小安全間隔；
[0105] 步驟E3、基于人-機(jī)系統(tǒng)理論和復(fù)雜系統(tǒng)遞階控制原理，根據(jù)列車運(yùn)行模式，構(gòu)建 人在環(huán)路的列車實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)制，保證系統(tǒng)的運(yùn)行處于安全可達(dá)集內(nèi)，設(shè)計(jì)從沖突到?jīng)_突解 脫手段的離散監(jiān)控器，當(dāng)觀測器的離散觀測向量表明安全規(guī)則集會被違反時(shí)，立刻發(fā)出相 應(yīng)的告警信息。
[0106] 步驟F、見圖4,當(dāng)告警信息出現(xiàn)時(shí)，在滿足列車物理性能、區(qū)域容流約束和軌道交 通調(diào)度規(guī)則的前提下，通過設(shè)定優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)，采用自適應(yīng)控制理論方法對列車運(yùn)行軌跡 進(jìn)行魯棒雙層規(guī)劃，并將規(guī)劃結(jié)果傳輸給各列車，各列車接收并執(zhí)行列車避撞指令直至各 列車均到達(dá)其解脫終點(diǎn)；其具體過程如下：
[0107] 步驟F1、基于步驟B3和步驟E3的分析結(jié)果，確定具體所采取的交通流調(diào)控措施， 包括調(diào)整列車的運(yùn)行速度和/或調(diào)整列車在站時(shí)間兩類措施，以及采用以上調(diào)控措施的具 體地點(diǎn)和時(shí)機(jī)；
[0108] 步驟F2、設(shè)定列車避撞規(guī)劃的終止參考點(diǎn)位置P、避撞策略控制時(shí)域Θ、軌跡預(yù)測 時(shí)域T ;
[0109] 終止參考點(diǎn)位置P為列車的下一個(gè)停站站點(diǎn)，參數(shù)Θ的值為300秒，T的值為300 秒；
[0110] 步驟F3、運(yùn)行沖突解脫過程建模，將軌道交通網(wǎng)絡(luò)上列車間的運(yùn)行沖突解脫視為 基于宏觀和微觀層面的內(nèi)外雙重規(guī)劃問題，見圖5
表示外層規(guī)劃模 型，即軌道交通路網(wǎng)上列車流流量-密度配置問題，
表示內(nèi)層規(guī)劃模型，即 軌道交通路段上單列車的狀態(tài)調(diào)整問題；F、^和u i分別是外層規(guī)劃問題的目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài) 向量和決策向量，G(Xl，U1)彡0是外層規(guī)劃的約束條件，f、&和u 2分別是內(nèi)層規(guī)劃問題的 目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài)向量和決策向量，g(x2, u2) < 0是內(nèi)層規(guī)劃的約束條件，將宏觀層面的外層 規(guī)劃結(jié)果作為微觀層面內(nèi)層規(guī)劃的參考輸入；
[0111] 步驟F4、運(yùn)行沖突解脫變量約束建模，構(gòu)建包含可調(diào)列車數(shù)量a、列車速度ω和列 車在站時(shí)間γ等變量在內(nèi)的宏觀和微觀約束條件：其中t時(shí)刻需實(shí)施沖突解脫的路段k的 變量約束可描述為：a k(t)彡aM、c〇k(t)彡ωΜ、yk(t)彡y M，aM、ωΜ、γΜ分別為最大可調(diào)列 車數(shù)量、最大列車運(yùn)行速度和最長列車在站時(shí)間，此類解脫變量會受到交通流分布狀態(tài)、列 車物理性能和安全間隔等方面的約束；
[0112] 步驟F5、多目標(biāo)魯棒最優(yōu)路網(wǎng)流量配置方案求解：基于合作式避撞軌跡規(guī)劃思 想，針對不同的性能指標(biāo)，通過選擇不同的沖突解脫目標(biāo)函數(shù)，在交通流運(yùn)行宏觀層面求解 基于歐拉網(wǎng)絡(luò)模型的多目標(biāo)交通流最佳流量配置方案且各控制路段在滾動規(guī)劃間隔內(nèi)僅 實(shí)施其第一個(gè)優(yōu)化控制策略；其具體過程如下：令
[0114] 其中名表示t時(shí)刻列車i當(dāng)前所在位置和下一站點(diǎn)間的距離的平方七⑴=(xlt， ylt)表示t時(shí)刻列車i的二維坐標(biāo)值，if = (x/ ,)，/ )表示列車i下一?？空军c(diǎn)的二維坐標(biāo)值， 那那么t時(shí)刻列車i的優(yōu)先級指數(shù)可設(shè)定為：
[0116] 其中nt表示t時(shí)刻路段上存在沖突的列車數(shù)目，由優(yōu)先級指數(shù)的含義可知，列車 距離下一站點(diǎn)越近，其優(yōu)先級越高；
[0117] 設(shè)定優(yōu)化指標(biāo) / , .... . . ... . . Λ
，
[0119] 其中i e I⑴表示列車代碼且I (t) = {1，2,…，nt}，Pi (t+s Δ t)表示列車在時(shí) 刻（t+s At)的位置向量，Π 表示控制時(shí)段，即從當(dāng)前時(shí)刻起未來軌跡規(guī)劃的時(shí)間長度，^表 示待優(yōu)化的列車i的最優(yōu)控制序列，Qlt為正定對角矩陣，其對角元素為列車i在t時(shí)刻的 優(yōu)先級指數(shù)Alt，并且
[0120] 步驟F6、多目標(biāo)魯棒最優(yōu)路段列車運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整：依據(jù)各路段或區(qū)域流量配置結(jié) 果，基于列車運(yùn)行混雜演化模型和拉格朗日規(guī)劃模型獲取最優(yōu)的單列車控制量，生成最優(yōu) 的單列車運(yùn)行軌跡且各調(diào)控列車在滾動規(guī)劃間隔內(nèi)僅實(shí)施其第一個(gè)優(yōu)化控制策略；
[0121] 步驟F7、各列車接收并執(zhí)行列車避撞指令；
[0122] 步驟F8、在下一采樣時(shí)刻，重復(fù)步驟F5至F7直至各列車均到達(dá)其解脫終點(diǎn)。
[0123] 顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的 實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā) 明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地鐵交通流優(yōu)化控制方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟A、根據(jù)各個(gè)列車的計(jì)劃運(yùn)行參數(shù)，生成軌道交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖； 步驟B、基于步驟A所構(gòu)建的軌道交通網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，分析列車流的可控性和敏感 性二類特性； 步驟C、根據(jù)各個(gè)列車的計(jì)劃運(yùn)行參數(shù)，在構(gòu)建列車動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上，依據(jù)列車運(yùn) 行沖突耦合點(diǎn)建立列車運(yùn)行沖突預(yù)調(diào)配模型，生成多列車無沖突運(yùn)行軌跡； 步驟D、在每一采樣時(shí)刻t，基于列車當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)和歷史位置觀測序列，對列車未 來某時(shí)刻的行進(jìn)位置進(jìn)行預(yù)測；其具體過程如下： 步驟D1、列車軌跡數(shù)據(jù)預(yù)處理，以列車在起始站的停靠位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，在每一采樣 時(shí)刻，依據(jù)所獲取的列車原始離散二維位置序列X= [Xi，x2, . . .，xn]和y=[ypy2,...， yj，采用一階差分方法對其進(jìn)行處理獲取新的列車離散位置序列AX= [AXl，Ax2, ...， AxnJ和Ay= [Ayi，Ay2，. ? ?，AynJ，其中AXi=Xi+1-Xi，Ayi=yi+1-yi(i= 1，2，. ? ?， n-1)； 步驟D2、對列車軌跡數(shù)據(jù)聚類，對處理后新的列車離散二維位置序列Ax和Ay，通過 設(shè)定聚類個(gè)數(shù)M'，采用K-means聚類算法分別對其進(jìn)行聚類； 步驟D3、對聚類后的列車軌跡數(shù)據(jù)利用隱馬爾科夫模型進(jìn)行參數(shù)訓(xùn)練，通過將處理后 的列車運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)AX和Ay視為隱馬爾科夫過程的顯觀測值，通過設(shè)定隱狀態(tài)數(shù)目N' 和參數(shù)更新時(shí)段t'，依據(jù)最近的T'個(gè)位置觀測值并采用B-W算法滾動獲取最新隱馬爾 科夫模型參數(shù)A具體來講：由于所獲得的列車軌跡序列數(shù)據(jù)長度是動態(tài)變化的，為了實(shí) 時(shí)跟蹤列車軌跡的狀態(tài)變化，有必要在初始軌跡隱馬爾科夫模型參數(shù)A'= (Ji，A，B)的 基礎(chǔ)上對其重新調(diào)整，以便更精確地推測列車在未來某時(shí)刻的位置；每隔時(shí)段t'，依據(jù) 最新獲得的T'個(gè)觀測值（〇1，〇2, . ..，cv)對軌跡隱馬爾科夫模型參數(shù)A' = (31，A，B) 進(jìn)行重新估計(jì)； 步驟D4、依據(jù)隱馬爾科夫模型參數(shù)，采用Viterbi算法獲取當(dāng)前時(shí)刻觀測值所對應(yīng)的 隱狀態(tài)q; 步驟D5、每隔時(shí)段0，根據(jù)最新獲得的隱馬爾科夫模型參數(shù)A' = (31，A，B)和最近H個(gè)歷史觀測值（〇1，〇2,. . .，〇H)，基于列車當(dāng)前時(shí)刻的隱狀態(tài)q，在時(shí)刻t，通過設(shè)定預(yù)測時(shí)域 h'，獲取未來時(shí)段列車的位置預(yù)測值0; 步驟E、建立從列車的連續(xù)動態(tài)到離散沖突邏輯的觀測器，將地鐵交通系統(tǒng)的連續(xù)動態(tài) 映射為離散觀測值表達(dá)的沖突狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)有可能違反交通管制規(guī)則時(shí)，對地鐵交通混雜 系統(tǒng)的混雜動態(tài)行為實(shí)施監(jiān)控，為控制中心提供及時(shí)的告警信息； 步驟F、當(dāng)告警信息出現(xiàn)時(shí)，在滿足列車物理性能、區(qū)域容流約束和軌道交通調(diào)度規(guī)則 的前提下，通過設(shè)定優(yōu)化指標(biāo)函數(shù)，采用自適應(yīng)控制理論方法對列車運(yùn)行軌跡進(jìn)行魯棒雙 層規(guī)劃，并將規(guī)劃結(jié)果傳輸給各列車，各列車接收并執(zhí)行列車避撞指令直至各列車均到達(dá) 其解脫終點(diǎn)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵交通流優(yōu)化控制方法，其特征在于：步驟A的具體 過程如下： 步驟A1、從地鐵交通控制中心的數(shù)據(jù)庫提取各個(gè)列車運(yùn)行過程中所停靠的站點(diǎn)信息； 步驟A2、按照正反兩個(gè)運(yùn)行方向?qū)Ω鱾€(gè)列車所?？康恼军c(diǎn)信息進(jìn)行分類，并將同一運(yùn) 行方向上的相同站點(diǎn)進(jìn)行合并； 步驟A3、根據(jù)站點(diǎn)合并結(jié)果，按照站點(diǎn)的空間布局形式用直線連接前后多個(gè)站點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地鐵交通流優(yōu)化控制方法，其特征在于：步驟B的具體 過程如下： 步驟R1、構(gòu)建單一子段上的交通流控制模型；其具體過程如下： 步驟R1. 1、引入狀態(tài)變量W、輸入變量u和輸出變量其中W表示站點(diǎn)間相連路段 上某時(shí)刻存在的列車數(shù)量，它包括單路段和多路段兩種類型，u表示軌道交通調(diào)度員針對某 路段所實(shí)施的調(diào)度措施，如調(diào)整列車速度或更改列車的在站時(shí)間等，Q表示某時(shí)段路段上 離開的列車數(shù)量； 步驟R1.