鐵路三維空間智能選線理論與方法研究.pdf

1、鐵路設(shè)計(jì)過程中，線路平面和縱斷面線形的優(yōu)劣直接影響著線路的工程及運(yùn)營投資大小;因此，進(jìn)行線路優(yōu)化研究具有實(shí)際的社會經(jīng)濟(jì)效益。本文從平面優(yōu)化、縱斷面優(yōu)化、平縱三維空間優(yōu)化三個方面詳細(xì)分析了國內(nèi)外路線優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，對比了既有模型的優(yōu)點(diǎn)與不足，建立了鐵路線路三維空間優(yōu)化模型，提出了一種結(jié)合動態(tài)規(guī)劃與方向加速法的三維空間智能選線方法。該方法將最優(yōu)路線的生成過程分為三維空間走廊線的搜索和三維空間線形定位兩個階段，主要實(shí)現(xiàn)過程如下:
　　

2、 (1)線路最優(yōu)走廊線搜索過程。首先將線路走廊線搜索視為一個網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題，對研究區(qū)域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格建模;通過動態(tài)規(guī)劃法在三維網(wǎng)格范圍內(nèi)搜索出線路最優(yōu)的走向。由于動態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行線路搜索最終只能得到一條最優(yōu)線路，而不是一組線路，不符合鐵路選線線路方案的多樣性的需求;設(shè)計(jì)了一種雙向動態(tài)規(guī)劃策略，得到經(jīng)過任意網(wǎng)格點(diǎn)的最優(yōu)線路方案以及按代價函數(shù)由小到大排序的一組線路方案群。
　　 (2)線路方案精細(xì)優(yōu)化過程。動態(tài)規(guī)劃法的全局最優(yōu)搜索特性保證了

3、搜索出的線路在網(wǎng)格的范圍內(nèi)全局最優(yōu)，但由于網(wǎng)格限制了動態(tài)規(guī)劃法在搜索空間上的連續(xù)性，因此基于網(wǎng)格而搜索出的最優(yōu)線路方案是受限于離散網(wǎng)格點(diǎn)的。引入Powell法對線路最優(yōu)走廊線進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化，使線路位置不再受限于固定的網(wǎng)格點(diǎn)，從而得到最終的優(yōu)化線路方案。針對Powell法無法處理約束的問題，借助罰函數(shù)把約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題，進(jìn)而用無約束最優(yōu)化方法求解約束問題，保證了優(yōu)化結(jié)果滿足線路約束。
　　 應(yīng)用文中提出的理論和方法，開發(fā)了基