[发明专利]一种基于贝叶斯博弈的列车自主防护方法和系统

说明书

本发明提供的一种基于贝叶斯博弈的列车自主防护方法和系统，针对车车通信异常时导致列车运行安全存在隐患的问题，利用贝叶斯博弈，通过主动判别每次通信过程是否异常，通信异常时则对错误的列车位置进行修正，使修正后的列车位置在安全范围内，以此实现对列车的主动防护。本发明提供的方法和系统，创新性地将贝叶斯博弈引入到列车防护领域，可以根据所掌握的信息，来估计车车通信状态，通过求解边界概率与更新后验概率来实现车车通信状态的判别，并修正由于车车通信状态所导致错误的前车位置信息，以此保护列车安全运行。

技术领域

本发明涉及轨道交通自主控制技术领域，尤其涉及一种基于贝叶斯博弈的列车自主防护方法和系统。

背景技术

轨道交通作为一种绿色交通方式在综合交通运输体系中发挥的骨干作用已成为共识。作为轨道交通的“大脑和神经中枢”，列车运行控制系统根据列车在轨道交通线路上运行的实时状态，通过车载设备和地面设备对列车的制动方式与运行速度等进行控制、监督和调整，保障列车安全高效运行。在基于通信的列车运行控制系统(CBTC)中，区域控制区通过车地通信列车位置等状态信息，根据这些信息，区域控制器为列车计算并分配移动授权，列车自动防护系统(ATP)根据列车移动授权生成列车安全防护速度曲线保障列车安全运行。随着轨道交通行业和人工智能等新技术的快速发展，列控系统正在向集移动闭塞、自动驾驶、车车通信和智能调度为一体的综合自动化方向发展。国内外研究均表明，车车通信作为下一代运控系统的核心，与车地通信方式相比，车车通信不通过地面设备实现列车间的直接通信，将一部分联锁和地面设备的功能集成到车载控制器中，可有效降低通信时延、减少轨旁设备数量和提高列车的自主权。在车车通信模式下，列车直接获取前行方向上的前车位置等信息，更新移动授权。但是在车车通信的过程中，存在误码、丢包、断链等异常情况，当通信出现异常时，通信传输的列车位置等信息也会出现错误，以错误的列车位置更新的移动授权也存在错误，使列车存在与前车相撞的风险。为了避免相撞风险，需对通信状态进行判别，降低通信状态异常时所造成的的影响。

发明内容

本发明的实施例提供了种基于贝叶斯博弈的列车自主防护方法和系统，针对车车通信异常时导致列车运行安全存在隐患的问题，利用贝叶斯博弈，通过主动判别每次通信过程是否异常，通信异常时则对错误的列车位置进行修正，使修正后的列车位置在安全范围内，以此实现对列车的主动防护。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于贝叶斯博弈的列车自主防护方法，包括：

基于列车行驶数据，获得用于构建贝叶斯博弈模型的参数；

基于该参数，构建具有列车损失函数的贝叶斯博弈模型；

求解贝叶斯博弈模型，获得边界概率和后验概率，基于该边界概率和后验概率，判别列车的通信状态；

若列车的通信状态异常，对前车进行修正控制。

优选地，用于构建贝叶斯博弈模型的参数包括：上一周期列车与前车距离s_a、列车上一周期内平均速度v_m、前车位置信息更新周期T、列车当前位置s_n和车车通信传输回的前车位置s_q。

优选地，基于参数，构建具有列车损失函数的贝叶斯博弈模型包括：

基于参数，通过公式获得列车与前车的距离

令贝叶斯博弈中的车车通信的状态空间为φ∈Φ＝{φ₀,φ₁} (2)；当φ＝φ₀时，车车通信状态正常，前后车距离正确；当φ＝φ₁时，车车通信状态异常，列车获得的前后车距离错误；