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十年科研攻关路

——杨辉团队获吴文俊人工智能技术发明一等奖的背后

2018/12/24 09:55   作者:卞晔  编辑:汪增泽   来源:江西日报

  时间不正点、速度快慢不匀、能耗较大……不仅是普通列车,即便是高铁,今天也面临着这些问题的困扰。而当下我省一个智能科技领域的研究成果,正在破解这一难题。

  12月9日,在业界享有“中国智能科技最高奖”之称的吴文俊人工智能科技奖,在苏州迎来了第八届颁奖典礼。典礼上,华东交通大学的杨辉教授团队凭借研究成果——“高速动车组节能优化运行关键技术及应用”脱颖而出,参评第一年便一举夺得吴文俊人工智能技术发明一等奖,也为江西拿到了目前在智能科技领域的最高奖项。日前,记者走近该团队,了解荣誉背后十年磨一剑的科研攻关之路。

   跨越:从稀土萃取到高铁

  在高校,一个学科带头人的作用毋庸置疑,杨辉是个很好的印证。

  说起杨辉如今研究的高铁智能化自动驾驶技术,不得不提一个跨越。其实在2008年之前,杨辉一直从事稀土萃取自动化研究。2004年,杨辉博士毕业后进入华东交大电气学院工作,学校“交通特色、轨道核心”的办学定位,和近年来国家高铁技术的迅猛发展引发了他的思考,让他萌生了将控制方法同步应用到高铁自动驾驶上的念头。“我学习的是自动化,其实技术和方法是相通的,只是应用背景和研究对象不同。”

  2008年5月,杨辉受邀提前乘坐体验了我国首条高铁——京津城际高铁。在感受高铁技术突飞猛进的同时,他发现高铁也存在不正点、鲜有考虑能耗、行进中不够匀速等瑕疵。“比如,列车进站到达的位置和站台标注车厢的位置经常有偏差。”他认为,这是人为操纵控制列车所无法避免的。

  与此同时,他在北京交通大学、西南交通大学等交通类高校调研中发现,此时高铁自动驾驶领域的研究尚是一片空白。一番思考后,从2008年开始,杨辉组建团队,决定立足新一代列车控制系统对智能化自动驾驶技术的需求,对关键技术进行攻关。

  科研的推进总是不易。2010年,已有部分研究成果的杨辉满怀信心,将相关课题再次申报国家自然科学基金项目,却第二次榜上无名。“2009年我们就申报了,但当时缺乏基础,等到一年后,我们的课题也有所进展,有的评委打的分数还挺高。”想不通的杨辉给一位相识的基金委员会工作人员发去了一封电子邮件,细数自己的理由和不解。没想到对方不久后就打来了电话:“你的课题一时无法突出,以及有的评委可能还没意识到这个课题的意义,这很正常。别灰心,继续完善课题,明年再参评。”对方的一番鼓励使杨辉重新鼓起了信心。

  果不其然,2011年,杨辉团队的“高速动车组模型辨识与多目标优化控制策略研究”成功获得国家自然科学基金项目,为团队的研究之路注入了强大动力。

   关键:采集上万组数据

  高铁运行速度快、距离长、环境条件变化大,要实现智能操作,必须以海量真实的列车运行数据作支撑,建立精确的模型。为此,从2009年至今,该团队师生们每年都要赴各地铁路局数十次,就为拿到高铁列车运行的第一手数据。

  团队主要成员之一、华东交大副教授李中奇,曾是杨辉的博士生,在攻读研究生前还曾是原哈尔滨铁路局的一名火车司机。2010年加入团队后,他的一项主要工作便是搜集数据。“主要是去各铁路局的机务段查数据,但不少数据机务段也读取不了,这时就得上车,高铁一边跑我们一边测。”李中奇说。但就算李中奇这般对火车熟悉的人,也曾发生过尴尬时刻。

  那是2012年一次在原济南铁路局出差时,李中奇和同事两人需要采集CRH380A动车组的数据。“CRH380A如今已是和谐号的主力车型,当时却是刚刚上线。我俩一上驾驶室就蒙了,不知道该从何下手。”李中奇坦言,第一次接触CRH380A的尴尬令他印象深刻。但让他喜出望外的是,第二天一早,当时的济南铁路局机务处处长便召集了包括总工程师在内的七八名技术骨干,和李中奇两人一同会商讨论这些数据的检测方法。“他们都是常年在一线的技术骨干,我从他们身上学到了不少新东西。”李中奇说。得到了解决方案,第三天,李中奇和同事再次登车,并随车从济南跑到了徐州,顺利拿到了列车的第一手数据。

  梅花香自苦寒来。近10年来,杨辉团队外出采集有效数据样本达上万组,所建立的模型经历了从单质点到多质点,再到多模式的过程。如今,该团队的列车运行控制算法研究已获得4个国家自然科学基金项目、5项专利,团队研发出了一套高铁辅助驾驶系统和一个模拟驾驶平台。在华东交大北校区的江西省先进控制与优化重点实验室内,便有一套仿真的高铁模拟驾驶平台,正是依靠它,已帮助中国铁路南昌局集团有限公司培训了数批高铁司机。

  “自动驾驶不可能完全脱离人工,希望通过研究能达到人机交互的效果,既减轻司机负担,又帮助列车更加正点、舒适、节能。”杨辉计划下一步,继续瞄准高铁和重载列车对智能化自动驾驶技术的需求,加快研究成果的转化应用,努力为中国高铁自主核心技术研发作出贡献。

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