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(guò)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(yíng)投資大小;因此，進(jìn)行線路優(yōu)化研究具有實(shí)際的社會(huì)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(gè)方面詳細(xì)分析了國(guó)內(nèi)外路線優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，對(duì)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(dòng)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(guò)程分為三維空間走廊線的搜索和三維空間線形定位兩個(gè)階段，主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:
　　

2、 (1)線路最優(yōu)走廊線搜索過(guò)程。首先將線路走廊線搜索視為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問(wèn)題，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)格建模;通過(guò)動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)規(guī)劃策略，得到經(jīng)過(guò)任意網(wǎng)格點(diǎn)的最優(yōu)線路方案以及按代價(jià)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(guò)程。動(dòng)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(dòng)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(duì)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(duì)Powell法無(wú)法處理約束的問(wèn)題，借助罰函數(shù)把約束問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束問(wèn)題，進(jìn)而用無(wú)約束最優(yōu)化方法求解約束問(wèn)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(kāi)發(fā)了基