[發明專利]一種基于魯棒策略的地鐵交通流優化控制方法

在審

• 申請號: 201710078412.0
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN106828545A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 韓云祥;黃曉瓊
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B61L27/00
• 分類號: B61L27/00;G06F17/50
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司32214
• 代理人: 陳曉君

本申請是申請號為：201510150696.0，發明創造名稱為《一種地鐵交通流優化控制方法》，申請日為：2015年3月31日的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種地鐵交通流優化控制方法，尤其涉及一種基于魯棒策略的雙層地鐵交通流優化控制方法。

背景技術

隨著我國大中城市規模的日益擴大，城市交通系統面臨著越來越大的壓力，大力發展軌道交通系統成為解決城市交通擁塞的重要手段。國家“十一五”規劃綱要指出，有條件的大城市和城市群地區要把軌道交通作為優先發展領域。我國正經歷一個前所未有的軌道交通發展高峰期，一些城市已由線的建設轉向了網的建設，城市軌道交通網絡已逐步形成。在軌道交通網絡和列車流密集的復雜區域，仍然采用列車運行計劃結合基于主觀經驗的列車間隔調配方式逐漸顯示出其落后性，具體表現在：(1)列車運行計劃時刻表的制定并未考慮到各種隨機因素的影響，容易造成交通流戰術管理擁擠，降低交通系統運行的安全性；(2)列車調度工作側重于保持單個列車間的安全間隔，尚未上升到對列車流進行戰略管理的宏觀層面；(3)列車調配過程多依賴于一線調度人員的主觀經驗，調配時機的選擇隨意性較大，缺乏科學理論支撐；(4)調度人員所運用的調配手段較少考慮到外界干擾因素的影響，列車調配方案的魯棒性和可用性較差。

已有文獻資料的討論對象多針對長途鐵路運輸，而針對大流量、高密度和小間隔運行條件下的城市地鐵交通系統的科學調控方案尚缺乏系統設計。復雜路網運行條件下的列車協調控制方案在戰略層面上需要對區域內交通網絡上單列車的運行狀態進行推算和優化，并對由多個列車構成的交通流實施協同規劃；在預戰術層面上通過有效的監控機制調整交通網絡上部分區域的關鍵運行參數來解決擁塞問題，并保證該區域中所有列車的運行效率；在戰術層面上則根據關鍵運行參數來調整相關列車的運行狀態，獲取單列車軌跡優化方案，將列車的間隔管理從固定的人工方式轉變為考慮列車性能、調度規則和外界環境等因素在內的可變的“微觀-宏觀-中觀-微觀”間隔控制方式。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種魯棒性和可用性較好的基于魯棒策略的地鐵交通流優化控制方法，該方法可增強調配方案制定的學科性且可有效防止地鐵列車運行沖突。

實現本發明目的的技術方案是提供一種基于魯棒策略的地鐵交通流優化控制方法，包括如下步驟：

步驟A、根據各個列車的計劃運行參數，生成軌道交通網絡的拓撲結構圖；

步驟B、基于步驟A所構建的軌道交通網絡的拓撲結構圖，分析列車流的可控性和敏感性二類特性；

步驟C、根據各個列車的計劃運行參數，在構建列車動力學模型的基礎上，依據列車運行沖突耦合點建立列車運行沖突預調配模型，生成多列車無沖突運行軌跡；

步驟D、在每一采樣時刻t，基于列車當前的運行狀態和歷史位置觀測序列，對列車未來某時刻的行進位置進行預測；其具體過程如下：

步驟D1、列車軌跡數據預處理，以列車在起始站的停靠位置為坐標原點，在每一采樣時刻，依據所獲取的列車原始離散二維位置序列x＝[x₁,x₂,...,x_n]和y＝[y₁,y₂,...,y_n]，采用一階差分方法對其進行處理獲取新的列車離散位置序列△x＝[△x₁,△x₂,...,△x_n-1]和△y＝[△y₁,△y₂,...,△y_n-1],其中△x_i＝x_i+1-x_i,△y_i＝y_i+1-y_i(i＝1,2,...,n-1)；

步驟D2、對列車軌跡數據聚類，對處理后新的列車離散二維位置序列△x和△y，通過設定聚類個數M'，采用K-means聚類算法分別對其進行聚類；