[發明專利]地鐵交通流優化控制系統

在審

• 申請號: 201710900137.6
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN107776613A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 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：201510150772.8，發明創造名稱為《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系統及其控制方法。

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地鐵交通流優化控制系統，該系統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地鐵交通流優化控制系統，包括線路拓撲結構生成模塊、數據傳輸模塊、車載終端模塊、控制終端模塊以及軌跡監視模塊，軌跡監視模塊收集列車的狀態信息并提供給控制終端模塊；

所述控制終端模塊包括以下子模塊：

列車運行前無沖突軌跡生成模塊：根據列車計劃運行時刻表，首先建立列車動力學模型，然后依據列車運行沖突耦合點建立列車運行沖突預調配模型，最后生成無沖突列車運行軌跡；

列車運行中短期軌跡生成模塊：依據軌跡監視模塊提供的列車實時狀態信息，利用數據挖掘模型，推測未來時段內列車的運行軌跡；

列車運行態勢監控模塊：在每一采樣時刻t，基于列車的軌跡推測結果，當列車間有可能出現違反安全規則的狀況時,對其動態行為實施監控并為控制終端提供告警信息；

列車避撞軌跡優化模塊：當列車運行態勢監控模塊發出告警信息時，在滿足列車物理性能、區域容流約束和軌道交通調度規則的前提下，通過設定優化指標函數，采用自適應控制理論方法由控制終端模塊對列車運行軌跡進行魯棒雙層規劃，并通過數據傳輸模塊將規劃結果傳輸給車載終端模塊執行；列車避撞軌跡優化模塊包含內層規劃和外層規劃兩類規劃過程。

應用上述地鐵交通流優化控制系統的地鐵交通流優化控制方法，包括以下步驟：

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：