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該平臺(tái)是以成都地鐵實(shí)際運(yùn)營線路為背景，采用國際最新城市軌道交通調(diào)度指揮架構(gòu)研究開發(fā)的調(diào)度指揮仿真平臺(tái)，包含了基于CBTC的列車智能控制、ATS線路設(shè)備控制、運(yùn)行計(jì)劃自動(dòng)執(zhí)行及調(diào)整、軌旁應(yīng)答器模擬、城市軌道交通列車牽引計(jì)算、車輛段作業(yè)組織等理論、方法與技術(shù)，同時(shí)兼容傳統(tǒng)軌道電路調(diào)度監(jiān)督及指揮模式。該平臺(tái)可在純軟件環(huán)境下真實(shí)的模擬城市軌道交通運(yùn)輸組織與調(diào)度指揮過程，從而實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、高精度的城市軌道交通線路設(shè)備適應(yīng)性分析、通過能力分析、客運(yùn)能力分析等，在地鐵線路規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)營全過程均具有很高的實(shí)用價(jià)值。

本成果來自有重大應(yīng)用前景的橫向項(xiàng)目，目前處于研發(fā)階段，獲國家發(fā)明專利授權(quán)，擁有完全自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。針對目前城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流導(dǎo)致的對鋼筋混凝土金屬結(jié)構(gòu)物、埋地管線等的腐蝕問題及對乘客安全的威脅，提出城市軌道交通交流牽引供電系統(tǒng)，徹底消除地鐵雜散電流危害，實(shí)現(xiàn)長距離、大容量、無分相供電，具有安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、拓展性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以直接利用（鄰車吸收或 回饋電網(wǎng)）再生制動(dòng)電能，使節(jié)能最大化，最大可達(dá)35%，而現(xiàn)行直流供電望塵莫及。

本軟件針對城市軌道交通供電系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)建模，對由主變電所、中壓網(wǎng)、牽引變電所、牽引降壓混合變電所、降壓變電所、直流接觸網(wǎng)、機(jī)車和軌道等組成的整個(gè)牽引供電系統(tǒng)，結(jié)合全線列車運(yùn)行圖表，進(jìn)行計(jì)算并獲得穩(wěn)態(tài)時(shí)各個(gè)電氣設(shè)備上的電壓和電流?？煞抡娉鞘熊壍澜煌ü╇娤到y(tǒng)的絕大部分電氣特性。可進(jìn)行供電能力校驗(yàn)，過負(fù)荷校驗(yàn)，短路校驗(yàn)、再生能量利用率統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。

此項(xiàng)目具有面向城市交通信號(hào)控制裝備的“軟件和信息服務(wù)業(yè)”特征的技術(shù)屬性。即城市交通信號(hào)自組織控制理論與裝備開發(fā)技術(shù)。 為解決傳統(tǒng)自上而下的城市交通信號(hào)控制方法帶來的理論難題（如圖所示）: (1)動(dòng)態(tài)特性的非線性、 (2)狀態(tài)參數(shù)的時(shí)變性、(3)系統(tǒng)邊界的開放性、(4)動(dòng)力系統(tǒng)的高階性、(5)相鄰路口的耦合性、 (6)信號(hào)控制的實(shí)時(shí)性等系統(tǒng)屬性，造成的無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性控制的難題。 為此，針對具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的城市交通信號(hào)控制問題，項(xiàng)目在國內(nèi)首次提出“城市交通信號(hào)自下而上自組織控制理論”（如圖2所示）。即通過賦于相鄰路口的自組織屬性，可大幅度減少其控制系統(tǒng)自由度和復(fù)雜性。在快速、實(shí)時(shí)控制的假設(shè)前提下，使其信號(hào)控制由原來的開放性、大自由度、不確定性問題，改變?yōu)榉情_放性、小自由度、確定性問題。

TJSIG 系統(tǒng)軟件是我國第一套自行研制開發(fā)的用于城市道路交通設(shè)計(jì)和交叉口信號(hào) 配時(shí)優(yōu)化并給出完備數(shù)據(jù)分析的軟件。該系統(tǒng)基于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目研究成果，集 交通設(shè)計(jì)理論、交通信號(hào)控制理論和交通系統(tǒng)評(píng)價(jià)理論于一體，既適用于新建道路交叉 口的交通設(shè)計(jì)、通行能力和服務(wù)水平的評(píng)估與分析；又可對既有交叉口進(jìn)行評(píng)價(jià)和改善， 為城建設(shè)計(jì)和交通管理部門提供必要的決策支持，徹底改變傳統(tǒng)交通設(shè)計(jì)和信號(hào)配時(shí)工 作的枯燥繁瑣。 TJSIG 能夠動(dòng)態(tài)生成交叉口交通設(shè)計(jì)簡圖和信號(hào)配時(shí)相位相序參數(shù)圖，具有空間設(shè) 計(jì)與時(shí)間設(shè)計(jì)雙重優(yōu)化與互反饋功能；支持“相位搭接嵌套”并允許用戶根據(jù)交通需求 定制相序；充分考慮我國混合交通條件下自行車與行人的通行安全與效率；預(yù)留了公交 優(yōu)先與控制模塊接口；兼具方案優(yōu)化生成和既定方案評(píng)價(jià)的雙重功能；提供六種優(yōu)化目 標(biāo)函數(shù)；提供多達(dá)九種交叉口設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析報(bào)表。

1. 痛點(diǎn)問題 城軌交通是城市最大耗電行業(yè)之一，截止2020年底全國有45個(gè)城市開通了城軌交通線路244條，線路總長度7969.7公里,年耗電量172.4億千瓦時(shí)，其中牽引能耗占比高，達(dá)到84億千瓦時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)城軌交通行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，必須從現(xiàn)有的城軌牽引供電系統(tǒng)給出解決方案，以應(yīng)對城軌交通面臨的行車密度大、節(jié)能減碳任務(wù)重、供電可靠性要求高等諸多挑戰(zhàn)。 城軌牽引供電系統(tǒng)的核心裝備是連接城市交流配電網(wǎng)與城軌直流牽引網(wǎng)的“交流-直流”電力電子變流器及其運(yùn)行控制系統(tǒng)。目前國內(nèi)外仍主要采用基于二極管整流機(jī)組變流器和以運(yùn)行狀態(tài)靜態(tài)監(jiān)視為主的電力監(jiān)控。這種傳統(tǒng)技術(shù)方案因缺乏管控能力對城市配電網(wǎng)依賴性強(qiáng)，存在外電源布點(diǎn)密集和選址困難問題，而外電源建設(shè)導(dǎo)致一次性投資劇增（7000~10000萬元/個(gè)），并且會(huì)占用大量城市用地和空間；因?yàn)榱熊囶l繁啟停沖擊導(dǎo)致配電網(wǎng)和牽引系統(tǒng)設(shè)備利用率低，存在依靠高成本的過度裕量來換取系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行問題；因?yàn)槿鄙賹ο到y(tǒng)能效的主動(dòng)調(diào)度控制、牽引供電電壓波動(dòng)劇烈、牽引網(wǎng)能量粗放式分布，導(dǎo)致列車再生制動(dòng)能量無法在牽引系統(tǒng)內(nèi)部高比例利用、大規(guī)模光伏接入和消納困難，存在牽引供電系統(tǒng)內(nèi)部降耗減碳困難問題。 2. 解決方案 基于全控型雙向變流器和智能協(xié)同控制的柔性直流新一代牽引供電技術(shù)，具有靈活調(diào)控牽引供電系統(tǒng)能量、主動(dòng)響應(yīng)城市配電網(wǎng)需求的能力，從根本上改變牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)制，為系統(tǒng)性解決牽引供電系統(tǒng)痼疾、牽引供電系統(tǒng)和城市配電網(wǎng)互聯(lián)互動(dòng)提供了基礎(chǔ)和平臺(tái)。

本成果來自有重大應(yīng)用前景的橫向項(xiàng)目。城市軌道交通列車運(yùn)行圖編制系統(tǒng)已應(yīng)用于中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司交通規(guī)劃研究院，且作為生產(chǎn)系統(tǒng)在蘇州、哈爾濱地鐵運(yùn)營中采用。該系統(tǒng)主要由列車運(yùn)行圖數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、列車運(yùn)行圖及車底交路圖編制調(diào)整子系統(tǒng)、列車運(yùn)行圖及車底交路圖繪制子系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)鋪畫城市軌道交通列車運(yùn)行圖和城市軌道交通列車運(yùn)行組織方案設(shè)計(jì)，能有效提高編圖的質(zhì)量和效率。

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該項(xiàng)成果應(yīng)用于諸如機(jī)動(dòng)車跟馳、換道和并道的交通仿真模型，目前隨著交通管理以及新的交通信息感知技術(shù)的發(fā)展，交通檢測器布設(shè)不斷增加，交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)模急劇加大，交通大數(shù)據(jù)時(shí)代已經(jīng)到來，在這樣大數(shù)據(jù)的時(shí)代的背景下，運(yùn)用新技術(shù)手段構(gòu)建道路交通仿真技術(shù)體系，將是我國智能交通發(fā)展的一個(gè)重要的方向。 項(xiàng)目首先是研究人類行為模式與交通擁堵的關(guān)系。其次，建立城市交通網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型結(jié)合人類行為規(guī)律和人口分布模型最終建立城市交通擁堵模型。最后，構(gòu)建基于人類動(dòng)力學(xué)的城市交通仿真平臺(tái)。交通仿真平臺(tái)包含交通地圖編輯工具和分布式微觀交通仿真系統(tǒng)兩部分組成，硬件設(shè)備要求1臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器運(yùn)行交通仿真數(shù)據(jù)庫；1臺(tái)臺(tái)式機(jī)運(yùn)行交通仿真平臺(tái)總控端系統(tǒng)；若干臺(tái)臺(tái)式機(jī)運(yùn)行仿真端仿真系統(tǒng)。 運(yùn)行仿真平臺(tái)總控端系統(tǒng)的1臺(tái)機(jī)器安置在監(jiān)控中心；運(yùn)行仿真平臺(tái)仿真端系統(tǒng)的若干臺(tái)機(jī)器安置在計(jì)算中心；運(yùn)行仿真數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的1臺(tái)機(jī)器安置在數(shù)據(jù)中心。 展示內(nèi)容如下： 微觀交通仿真平臺(tái)由地圖編輯工具、總控端系統(tǒng)和仿真端系統(tǒng)組成； 使用地圖編輯工具繪制仿真交通地圖，導(dǎo)入總控端系統(tǒng)； 由總控端系統(tǒng)創(chuàng)建仿真任務(wù)，并且發(fā)送至已經(jīng)上線的仿真端設(shè)備，總控端開始仿真任務(wù)，命令發(fā)送至仿真端，仿真端推進(jìn)仿真計(jì)算，總控端能夠?qū)Ψ抡娑说姆抡孢M(jìn)行控制。能夠完成暫停、恢復(fù)、停止等操作； 仿真端將每一仿真步計(jì)算的數(shù)據(jù)保存到仿真數(shù)據(jù)庫中； 總控端可以利用仿真數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行交通狀況分析。