1.一种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;
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K-means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进行参数训练,通过将处理后的列车运行轨迹数据△x和△y视为隐马尔科夫过程的显观测值,通过设定隐状态数目N'和参数更新时段τ',依据最近的T'个位置观测值并采用B-W算法滚动获取最新隐马尔科夫模型参数λ';具体来讲:由于所获得的列车轨迹序列数据长度是动态变化的,为了实时跟踪列车轨迹的状态变化,有必要在初始轨迹隐马尔科夫模型参数λ'=(π,A,B)的基础上对其重新调整,以便更精确地推测列车在未来某时刻的位置;每隔时段τ',依据最新获得的T'个观测值(o1,o2,...,oT')对轨迹隐马尔科夫模型参数λ'=(π,A,B)进行重新估计;
步骤D4、依据隐马尔科夫模型参数,采用Viterbi算法获取当前时刻观测值所对应的隐状态q;
步骤D5、每隔时段 根据最新获得的隐马尔科夫模型参数λ'=(π,A,B)和最近H个历史观测值(o1,o2,...,oH),基于列车当前时刻的隐状态q,在时刻t,通过设定预测时域h',获取未来时段列车的位置预测值O,从而在每一采样时刻滚动推测到未来时段内地铁列车的轨迹。