[发明专利]一种既有铁路纵面线位整体智能重构方法

说明书

本发明公开了一种既有铁路纵面线位整体智能重构方法，包括以下步骤：1)以变坡点数量、变坡点位置、竖曲线半径为优化变量，以全线整体抬落道量平方和最小为目标函数，并考虑各种约束条件，建立纵面线位整体重构优化模型；2)根据实测点处的坡度变化率，将实测点初步划分为一系列直线与竖曲线点群；3)对划分的直线与竖曲线点群进行拟合，然后根据拟合结果调整实测点所属的点群，进一步划分直线与竖曲线点群；重复此步骤，直至各个实测点的归属不再发生变化，求解变坡点数量精确值与其余优化变量的值；4)以步骤3)的求解结果为初始解，采用粒子群优化算法求解优化模型的最优解，实现既有铁路纵面线位整体智能重构。本发明效率与精度高。

技术领域

本发明涉及铁路设计方法，具体涉及一种既有铁路纵面线位整体智能重构方法。

背景技术

铁路是国家重要的基础设施，是国民经济的大动脉，在我国经济和社会发展中起着重要的作用。既有铁路增改建是我国未来铁路建设领域面临的重点任务之一，既有线路纵面重构是既有线增改建设计的重要环节；且长期的运营维护导致纵断面线形偏离原设计，造成轨道不平顺，影响行车安全及旅客舒适度，因此在常规铁路工作中，也面临着大量的铁路整正工作。开展既有线纵断面重构方法研究对于既有铁路整正及增改建设计工作具有重大意义。

纵断面线形的重构，一些学者运用拟合方法进行既有轨面的平顺，但是由于实测点数目较多，拟合出来的线形并不能满足实际工作的需要。大部分既有线重构首先要进行直曲线元的识别，传统识别方法主要基于实测点正矢、坡度差、近似曲率及方位角变化进行直曲线元的识别，但是纵断面线形中，竖曲线半径大而长度小，对于实测点的偏差极为敏感，上述方法精度均不能满足实际工程的需求；关于纵断面线形拟合，主要基于最小二乘原理进行拟合，但是大多没有考虑约束条件的限制，导致拟合的线形无法满足规范设计要求；且大多研究限于单个曲线的重构。

因此，迫切需要一种能够实现线路纵断面整体智能重构的方法，满足实测点到重构线形抬落道量最小，降低线路整正与改建的工程成本，提高纵面重构的效率与精度。

发明内容

针对现有铁路纵面线形拟合中存在的问题，本发明提出了一种既有铁路纵面线位整体智能重构方法，能满足实测点到重构线形抬落道量最小，降低线路整正与改建的工程成本，提高纵面重构的效率与精度。

本发明的技术方案为：

一种铁路纵面线形整体重构设计方法，包括以下步骤：

S₁：以整条线路变坡点数量、各变坡点位置(包括里程与高程)、竖曲线半径为优化变量，以全线抬落道量平方和最小为目标函数，并考虑各种约束条件(包括最大纵坡限制、最大及最小竖曲线半径、两相邻坡度的最大及最小坡度代数差、最小坡长、竖曲线与缓和曲线不重叠、竖曲线不与道岔重叠、竖曲线不设置在明桥上这些约束条件)，建立纵面线位整体重构优化模型；

S₂：将实测点初步区分为一系列直线与竖曲线点群，初步求解变坡点数量；

S₃：对初步区分的直线与竖曲线点群进行拟合，然后根据拟合结果重新调整实测点所属的点群，基于点线一致思想进行震荡迭代，即每次拟合之后重新调整实测点归属的点群，不断迭代，直至点群中实测点的归属不再发生变化，进一步区分直线与竖曲线，求解变坡点数量精确值及其余优化变量的值，并初步拟合出铁路纵面整体线位(直线-竖曲线-直线-竖曲线-直线…)；

S₄：根据初步拟合出的铁路纵面整体线位(步骤S₃得到的变坡点数量精确值及其余优化变量的值)确定优化模型的初始解，采用粒子群优化算法求解优化模型的最优解，实现既有线纵面整体智能重构。

进一步地，所述步骤S₁具体包括：

S_1-2：选取实测点抬落道量d_j平方和最小为目标函数。