The present invention relates to a real-time prediction method of subway train trajectory based on robust strategy, which includes the following steps: firstly, according to the planned operation parameters of each train, the topological structure diagram of rail transit network is generated; secondly, based on the topological structure diagram, the controllability and sensitivity of train flow are analyzed; secondly, according to the planned operation parameters of each train, the multi-train conflict-free trajectory is generated; Then at each sampling time, based on the current running state and historical position observation sequence of the train, the traveling position of the train at a certain time in the future is predicted. This method has a high accuracy in track prediction of Metro trains.
【技术实现步骤摘要】
基于鲁棒策略的地铁列车轨迹的实时预测方法本申请是申请号为:201510150289.X,专利技术创造名称为《地铁列车轨迹的实时预测方法》,申请日为:2015年3月31日的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种地铁列车轨迹的实时预测方法,尤其涉及一种基于鲁棒策略的地铁列车轨迹的实时预测方法。
技术介绍
随着我国大中城市规模的日益扩大,城市交通系统面临着越来越大的压力,大力发展轨道交通系统成为解决城市交通拥塞的重要手段。国家“十一五”规划纲要指出,有条件的大城市和城市群地区要把轨道交通作为优先发展领域。我国正经历一个前所未有的轨道交通发展高峰期,一些城市已由线的建设转向了网的建设,城市轨道交通网络已逐步形成。在轨道交通网络和列车流密集的复杂区域,仍然采用列车运行计划结合基于主观经验的列车间隔调配方式逐渐显示出其落后性,具体表现在:(1)列车运行计划时刻表的制定并未考虑到各种随机因素的影响,容易造成交通流战术管理拥挤,降低交通系统运行的安全性;(2)列车调度工作侧重于保持单个列车间的安全间隔,尚未上升到对列车流进行战略管理的宏观层面;(3)列车调配过程多依赖于一线调度人员的主观经验,调配时机的选择随意性较大,缺乏科学理论支撑;(4)调度人员所运用的调配手段较少考虑到外界干扰因素的影响,列车调配方案的鲁棒性和可用性较差。已有文献资料的讨论对象多针对长途铁路运输,而针对大流量、高密度和小间隔运行条件下的城市地铁交通系统的科学调控方案尚缺乏系统设计。复杂路网运行条件下的列车协调控制方案在战略层面上需要对区域内交通网络上单列车的运行状态进行推算和优化,并对由多 ...
【技术保护点】
1.一种基于鲁棒策略的地铁列车轨迹的实时预测方法,其特征在于包括如下步骤:步骤A、根据各个列车的计划运行参数,生成轨道交通网络的拓扑结构图;步骤B、基于步骤A所构建的轨道交通网络的拓扑结构图,分析列车流的可控性和敏感性二类特性;步骤C、根据各个列车的计划运行参数,在构建列车动力学模型的基础上,依据列车运行冲突耦合点建立列车运行冲突预调配模型,生成多列车无冲突运行轨迹;具体过程如下:步骤C1、列车状态转移建模,列车沿轨道交通路网运行的过程表现为在站点间的动态切换过程,根据列车运行计划中的站点设置,建立单个列车在不同站点间切换转移的Petri网模型:E=(g,G,Pre,Post,m)为列车路段转移模型,其中g表示站点间各子路段,G表示列车运行速度状态参数的转换点,Pre和Post分别表示各子路段和站点间的前后向连接关系,
【技术特征摘要】
1.一种基于鲁棒策略的地铁列车轨迹的实时预测方法,其特征在于包括如下步骤:步骤A、根据各个列车的计划运行参数,生成轨道交通网络的拓扑结构图;步骤B、基于步骤A所构建的轨道交通网络的拓扑结构图,分析列车流的可控性和敏感性二类特性;步骤C、根据各个列车的计划运行参数,在构建列车动力学模型的基础上,依据列车运行冲突耦合点建立列车运行冲突预调配模型,生成多列车无冲突运行轨迹;具体过程如下:步骤C1、列车状态转移建模,列车沿轨道交通路网运行的过程表现为在站点间的动态切换过程,根据列车运行计划中的站点设置,建立单个列车在不同站点间切换转移的Petri网模型:E=(g,G,Pre,Post,m)为列车路段转移模型,其中g表示站点间各子路段,G表示列车运行速度状态参数的转换点,Pre和Post分别表示各子路段和站点间的前后向连接关系,表示列车所处的运行路段,其中m表示模型标识,Z+表示正整数集合;步骤C2、列车全运行剖面混杂系统建模,将列车在站点间的运行视为连续过程,从列车的受力情形出发,依据能量模型推导列车在不同运行阶段的动力学方程,结合外界干扰因素,建立关于列车在某一运行阶段速度vG的映射函数vG=λ(T1,T2,H,R,α),其中T1、T2、H、R和α分别表示列车牵引力、列车制动力、列车阻力、列车重力和列车状态随机波动参数;步骤C3、采用混杂仿真的方式推测求解列车轨迹,通过将时间细分,利用状态连续变化的特性递推求解任意时刻列车在某一运行阶段距初始停靠位置点的距离,其中J0为初始时刻列车距初始停靠位置点的航程,△τ为时间窗的数值,J(τ)为τ时刻列车距初始停靠位置点的路程,由此可以推测得到单列车轨迹;步骤C4、列车在站时间概率分布函数建模,针对特定运行线路,通过调取列车在各车站的停站时间数据,获取不同线路不同站点条件下列车的停站时间概率分布;步骤C5、多列车耦合的无冲突鲁棒轨迹调配,根据各列车预达冲突点的时间,通过时段划分,在每一采样时刻t,在融入随机因子的前提下,按照调度规则对冲突点附近不满足安全间隔要求的列车轨迹实施鲁棒二次规划;步骤D、在每一采样时刻t,基于列车当前的运行状态和历史位置观测序列,对列车未来某时刻的行进位置进行预测;其具体过程如下:步骤D1、列车轨迹数据预处理,以列车在起始站的停靠位置为坐标原点,在每一采样时刻,依据所获取的列车原始离散二维位置序列x=[x1,x2,...,xn]和y=[y1,y2,...,yn],采用一阶差分方法对其进行处理获取新的列车离散位置序列△x=[△x1,△x2,...,△xn-1]和△y=[△y1,△y2,...,△yn-1],其中△xi=xi+1-xi,△yi=yi+1-yi(i=1,2,...,n-1);步骤D2、对列车轨迹数据聚类,对处理后新的列车离散二维位置序列△x和△y,通过设定聚类个数M',采用遗传聚类算法分别对其进行聚类;步骤D3、对聚类后的列车轨迹数据利用隐马尔科夫模型...
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