[发明专利]一种双轨组合约束的无砟轨道精调量优化方法

权利要求书

1.一种双轨组合约束的无砟轨道精调量优化方法，其特征在于，所述方法以控制基准轨和非基准轨的平顺性状态作为目标计算扣件拟调整量，具体包括以下步骤：

A．测量无砟轨道基准轨和非基准轨三维坐标，对比轨道设计位置三维坐标，得到基准轨与非基准轨的平纵断面偏差量；由平纵断面偏差量判定各项轨道不平顺大小，综合考虑维修规范和施工人员技术经验，确定待调整线路的各项轨道不平顺管理值；

B．设定基础优化单元，结合步骤A得到的平纵断面偏差量和各项轨道不平顺管理值，分别建立轨向、高低、水平、扭曲和轨距不平顺约束方程，控制基准轨与非基准轨几何形位；

C．整合基础优化单元内轨向、高低、水平、扭曲和轨距不平顺约束方程，构建双轨组合约束精调量优化模型，所述双轨组合约束精调量优化模型包括：目标函数、多项不平顺联合约束方程和矩阵不等式；通过双轨组合约束精调量优化模型计算基准轨和非基准轨扣件拟调整量，制定无砟轨道精调量优化方案；

D．根据步骤C制定的无砟轨道精调量优化方案进行模拟调整，保证无砟轨道轨向、高低、水平、轨距和扭曲的平顺性状态满足各项轨道不平顺管理值；

步骤C具体包括：

C-1．遵循基准轨与非基准轨的调整量最小原则，对基础优化单元内基准轨扣件拟调整量与非基准轨扣件拟调整量的绝对值进行求和，设定目标函数为：

(7)

式中，为基础优化单元内扣件调整点总个数，；为基准轨横向调整量，单位为mm，为基准轨垂向调整量，单位为mm；为非基准轨横向调整量，单位为mm，为非基准轨垂向调整量，单位为mm；

C-2．整合步骤B中建立的基准轨与非基准轨的轨向、高低、水平、轨距和扭曲的约束方程，组成多项不平顺联合约束方程，具体数学公式为：

(8)

式中，①式为基准轨轨向中点矢距约束，②式为非基准轨轨向中点矢距约束，③式为基准轨轨向矢距差约束，④式为非基准轨轨向矢距差约束，⑤式为基准轨高低中点矢距约束，⑥式为非基准轨高低中点矢距约束，⑦式为基准轨高低矢距差约束，⑧式为非基准轨高低矢距差约束，⑨式为轨距不平顺约束，⑩式为水平不平顺约束，⑪式为扭曲不平顺约束；

为基准轨平面剩余偏差；为非基准轨平面剩余偏差；为基准轨的中点矢距检测弦起点剩余平面偏差、为非基准轨的中点矢距检测弦起点剩余平面偏差；为基准轨的中点矢距检测弦终点剩余平面偏差、为非基准轨的中点矢距检测弦终点剩余平面偏差；为基准轨的矢距差检测弦起点剩余平面偏差、为非基准轨的矢距差检测弦起点剩余平面偏差；为基准轨的矢距差检测弦终点剩余平面偏差、为非基准轨的矢距差检测弦终点剩余平面偏差；为基准轨的矢距差检测点剩余平面偏差、为非基准轨的矢距差检测点剩余平面偏差，检测点为位于点前侧半个检测波长的扣件位置；为基准轨的矢距差核算点剩余平面偏差、为非基准轨的矢距差核算点剩余平面偏差，核算点为位于点后侧半个检测波长的扣件位置；为轨向不平顺的中点矢距管理值，单位为mm；为轨向不平顺的矢距差管理值，单位为mm；为矢距差计算系数；为基准轨纵断面剩余偏差；为非基准轨纵断面剩余偏差；为基准轨的中点矢距检测弦起点剩余纵断面偏差、为非基准轨的中点矢距检测弦起点剩余纵断面偏差；为基准轨的中点矢距检测弦终点剩余纵断面偏差、为非基准轨的中点矢距检测弦终点剩余纵断面偏差；为基准轨的矢距差检测弦起点剩余纵断面偏差、为非基准轨的矢距差检测弦起点剩余纵断面偏差；为基准轨的矢距差检测弦终点剩余纵断面偏差、为非基准轨的矢距差检测弦终点剩余纵断面偏差；为基准轨的矢距差检测点剩余纵断面偏差、为非基准轨的矢距差检测点剩余纵断面偏差，检测点为位于点前侧半个检测波长的扣件位置；为基准轨的矢距差核算点剩余纵断面偏差、为非基准轨的矢距差核算点剩余纵断面偏差，核算点为位于点后侧半个检测波长的扣件位置；为高低不平顺的中点矢距管理值，单位为mm；为高低不平顺的矢距差管理值，单位为mm； 为轨距不平顺管理值，单位mm；为水平不平顺管理值，单位mm；为基长范围内包含的扣件调整点个数，；为扭曲不平顺管理值，单位mm；

C-3. 为了便于求解符合约束控制条件下的最优结果，将步骤C-2的多项不平顺联合约束方程转化为矩阵不等式，具体公式如下：

(9)

式中，为中点矢距检测弦包含的扣件调整点个数，是矢距差检测波包含的扣件调整点个数；为扣件拟调整量对应的系数矩阵，系数矩阵的行数为，系数矩阵的列数为；为扣件拟调整量对应的约束矩阵，约束矩阵的行数为，列数为1；为扣件拟调整量矩阵，调整量矩阵的行数为，列数为1；

依据最优化理论求解矩阵不等式，求取基础优化单元内基准轨和非基准轨各扣件位置的精确调整量，逐枕移动基础优化单元，计算得到整段线路的扣件拟调整量，从而完成了无砟轨道精调优化方案的制定。