不同列车速度下，不同传输媒质的传输性能；并可以开展LTE 技术在城市轨道交通的适应性研究和 LTE 设备的互联互通测试。

图15 城市轨道交通无线局域网络及终端测试子平台

16.轨道交通调度控制一体化与智能辅助驾驶子平台

轨道交通调度控制一体化与智能辅助驾驶子平台在实时获取多列车状态信息的基础上，将轨道交通运营时刻表、列车运行速度曲线、列车驾驶员操纵行为作为有机互联的部分进行协同优化，以使得轨道交通系统运营和运行更具科学性、合理性。智能列车辅助驾驶系统作为列车运营调度与列车操纵执行之间的协调者与指导者，是轨道交通调度控制一体化中的支撑环节和关键技术。

该平台利用先进的硬件在环仿真技术与可视化技术为轨道交通调度控制一体化提供支持。其主要功能涵盖:列车时刻表生成与调整、列车操纵与车载终端显示、列车运行曲线实时在线优化、智能辅助驾驶信息提示、3D 视景展示等，对所提出的各项理论方法进行验证、评估与测试，并对总体技术方案进行展示。

图 16轨道交通调度控制一体化与智能辅助驾驶子平台

17.轨道交通列控系统信息安全测试子平台

轨道交通列控系统信息安全测试子平台可以将无法在运营线路进行的信息安全攻防测试在实验室内予以模拟实现。测试平台采用真实的列控系统关键设备、网络设备和仿真设备相结合的方式实现高拟真度，能够保障测试结果的准确性和有效性。利用信息安全测试平台可以进行列控系统的信息安全渗透测试、漏洞挖掘、攻防演练；利用测试平台的高拟真度、可编程、接口开放的特点，对包括风险监测、风险控制以及主动防御在内的信息安全关键技术进行验证。

图 17轨道交通列控系统信息安全测试子平台

三、历史沿革

列车智能控制技术研究的前身是运输自动化科学技术研究所，该所于1991年成立，创始人汪希时教授最早提出了建所方针——坚持人才第一，坚持教学、科研、实验室建设并重，坚持科研与现场实践相结合，坚持安排教师走出国门，坚持研究所团结互助。

图 18 运输自动化科学技术研究所成员合照

在汪希时教授、宁滨院士、唐涛教授、蔡伯根教授等带领下，研究所建立起了包含理论研究、技术攻关、产品研发、学科建设和国际交流五位一体的协同创新架构，成功践行政产学研用协同创新模式，取得了数字化通用式机车信号、CBTC、FAO、青藏铁路卫星导航定位应用等一系列重大成果，在列车运行控制系统成套自主化装备研制及应用推广方面取得了一系列重大成果，持续引领我国轨道交通信号领域技术创新。经过30年的艰苦努力，已经由一个教研室发展成为我国铁路信号领域重要的研究团队，以此为基础先后参与组建了两个国家级平台和三个省部级平台。为国家培养了一大批轨道交通行业机电类优秀人才，为我国电子信息领域的高水平人才培养与科研创新提供坚实平台，赢得了良好社会声誉。

图 19 列车智能控制研究所历史沿革

2024年1月8日，为适应学校“五位一体”的学科建设改革思路，建设特色鲜明的世界一流工程学院为目的，本着合理、高效的原则，学校整合优势力量建设列车智能控制研究所，依托轨道交通运行控制系统国家工程研究中心国家级平台，持续培养大量厚基础、重实践、国际化的创新型智能+交通人才，引领轨道交通技术创新。

四、研究方向

列车智能控制研究所研究方向包括高速铁路运行控制优化、智能轨道交通运行控制、轨道交通运行控制系统安全设计、保障与安全评估认证轨道交通信息安全、轨道交通系统故障诊断与智能运维、轨道交通系统能力分析、高速列车运行控制系统测试、轨道交通车地通信系统设计、重载铁路运行控制、地铁全自动运行系统设计、轨道交通安全计算机设计与分析、轨道交通运行图调整优化、智能交通系统设计与优化、轨道交通系统大数据与区块链研究、轨道交通系统人因设计。

研究所成员先后主持、参加包括科技部国家重点研发计划、科技部支撑计划、973/863计划、国家自然科学基金等在内的国家级科研项目以及省部级项目100多项。围绕铁路提速、高速铁路及城市轨道交通建设及运营中迫切需要解决的重大技术问题，开展信号系统应用技术理论、核心技术及成套技术装备集成等研究，所作为第一主持单位和第一完成人共获得国家科技进步奖2项（二等奖2项）、中国铁道学会铁道科学技术奖11项（特等奖2项、一等奖7项、二等奖2项）、北京市科学技术奖3项（一等奖2项、二等奖1项）。

近年来团队积极扩展创新领域，完善平台建设，凝聚核心竞争力，服务“交通强国”、“一带一路”等国家战略和“智能京张”高速铁路、地铁北京新机场线、青藏铁路川藏铁路等国家重大重点工程建设，制定了高速铁路列控系统标准体系、城市轨道交通列控系统技术体系，攻克了高速铁路自动驾驶技术、城市轨道交通全自动运行技术等产业关键核心技术，实现了产业化，推动了轨道交通列控技术发展和壮大，使我国轨道交通列控技术装备达到世界先进水平，对保证高速铁路和城市轨道交通安全、高效运行起到了关键支撑作用。

城市轨道交通列车运行控制系统。研究城市轨道交通列车运行控制系统，攻克了基于通信的城市轨道交通的列车控制（CBTC）系统、全自动运行系统（FAO）、虚拟编组列控系统等核心技术。参与制定了城市轨道交通列控系统团体标准36项，发布《城市轨道交通全自动运行系统运营指南》等白皮书10余本，为城市轨道交通建设业主方提供决策依据、为设计方提供设计指南、为运营方提供运营维护指导。参与研发的CBTC系统和FAO系统中标线路在全国市场占有率均排名第一，占全国1/3的份额；首次突破虚拟编组技术，创新提出虚拟编组安全防护和控制工程技术方案，在工程线路上实现列车单元高速、小间距追踪运行，产生直接经济效益超20亿，并将带动人工智能、高端装备制造等行业产业链发展。

高速铁路列车运行控制系统。有力的填补了时速350公里的高速铁路列车自动驾驶技术这一世界性难题的空白，实现了对时速350公里高速铁路列车的精准控制。2018年参与了国家自然基金项目《高速列车自动驾驶理论和关键技术研究》，并取得了丰硕成果。研发提供了高速铁路列控系统全套技术装备，包括地面设备和车载设备（安装在高速动车组上），市场占有率超过80%，经济效益超过120亿元。

高原铁路列车运行控制系统。在青藏、川藏铁路研究方面，科研团队始终奋战在科研一线，研究基于北斗卫星、车车通信、移动闭塞的三车移动闭塞追踪实验技术，历时多年，累计行程上万公里，着力拖动列车运行控制核心技术装备的自主化。参与青藏铁路全线建设维护工作，参与设计我国第一条基于卫星定位的列控系统，并成功应用于青藏铁路，构建了一条通往我国西部地区的“天路”；参与川藏铁路列车运行控制系统方案研制、系统设计等,为我国轨道交通做出重大贡献，产生了重大的经济和社会效益。

高速铁路列控系统仿真测试。通过自主构建独立第三方的CTCS列控系统实验室测试平台，实现对高铁列控系统和关键子系统功能测试和互联互通测试，为我国多个高铁列控设备研发单位完成了列控产品的第三方测试，涵盖了我国现有各类列控系统及相关产品种类，包括CTCS-3级国产化车载设备、CTCS-3级自主化车载设备、CTCS-2级车载设备、CTCS-3级国产化RBC设备、CTCS-3级自主化RBC设备、高铁ATO系统等。承担多项科研项目，获得铁道学会科技进步一等奖2项。实验室已取得国家认监委认可的CMA检验检测资质证书，填补了我国CTCS列控系统装备检验检测能力的空白。

图20 团队部分科研成果

五、人才培养

团队从“本科生基础教育、研究生专业教育到博士生创新教育”的总体规划出发，不断优化课程体系，培养了大量政治过硬、品德高尚的本科生和硕士、博士研究生。承担信号专业本科生20余门专业课程，以及交通信息工程及控制专业研究生10余门专业课程的教学任务，教学质量优异，培养一大批优秀人才。

图21 团队部分教学工作和成果

六、交流合作

列车智能控制技术研究所注重对外交流与合作。研究所与国内产业核心企业、科研机构良好的合作关系，毕业生常年“供不应求”；同时，研究所积极“走出去”，通过联合培养、合作研究、访问交流等方式与交通领域中国际顶级高校院所建立了持续、深入的合作关系。

图22 读书期间有大量深入实践的机会

图23 合作企业

图24 联合培养合作院校