秦勇，張蜇

1.引言

鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和重大民生工程，是綜合交通運(yùn)輸體系的骨干和主要交通方式之一，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的地位和作用至關(guān)重要。截止2020年7月底，中國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)14.14萬公里，居世界第二；高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程3.6萬公里，居世界第一；中國(guó)“四縱四橫”的高速鐵路骨干網(wǎng)已經(jīng)全面建成。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組“復(fù)興號(hào)”實(shí)現(xiàn)時(shí)速350公里商業(yè)運(yùn)營(yíng)，樹立了世界高鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)的新標(biāo)桿。隨著我國(guó)“交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要”、“新基建”等國(guó)家戰(zhàn)略的確定和實(shí)施，鐵路將進(jìn)一步得到快速發(fā)展。

安全是鐵路運(yùn)營(yíng)的前提與保障，是鐵路日常管理和技術(shù)創(chuàng)新的永恒主題。特別是隨著世界范圍內(nèi)高速鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，列車的技術(shù)構(gòu)成愈來愈復(fù)雜、運(yùn)行工況強(qiáng)度愈來愈高，列車裝備本身的服役性能變化愈來愈快；列車運(yùn)行時(shí)與基礎(chǔ)設(shè)施的耦合作用關(guān)系愈來愈密切，故障傳播影響愈來愈強(qiáng)、范圍愈來愈廣，同時(shí)受自然環(huán)境、氣候?yàn)?zāi)害的影響愈來愈大；鐵路系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)過程及各環(huán)節(jié)均面臨著不確定性風(fēng)險(xiǎn)的巨大挑戰(zhàn)，各種風(fēng)險(xiǎn)直接影響鐵路運(yùn)營(yíng)的安全水平，甚至可能造成災(zāi)難性的后果。目前鐵路運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)主要受列車健康狀態(tài)、基礎(chǔ)設(shè)施服役狀態(tài)、周邊環(huán)境異常以及運(yùn)行整體系統(tǒng)安全性的影響，如何準(zhǔn)確掌握鐵路列車關(guān)鍵設(shè)備的健康狀態(tài)，全面獲取基礎(chǔ)設(shè)施與周邊環(huán)境的異常變化，系統(tǒng)分析列車運(yùn)行過程的整體風(fēng)險(xiǎn)，以及顯著降低列車裝備與運(yùn)行系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和有效管理運(yùn)營(yíng)過程各類風(fēng)險(xiǎn)，是目前研究的重點(diǎn)和鐵路現(xiàn)場(chǎng)管理部門面臨的最迫切問題，具有廣泛而深遠(yuǎn)的研究意義。

傳統(tǒng)的事件和事故驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)安全管理與經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)管控模式及技術(shù)已無法滿足技術(shù)、裝備、系統(tǒng)體系日益復(fù)雜和運(yùn)營(yíng)環(huán)境日益多變的現(xiàn)代鐵路運(yùn)營(yíng)安全管理需求，迫切需要構(gòu)建基于風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與有效管理的鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障的模式、理論、技術(shù)和系統(tǒng)裝備新體系，為鐵路運(yùn)營(yíng)安全管理向主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控新模式轉(zhuǎn)型提供理論和技術(shù)支撐。近年來，在物聯(lián)網(wǎng)、傳感器、大數(shù)據(jù)、人工智能、遙感遙測(cè)、機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展和賦能下，以全息化、立體化、智能化、一體化、預(yù)測(cè)性為主要特征的鐵路系統(tǒng)安全狀態(tài)獲取、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、預(yù)測(cè)預(yù)警、在途安全保障、主動(dòng)運(yùn)維和高效應(yīng)急處置已成為國(guó)內(nèi)外重要研究方向，正在變革著世界范圍內(nèi)鐵路運(yùn)營(yíng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)管理理論和技術(shù)體系。

2. 鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必要性分析

黨的“十九大”明確提出“交通強(qiáng)國(guó)”建設(shè)的發(fā)展戰(zhàn)略，為新時(shí)代交通發(fā)展指明了方向。構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化綜合交通體系成為建設(shè)的目標(biāo)，特別是把安全放在構(gòu)建現(xiàn)代化綜合交通體系首位。“交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行”將鐵路運(yùn)營(yíng)及其安全保障放在新時(shí)代現(xiàn)代化鐵路體系構(gòu)建的前提和首要位置，因此我們需要加強(qiáng)和提升鐵路運(yùn)營(yíng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控的研究，為鐵路可持續(xù)發(fā)展提供支撐。

列車是鐵路運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵載體，具有設(shè)備組成復(fù)雜、速度高、交路長(zhǎng)、頻次高、沖擊強(qiáng)、工況復(fù)雜、自然環(huán)境影響顯著以及維修成本高、事故后果嚴(yán)重等特點(diǎn)，其服役健康狀態(tài)深刻影響著鐵路運(yùn)營(yíng)的安全狀態(tài)，因此應(yīng)重點(diǎn)研究列車關(guān)鍵部件及系統(tǒng)級(jí)的在線感知、故障診斷、預(yù)測(cè)預(yù)警與健康管理，揭示在強(qiáng)干擾、非線性、變工況影響因素下的列車關(guān)鍵部件健康演化規(guī)律，分析在多部件相互影響作用關(guān)系下的列車系統(tǒng)級(jí)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)可靠性變化規(guī)律，是非常迫切和重要的。

同時(shí)，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)環(huán)境極其復(fù)雜, 跨越多個(gè)氣候帶且長(zhǎng)大交路多，基礎(chǔ)設(shè)施性能劣化、環(huán)境突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、異物侵限等多種因素大大增加了鐵路安全運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)。目前，面向列車運(yùn)行安全的基礎(chǔ)設(shè)施和周邊環(huán)境異常狀態(tài)識(shí)別分析技術(shù)手段還較為落后，監(jiān)測(cè)手段仍主要以人工為主、自動(dòng)監(jiān)測(cè)為輔的方式完成，僅具備局部、小范圍的運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)分析能力，狀態(tài)監(jiān)測(cè)范圍窄、監(jiān)測(cè)手段少、集成度不高、智能分析弱，尚未形成大范圍、立體化、多數(shù)據(jù)融合、智能化狀態(tài)感知、動(dòng)態(tài)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)警決策體系，難以滿足中國(guó)鐵路系統(tǒng)成網(wǎng)運(yùn)行條件下對(duì)全局、運(yùn)行過程中系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析的需求。此外，西部稀疏路網(wǎng)，包括已開始建設(shè)的川藏鐵路工程地質(zhì)復(fù)雜，具有氣候條件惡劣、自然災(zāi)害頻發(fā)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件惡劣等特點(diǎn)，現(xiàn)有的人工巡線和小范圍監(jiān)測(cè)分析的方式已經(jīng)越來越難以為繼。因此應(yīng)重點(diǎn)研究基礎(chǔ)設(shè)施及周邊環(huán)境異常狀態(tài)對(duì)列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的耦合作用，構(gòu)建基于空天車地一體化的列車運(yùn)行環(huán)境全方位風(fēng)險(xiǎn)感知體系，獲取運(yùn)行環(huán)境的大范圍多模態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)融合和大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上對(duì)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)，建立基于大數(shù)據(jù)與人工智能的鐵路運(yùn)行環(huán)境動(dòng)態(tài)分析方法，對(duì)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全保障具有重要的意義。

另外，在鐵路運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)防控方面，目前需重點(diǎn)防控設(shè)備設(shè)施的不良服役狀態(tài)和故障等突發(fā)事件影響下的鐵路非正常運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，降低鐵路設(shè)備發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)和突發(fā)事件后鐵路系統(tǒng)不正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。目前我國(guó)鐵路設(shè)備設(shè)施特別是列車系統(tǒng)還普遍采用“故障修”和“計(jì)劃修”的方式，容易產(chǎn)生各類過修或欠修的問題，導(dǎo)致運(yùn)維效率低、維修維護(hù)成本高，進(jìn)而產(chǎn)生列車運(yùn)用狀態(tài)不良，限制了移動(dòng)裝備和基礎(chǔ)設(shè)施正常能力的發(fā)揮，迫切需要向狀態(tài)修和預(yù)測(cè)性維修模式轉(zhuǎn)化。針對(duì)突發(fā)事件下的列車運(yùn)行過程，僅考慮安全緊急控制和晚點(diǎn)管控的方式已無法快速和有效的實(shí)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)急調(diào)度指揮。因此，應(yīng)重點(diǎn)研究結(jié)合預(yù)防性維修、機(jī)會(huì)維修及失效維修策略在內(nèi)的列車多部件維修優(yōu)化方法，基于突發(fā)事件風(fēng)險(xiǎn)分析的列車群應(yīng)急動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)化，是非常迫切和必要的。

鐵路行業(yè)面臨的安全難題如圖1所示，隨著鐵路運(yùn)營(yíng)技術(shù)、裝備、系統(tǒng)體系日益復(fù)雜和運(yùn)營(yíng)環(huán)境日益多變，鐵路運(yùn)營(yíng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控也向系統(tǒng)化、體系化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的事件和事故驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)安全管理與經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)管控模式及技術(shù)已無法滿足安全保障需求，迫切需要構(gòu)建基于風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與有效管理的鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障的模式、理論、技術(shù)和系統(tǒng)裝備新體系。新的模式和體系貫通鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全與風(fēng)險(xiǎn)防控理論、技術(shù)、裝備和應(yīng)用創(chuàng)新全鏈條，涉及到的基礎(chǔ)理論、前沿技術(shù)、先進(jìn)裝備和運(yùn)營(yíng)模式非常豐富，需要一個(gè)理論實(shí)踐相結(jié)合、產(chǎn)業(yè)鏈上下游貫通的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開展組織化、體系化的研究。但是，現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外本領(lǐng)域的工程中心或者重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室尚未形成如此完善的組織結(jié)構(gòu)，難以完成全新的鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控新模式的設(shè)計(jì)與研究。因此，迫切需要構(gòu)建鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控實(shí)驗(yàn)室，著力解決鐵路運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)主動(dòng)安全保障及風(fēng)險(xiǎn)防控領(lǐng)域的關(guān)鍵核心問題，在現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)-分析-管控理論基礎(chǔ)上，探索提出適用于我國(guó)鐵路特點(diǎn)、具有普適性的鐵路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)感知、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析和智能管控優(yōu)化的一體化理論方法和技術(shù)手段，提升預(yù)防和控制列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的能力，為實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)主動(dòng)安全保障提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)支撐，從而對(duì)保持我國(guó)在該領(lǐng)域的科技創(chuàng)新領(lǐng)先水平，具有重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義和工程價(jià)值。

因此，迫切需要建立鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，在列車裝備診斷預(yù)警與健康管理、列車運(yùn)行過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)管控等研究方向進(jìn)行原始創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，引領(lǐng)全球該領(lǐng)域理論與技術(shù)發(fā)展；建設(shè)國(guó)際一流的鐵路主動(dòng)安全保障研究實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提供先進(jìn)、完善的實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境；形成產(chǎn)學(xué)研用一體化協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制和創(chuàng)新生態(tài)，培養(yǎng)建立該領(lǐng)域國(guó)際一流的研究團(tuán)隊(duì)；建立具有行業(yè)凝聚力和影響力的一流國(guó)際學(xué)術(shù)交流機(jī)制，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)和技術(shù)影響力。通過以上“3個(gè)創(chuàng)新+3個(gè)一流”的建設(shè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，為建立和保持我國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位提供創(chuàng)新能力和成果支撐。

圖1：鐵路行業(yè)面臨的安全難題

3. 鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理機(jī)制

3.1實(shí)驗(yàn)室組織架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室面向鐵路行業(yè)安全應(yīng)用基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究，以北京交通大學(xué)為依托單位，聯(lián)合同濟(jì)大學(xué)、中車四方、中車長(zhǎng)客、京滬高鐵以及北京希電等行業(yè)優(yōu)勢(shì)高校和企業(yè)，形成理論實(shí)踐相結(jié)合、產(chǎn)業(yè)鏈上下游貫通的聯(lián)合體，如圖2所示。

圖2：實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合體架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室實(shí)行依托單位領(lǐng)導(dǎo)下、學(xué)術(shù)委員會(huì)監(jiān)督下的主任負(fù)責(zé)制。實(shí)驗(yàn)室組織架構(gòu)如圖3所示。實(shí)驗(yàn)室設(shè)置3個(gè)研究方向，每個(gè)方向設(shè)方向帶頭人2名，均為本領(lǐng)域領(lǐng)軍人才，主持研究方向的科學(xué)研究、人才培養(yǎng)和國(guó)際合作交流等工作，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理具有建議權(quán)和監(jiān)督權(quán)。

 

圖3：實(shí)驗(yàn)室組織架構(gòu)

3.2實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部規(guī)章制度建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室在遵守國(guó)家和申報(bào)單位相關(guān)規(guī)章制度的前提下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展目標(biāo)和發(fā)展需求，堅(jiān)持“開放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的運(yùn)行和管理原則，不斷探索國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的管理機(jī)制體制，在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究、國(guó)際合作交流、人才培養(yǎng)、人員管理、實(shí)驗(yàn)室安全等方面，建立完善的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部規(guī)章制度體系。實(shí)驗(yàn)室管理做到了有章可依，按章辦事，保證了實(shí)驗(yàn)室管理工作的科學(xué)化、民主化、制度化、規(guī)范化。

3.3實(shí)驗(yàn)室合作研究機(jī)制

實(shí)驗(yàn)室對(duì)接鐵路運(yùn)營(yíng)安全發(fā)展的重大需求，充分發(fā)揮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究、人才和隊(duì)伍建設(shè)的職責(zé)和優(yōu)勢(shì)作用，不斷完善產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制，積極對(duì)接產(chǎn)業(yè)界，與企業(yè)形成多層次、深度、長(zhǎng)期合作研究機(jī)制。企業(yè)參與實(shí)驗(yàn)室從研究方向確立、科學(xué)問題凝練、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、先進(jìn)系統(tǒng)和裝備研發(fā)、成果應(yīng)用推廣的全過程中。建立“聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享”的良性的共生體制。

4.鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成效

目前，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在列車在途服役狀態(tài)全息化智能感知、診斷和預(yù)警理論及關(guān)鍵技術(shù)方面，創(chuàng)建了基于安全域的列車關(guān)鍵部件智能故障診斷方法，解決了低信噪比信號(hào)增強(qiáng)、多元特征提取、復(fù)雜工況高精度故障診斷難題。攻克了列車關(guān)鍵設(shè)備隱患挖掘與基于狀態(tài)的預(yù)測(cè)性維修決策優(yōu)化技術(shù)。主要研制的系統(tǒng)裝備部署于750列CRH380系列高速列車，廣州/北京等地鐵列車；出口馬來西亞、南非、塞爾維亞等國(guó)的動(dòng)車組與電力機(jī)車，典型隱患評(píng)估準(zhǔn)確率達(dá)92%，使用壽命延長(zhǎng)10%，運(yùn)維成本降低25%。成果如圖4所示。

圖4列車在途服役狀態(tài)全息化智能感知、診斷和預(yù)警理論及關(guān)鍵技術(shù)

在軌道交通系統(tǒng)全局安全行為管控一體化方法體系方面，創(chuàng)建提出了基于空天（無人機(jī)/衛(wèi)星）車地一體化網(wǎng)絡(luò)的鐵路運(yùn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，提出了鐵路突發(fā)事件影響分析與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)測(cè)方法，構(gòu)建了基于深度學(xué)習(xí)的乘客行為感知技術(shù)；形成了軌道交通系統(tǒng)安全監(jiān)控大數(shù)據(jù)中心技術(shù)架構(gòu)，搭建了面向全國(guó)鐵路的鐵路應(yīng)急指揮決策支撐平臺(tái)，北京廣州等超大城市的軌道交通網(wǎng)應(yīng)急處置指揮平臺(tái)。該成果如圖5所示。

圖5軌道交通系統(tǒng)全局安全行為管控一體化方法體系

5.鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展規(guī)劃

本實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持需求牽引、問題聚焦的原則，主要圍繞列車服役安全、列車運(yùn)行安全以及風(fēng)險(xiǎn)管控三大技術(shù)挑戰(zhàn)，解決三大科學(xué)問題，一是高速列車復(fù)雜工況下關(guān)鍵部件服役狀態(tài)非線性、快速變化規(guī)律；二是復(fù)雜環(huán)境影響下鐵路系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)成因、相互作用關(guān)系及影響演化規(guī)律；三是突發(fā)事件成因與影響傳播機(jī)理和應(yīng)急處置資源配置與調(diào)控機(jī)制。

5.1列車服役狀態(tài)全息化智能感知診斷與健康管理

在列車服役狀態(tài)全息化智能感知診斷與健康管理方面，未來主要聚焦監(jiān)控對(duì)象非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的盲源分析、特征選取與高維處理方法，獲取對(duì)象服役狀態(tài)的全過程有效信息表達(dá)，研究基于譜相關(guān)、熵相關(guān)的周期平穩(wěn)隨機(jī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的故障信號(hào)重建和早期微弱故障智能診斷方法，研究基于自適應(yīng)隨機(jī)過程預(yù)測(cè)與機(jī)器學(xué)習(xí)的設(shè)備性能退化預(yù)測(cè)預(yù)警分析方法，研究基于3D圖像與深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵部件磨損與異常智能檢測(cè)方法，研究提出高速列車系統(tǒng)健康指數(shù)及其預(yù)測(cè)分析算法，研究基于復(fù)雜耦合網(wǎng)絡(luò)的高速列車系統(tǒng)多態(tài)網(wǎng)絡(luò)可靠性模型及實(shí)時(shí)可靠性計(jì)算方法，研究基于模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的列車系統(tǒng)健康態(tài)勢(shì)綜合評(píng)估與預(yù)警方法。

5.2空天車地一體化列車運(yùn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)感知與動(dòng)態(tài)分析

在空天車地一體化列車運(yùn)行環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)感知與動(dòng)態(tài)分析方面，未來研究聚焦于基于空天車地一體化的高鐵工供電基礎(chǔ)設(shè)施完好性檢測(cè)技術(shù)，研究鐵路沿線工供電基礎(chǔ)設(shè)施全天候立體感知數(shù)據(jù)融合方法，研究基于深度學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)設(shè)施小目標(biāo)缺陷智能識(shí)別模型，研究基礎(chǔ)設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)態(tài)勢(shì)分析及預(yù)測(cè)預(yù)警方法，研究建立不同運(yùn)行環(huán)境致災(zāi)要素作用下鐵路運(yùn)行動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估模型，研究基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的環(huán)境災(zāi)害作用下鐵路系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)生成和傳播分析模型，研究基于“端-邊-云”的鐵路運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)協(xié)同計(jì)算、跨尺度融合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和協(xié)同決策方法。

5.3 大規(guī)模路網(wǎng)的鐵路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)智能管控

在面向大規(guī)模路網(wǎng)的鐵路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)智能管控方面，實(shí)驗(yàn)室將研究基于狀態(tài)的列車單部件預(yù)測(cè)性維修方法，研究基于狀態(tài)與相關(guān)性的多部件預(yù)防性機(jī)會(huì)維修集成策略優(yōu)化模型，研究提出多部件在線維修優(yōu)化快速求解算法，研究基于虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)字孿生的維修決策支持技術(shù)，研究突發(fā)事件下列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)影響分析模型，研究基于列車運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的突發(fā)事件下列車安全指揮調(diào)度模型，研究考慮突發(fā)情況的彈性列車群運(yùn)行計(jì)劃生成優(yōu)化方法，研究大規(guī)模應(yīng)急情況下區(qū)域路網(wǎng)列車群協(xié)同調(diào)度優(yōu)化方法。

通過以上研究，實(shí)驗(yàn)室在未來五年將提出列車關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)部件服役狀態(tài)高精準(zhǔn)感知與診斷、列車系統(tǒng)健康評(píng)估與壽命預(yù)測(cè)、基于空車地一體化的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施服役狀態(tài)與周邊環(huán)境檢測(cè)、鐵路路網(wǎng)安全脆弱性評(píng)估、考慮相關(guān)性的列車多部件預(yù)測(cè)性維修以及突發(fā)事件下列車應(yīng)急調(diào)度動(dòng)態(tài)優(yōu)化等理論模型；在此基礎(chǔ)上突破相關(guān)核心關(guān)鍵技術(shù)，研制形成列車關(guān)鍵部件早期故障診斷與全過程健康管理、空車地一體化的列車運(yùn)行環(huán)境智能巡檢、列車多部件預(yù)測(cè)性維修決策支持、突發(fā)事件影響下路網(wǎng)列車群運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與應(yīng)急指揮調(diào)度等系統(tǒng)，構(gòu)建出鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控理論與技術(shù)體系裝備。

6.結(jié)論

通過鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，將為我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)主動(dòng)安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控提供理論、技術(shù)支撐體系和平臺(tái)，在鐵路運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的全息獲取、辨識(shí)診斷、預(yù)測(cè)預(yù)警、在途安全保障、主動(dòng)運(yùn)維和高效應(yīng)急處置等關(guān)鍵研究方向取得標(biāo)志性原創(chuàng)成果，為新型鐵路主動(dòng)安全保障管理模式的建立和轉(zhuǎn)換提供支撐。將為該領(lǐng)域建立一支穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同、多學(xué)科交融、創(chuàng)新鏈完整的研發(fā)隊(duì)伍，在鐵路主動(dòng)安全保障領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛而重要的影響，培養(yǎng)大批優(yōu)秀科研人員和工程技術(shù)人才，為保持我國(guó)在該領(lǐng)域的持續(xù)創(chuàng)新和國(guó)際領(lǐng)先奠定了以人才為核心的創(chuàng)新能力基礎(chǔ)。將融入并支撐建立該領(lǐng)域的全球科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，掌握全球科技競(jìng)爭(zhēng)先機(jī)，搶占全球鐵路科技創(chuàng)新戰(zhàn)略制高點(diǎn)，提高該領(lǐng)域我國(guó)鐵路科技創(chuàng)新的全球化水平和國(guó)際影響力。