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科学研究
科学研究
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科研团队
智能轨道交通组织管理现代化实验室科研团队

一、团队概况

  科研团队紧密联系国家交通战略和铁路现场需求,专注综合交通运输组织优化和铁路运输能力与枢纽规划研究,围绕交通运输过程管控与优化、需求分析、资源与设备布局、网络优化、铁路运输组织方案、能力计算与利用、能力储备与发展等方面开展深入研究。与众多高校及知名企业开展科研合作,形成了理论→应用→工程→产业的全周期、系统化的研究方法和实践成果,提出高速铁路能力体系、适应高质量发展的铁路运输调度组织顶层设计、京沪通道高速铁路与普速铁路线网运能合理匹配等诸多创新理论,攻克铁路通道运能需求时空匹配与调度主动调整、面向路网发展的高速铁路检修资源布局适应性提升、AI赋能高速铁路调度决策等多项前沿技术,为铁路运输行业的发展提供了理论支持和应用指导,推动交通领域绿色化、智能化发展,并持续培养交通运输领域的杰出人才。

  本课题组常年招收博士生和硕士生,热忱欢迎交通运输规划与管理、交通运输、交通运输组织与智能管控、综合交通大数据与数字交通等相关专业的有志青年加入!

二、团队成员介绍

  张星臣,交通运输学院教授、博士生导师,交通运输工程一级学科责任教授,国家级人才计划和政府特殊津贴入选者,兼任教育部交通运输类专业教学指导委员会主任,教育部高等学校评估委员会委员,中国工程教育认证协会交通运输专业委员会主任,中国交通教育研究会副会长兼院长分会理事长,教育部研究生学位中心博士论文评审专家,以及自然科学基金和国家科技奖评审专家。获国家教学成果一等奖1项、二等奖2项,北京市教学成果特等奖1项,一等奖等多项。从事交通运输工程领域相关研究30余年,主持/参加50余项科研项目,包括:科技部“863”项目,国家自然基金项目,铁路总公司项目和北京市项目等,在国内外学术刊物及国际、国内学术会议上发表论文百余篇,出版《城市轨道交通运营与管理》教材1部,担任《铁道学报》、《同济大学学报》、《系统仿真学报》和《中国铁路》等期刊审稿专家。

  陈军华,交通运输学院教授、博士生导师,交通运输学院副院长,国家级虚拟仿真实验中心主任,交通运输协会高等教育专业委员会副秘书长,中国高等教育学会数字化课程资源研究分会常务理事,教育部虚拟仿真教学创新联盟交通运输专业委员会秘书长,全国离散系统仿真学会委员。主要研究领域为交通运输规划与管理,长期活跃于铁路运输组织科研一线,是铁路运输组织尤其是能力利用相关领域的青年骨干,北京交通大学前沿科学中心高铁方向核心成员。作为负责人先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、国铁集团重点项目等课题30余项,有着丰富的运输枢纽相关数据、模型和算法积累,近年来发表中英论文60余篇(包括国际顶级刊物Transportation Research part B和国内顶刊《铁道学报》),专著2部,授权发明专利5项,软件著作权17项。获中国地方铁路协会科学技术二等奖、中国交通运输协会科技进步二等奖(2024年)等十余项奖励。

  徐彬,交通运输学院讲师,曾任英国IET学会会员,全国计算机模拟学会会员,先后在北京铁路局、北京交通大学工作多年,在神华包神铁路有限责任公司挂职锻炼。主要研究领域为轨道交通运输组织方案编制、运输能力分析与提升、运输组织优化。近几年参加国家重点研发计划、科技部“科技支撑”项目、科技部“973”项目、科技部“863”项目,国家自然科学基金项目、中国铁路总公司科技研究开发计划、中央高校基本科研业务项目等若干省部级科研项目,近年来发表国内外学术论文20余篇,参与撰写出版中文专著6部,作为骨干人员参与1门国家级课程思政示范课程和国家级课程思政团队建设、2门国家级精品课程建设和1门中国大学视频公开课建设。

  王志美,交通运输学院副教授,硕士生导师,获国家教学成果一等奖1项,北京市教学成果特等奖1项。深耕轨道交通运输组织优化相关研究10余年,有良好的研究基础和技术储备,参与研究10余项科研项目,包括:科技部“863”项目,国家自然基金项目,铁路总公司项目和北京市项目等。近年来,在国内外学术刊物及国际、国内学术会议上发表论文20余篇,承担研究生“最优化理论与方法”、本科生“管理运筹学”和“城市轨道交通运营与管理”等课程教学工作。

  郑汉,交通运输学院城市轨道交通系讲师,从事《管理运筹学》与《城市轨道交通运营管理》课程教学工作。主要研究方向为轨道交通能力计算与评估、轨道交通运行图编制、基于人工智能的轨道交通主动型调度指挥、轨道交通短时OD客流预测等,发表SCI/EI期刊文章10余篇。独立及合作研发交通全球数据集、基于客流分析的高速铁路运行图编制、高速铁路模拟驾驶等数据集或软件工具集。近年来,主持中国博士后科学基金会项目2项,参与自然科学基金、国家重点研发计划、国铁集团研发计划等多项。

  崔赞扬,交通运输学院交通运输实验中心实验师,从事本科实验教学工作,承担《铁路编组站技术作业虚拟仿真实验》教学工作。主要研究方向为轨道交通线网布局优化、需求响应型列车开行方案编制、面向路网发展的动车组检修资源布局优化等,发表SCI/EI期刊文章多篇;联合发布轨道交通物理网络建模工具包2项,累计下载安装次数超过3万次;近年来参与自然科学基金、国家重点研发计划、国铁集团研发计划等多项。

 

三、科研成果

3.1代表性论著

论著名称

期刊/会议/出版社

发表时间

Design and Development of an Integrated Virtual-Reality Training Simulation Sand Table for Rail Systems

Information

2024

Multitype Origin-Destination (OD) Passenger Flow Prediction for Urban Rail Transit: A Deep Learning Clustering First Predicting Second Integrated Framework

Journal of Advanced Transportation

2024

考虑车辆资源的重载铁路重空列协同运输组织

铁道科学与工程学报

2024

面向换乘体验优化的高速铁路列车运行图调整研究

铁道运输与经济

2024

Integrated Models and Algorithms for Enhancing Service Level and Capacity Utilization in Railway Operations

International Conference on Traffic Engineering and Transportation System

2023

Data-driven train delay prediction incorporating dispatching commands: An XGBoost-metaheuristic framework

IET Intelligent Transport Systems

2023

High-speed train timetable optimization based on space–time network model and quantum simulator

Quantum Information Processing

2023

Integrated Planning for Depot Location and Line Planning Problems in the Intercity Railway Network with Passenger Demand Uncertainty

Sustainability

2023

基于邻域核密度估计的高速铁路列车正晚点分布模型研究

铁道学报

2022

Joint Optimization of Multi-Cycle Timetable Considering Supply-to-Demand Relationship and Energy Consumption for Rail Express

Mathematics

2022

A cumulative service state representation for the pickup and delivery problem with transfers

Transportation Research Part B: Methodological

2019

可变编组动车组运维一体化帕累托前沿分

交通运输系统工程与信息

2019

考虑支线运输服务的多式联运网络优化

沈阳工业大学学报(社会科学版)

2019

基于多层次行人行为模型的地铁大客流仿

大连交通大学学报

2019

铁路运输经典问题建模与实现(专著)

中国铁道出版社,

2019

 

3.2代表性科研项目

项目名称

项目来源

项目时间

航运运行图计划编制服务

国家能源集团航运有限公司

2024-2025

运输车流态势推演模型开发

北京飞鸿云际科技有限公司

2023-2024

适应高质量发展的铁路运输调度组织创新和实施技术路线研究

铁路总公司(原铁道

部)

2022-2023

铁路主要运输通道运能需求时空匹配与调度主动调整优化技术研究

铁路总公司(原铁道

部)

2022-2023

京沪通道高速铁路与普速铁路线网运能合理匹配与协调优化研究

铁路总公司(原铁道

部)

2021-2022

高速铁路网络通过能力综合利用理论与方法研究

国家自然基金联合基

2018-2021

 

3.3代表性奖项荣誉

类型

成果名称

奖励名称

奖励

等级

获奖时间

教学相关

打造新工科产教融合双师型课堂—“铁路行车组织”

第四届全国高校教师教学创新大赛产教融合赛道全国赛二等奖

国家级

2024

北京市高校青年教学名师

北京市高校青年教学名师

省部级

2024

国家级一流本科课程-《管理运筹学(A)》

国家级一流本科课程

国家级

2023

新工科背景下交通运输专业人才“分类培养”体系建设改革与实践

教学成果奖

国家级

2023

科研相关

复杂环境下城市轨道交通运营安全预警与应急处置关键技术及应用

2023年度中国交通运输协会科学技术二等奖

省部级

2024

城市轨道交通复杂场景构建与模拟系统开发

2023年度中国地方铁路协会科学技术奖二等奖

省部级

2024

 

3.4代表性知识产权

类型

成果名称

等级号

获奖时间

专利

一种用于铁路通道能力瓶颈识别与消解的方法和系统

ZL201910882261.3

2022

Method and system for identifying and eliminating railway transport capacity bottleneck

2020101782

2022

一种行为感知系统及方法

ZL201710186263.X

2017

软件著作权

煤运重载铁路车流推演优化软件

2024SR1317794

2024

调度驱动的列车晚点分析系统

2024SR0137572

2024

基于铁路运输调度的能力利用综合分析系统

2024SR0137562

2024

基于量子计算的高速铁路列车运行图编制系统

2023SR0825080

2023

铁路通道流数据分析系统

2021SRBJ1051

2021

高速铁路通过能力计算系统

2021SRBJ0691

2021

高速铁路能力基础要素管理系统

2021SRBJ0690

2021

铁路运输能力综合运用动态仿真系统

2021SRBJ0689

2021

 

3.5代表性实验平台

  (1)铁路货检车间作业VR实训平台

   铁路货检实训平台基于丰台西站原型,采用仿真技术对货检流程进行数字建模。平台包括认知视频、虚拟学习和考核系统,支持PCVR模式,让学生在虚拟环境中学习货检作业。此系统旨在帮助本科生理解铁路货检作业,弥补无法亲临现场的不足,完善其知识体系。

   (2)高速铁路能力计算与仿真系统

   高速铁路能力计算与仿真系统融合大数据分析与OpenTrack二次开发,提供路网可视化、能力指标计算、瓶颈识别与优化等模块化功能,满足多层级仿真需求。该系统能够协助运输决策部门进行能力测算和运输计划预演,以提升决策质量和运输计划的优化。

  (3)航运运行图系统一期

   航运运行图系统将铁路运行图推广至航运领域,设计了航运运行图的要素体系、技术标尺、统计指标和编制流程,具备多时空尺度运行图编制功能,助力航运数字化建设。

  (4)基于VR的丰西编组站认知实习系统

  基于VR技术的丰西编组站认知实习系统将虚拟现实技术引入实验教学,系统使用头戴式显示器和操纵杆,学生可以漫游虚拟编组站,学习设备信息,体验摘钩员、调车司机、调车区长的工作,进行模块化学习。

 (5)铁路编组站作业认知与操作实验平台

  铁路编组站作业认知与操作实验平台基于丰台西站原型,平台针对学生现场认知不足和实际操作限制,提供认知实验和作业过程仿真操作两大功能,通过仿真模拟和语音讲解,帮助学生熟悉作业系统操作,弥补知识空缺,完善知识体系。

 (6)基于数字孪生的高速铁路运输能力智能分析系统

  项目基于“数字孪生”与GIS技术,搭建适用于中国高速铁路能力要素智能分析系统,有效利用数据感知技术对线路、区间和车站的数据采集优势,设计实时循环迭代的调度命令备选集,搭建优化能力分析的模型框架,提高仿真精度、扩展展示维度。

  (7)列车自动控制综合实训平台硬件沙盘

   列车自动控制实训平台是一个模拟列车运行的仿真系统,由控制中心、车辆段、线路、列车、车站和轨旁设备组成,模拟CBTC模式下的ATS系统进路排列、列车追踪、站台控制和信号控制,具备信号故障模拟处置功能,采用软件仿真和实物演示,帮助学生熟悉信号控制和运营操作,具有高性价比和安全性,为学生和员工提供多专业、多岗位的实训。

  (8)人机轮询式高速铁路智能调度辅助决策系统

  人机轮询式高速铁路智能调度辅助决策系统,具备自然语言对话、题库教学、调度流程模拟演练以及知识库管理四大核心功能,通过场景化调度演练和动态知识库更新,有效解决了调度场景多样化、个性化需求难以满足以及教学资源不足等问题,为铁路职教培训、行业知识传播和调度辅助决策提供了一体化解决方案。

 (9)复杂场景动态演化模拟系统

  复杂场景动态演化模拟系统,宏观层面设计列车流有控-随机模型,建立列车追踪、列车延误传播、列车优化控制等模型;微观层面采用虚拟现实(VR)技术生成某特定场景,采集参与者在特定环境下的行为反应,从而对行人流模拟仿真提供基础参数支撑。系统能够模拟大客流下的火灾疏散与列车调整,实现多功能多角色实时互动,助力城市轨道交通管理部门在日常和特殊情况下调度决策。

   (10)面向服务水平提升的高速铁路列车运行调整系统

   面向服务水平提升的高速铁路列车运行调整系统集成了数据导入、延误信息处理、运行调整优化、能力分析以及方案比选等关键功能模块,能够在面对复杂运营环境与多样化调度需求时,快速优化列车运行图,实时提供相关服务水平指标及能力分析结果,适用于常规调度规划、应急处置以及中长期资源配置策略制定,支持运营方有效应对列车运行中的动态变化,提高整体运输效率与服务质量。

 

四、团队联系人及联系方式

联系人:崔赞扬

联系方式:zycui.bjtu.edu.cn