铁路既有线曲线复测计算方法

为提高计算精度和速度,研究利用坐标法和最小二乘法进行铁路既有线曲线复测的计算.首先利用坐标法计算各测点的坐标,再计算正矢,然后根据正矢的变化规律选定圆曲线上的测点,用最小二乘法拟合出既有线圆曲线的半径和圆心坐标,并以拨正量最小为优化目标,优化圆曲线半径及圆心,进而计算出缓和曲线的长度、各测点的拨正量、特征点的里程和坐标等.实例计算表明:在铁路既有线曲线复测计算中,坐标法和最小二乘法结合使用,不仅克服了基于渐伸线原理的传统近似计算方法存在的误差问题,提高了计算精度,拨正量小,而且能够实现一次性利用圆曲线上所有测点的坐标拟合出圆曲线的半径和圆心坐标.     

基于布谷鸟搜索算法的既有线整正

获取合适的线路整正优化设计参数可以使线路整正总体拨量更小,降低线路整正维护工作量。文章提出了一种基于布谷鸟搜索算法的既有线整正方法。首先,采用最小二乘法建立前夹直线和后夹直线方程,并以此识别和计算出各个特征点;再结合布谷鸟搜索算法,以前后夹直线斜率、截距、前后缓和曲线长度和圆曲线半径等参数为自变量,以各个测点线路拨量的绝对值之和最小为优化目标建立模型,对其求解得到线路整正优化设计参数。为验证该算法的有效性,以沪昆线某段线路的平面测量坐标为试验对象,在无约束、整体约束和单点约束条件下,优化得到的整体拨量均小于传统方法的计算值,整体拨量下降明显。试验结果表明:采用该方法得到的整正优化设计参数可以使线路整正拨量较采用以往研究方法所得到的拨量更小,具有数据处理适用性强,计算结果更为准确的优点。     

基于正交距离最短的平面线形拟合方法及应用

线形拟合在轨道的调整中具有非常重要的作用,考虑到铁路轨道测量实测点的平面坐标x和y中均包含误差,提出基于正交距离最短的直线和圆曲线线形拟合方法,并对利用该方法进行拟合的原理进行阐述。目前常用的线形拟合方法是普通最小二乘法,主要考虑x或y某一个方向上的误差。按照正交距离最短和最小二乘2个准则,论证了同时考虑x和y2个方向误差的正交距离最小二乘法要优于普通最小二乘法。通过实例计算分析,2种方法对于同一组线形测量数据的拟合结果表明,正交距离最小二乘法的验后精度高于或接近普通最小二乘法,而且残差即为轨道点至拟合线形的拨道量,同时前者具有更小的圆度,说明调整量区间更小。以上内容证明了在铁路既有线线形整正优化中正交距离最小二乘法优于普通最小二乘法。     

新建铁路平面横向误差计算及线位拟合研究

采用由直线单元、圆曲线单元、缓和曲线单元组成的有序链表来描述新建铁路的设计线位,在此基础上研究新建铁路构筑物中心平面横向误差的计算方法,研究基于最小二乘法拟合直线单元和圆曲线单元再解算出缓和曲线单元的新建铁路线位拟合方法.     

既有线提速平面曲线标准探讨

列车提速的关键之一是提高曲线通过速度，提高曲线速度的关键在于平面曲线标准的确定，平面曲线标准包括最小曲线半径、缓和曲线长度、夹直线和圆曲线的最小长度等。既有线提速没有现行的标准及规范可利用，在勘测设计的实践中，我们对“我国过去和现行的各类最高行车速度线路设计规范”、“京广、京沪、京洽三大干线提速研究资料”、“广深准高速铁路改造标准”进行了分析、归纳，就既有线全面提速平面曲线标准提出了自己的观点。     

铁路既有线测量及设计一体化模式研究

从获取既有线的数学理论中线为出发点,对既有线外业测量方案、内业数据处理整套方案进行研究,采用最小二乘拟合法获取直线理论坐标;将理论坐标作为测点纳入曲线查定,获取曲线要素;采用逐渐趋近法,获取中桩对应的理论中线里程及拔道量;采用归化里程法,计算整数理论里程,内插其高程,获取理论中线水平单,实现里程、坐标的一一对应关系,满足利用CPⅢ进行轨道铺设及铁路既有线测量、设计一体化的要求。     

铁路既有线测量设计一体化技术的研发与实践

针对既有线常规测量方式不能重构既有线、提供中线理论坐标,无法满足CPⅢ铺轨的问题进行研究。采用兼顾轨道平顺性的最小二乘拟合优化法、拟合理论直线边构架既有线理论中线的控制桩法、基于设计要素阀值的曲线整正法、利用法向趋近重合法计算测点中线理论里程、归化里程获取设计接口数据法重构既有线。研制"全站仪数据自动采集系统"以及"既有线勘测设计一体化处理系统",实现提供既有线设计中线理论坐标的目标,形成从外业测量到内业自动化设计的一套完整的理论方法与技术体系,经工程验证后得到推广应用。     

岔区平面拨量设计引进回归直线方程建模技术研究

京广线梅村车站既有岔区及其相关线路大修平面拨量设计时,引入数学上的最小二乘法原理,以下行线全站仪测量坐标值为依据,在Excel表格中拟合线性方程,建立数学模型,推导出回归直线方程。利用点到直线的距离公式,编程自动计算各测点到回归直线的距离即平面拨量,使线路总体拨量为最小,大大缩短设计时间,为既有线的设计改造提供一项优化技术。     

基于点线一致的既有铁路线路平面整体迭代自动重构方法

既有铁路平面线形重构是铁路养护维修与增改建设计的基础,优化的重构线形可以显著减少工程数量和对行车的干扰。现有研究主要采用逐交点优化重构形成整体线形的方法,由于共用夹直线边,后交点重构时势必会破坏已优化重构的前交点或者受限于前交点导致本交点并非最优。对此,提出一种全线整体迭代重构平面线形方法。首先基于既有线测点方位角变化率图,采用阈值动态调整法自动识别交点数量和各测点的初始线元归属(直线、圆曲线和缓和曲线);然后依据测点线元归属分组拟合成对应类型的线元,再依据拟合出的线元范围重新调整测点线元归属;反复迭代上述线元分组拟合-测点归属调整过程,直到所有测点均无需调整,即达到点线一致。在每次拟合过程中应用增广拉格朗日乘子法与Mesh Adaptive Direct Search算法优化交点坐标、曲线半径和缓长,同时处理多种约束。该方法将现有的逐交点重构平面线形拓展到全线整体迭代重构,在前后曲线均达到优化条件下确定公共夹直线边,准确识别全线测点线元归属,最终自动重构出满足各类约束的全线整体优化平面线形。基于该方法开发的既有线增改建选线设计系统已在6 000余公里的既有线重构中应用,仿真案例和实际...     

铁路既有线平面自动重构方法研究

既有线平面线形重构是既有线改建设计的必要基础,其结果直接影响最终设计质量,工程造价和运营安全。为实现既有线平面自动重构,文章提出了先识别既有线上平面特征点再进行选配曲线拟合最优线路的方法。首先,基于考虑约束拨量的整体最小二乘法建立了线路特征点自动识别模型,然后建立了以圆曲线半径,前后缓和曲线长为自变量,既有线上所有测点至重构线路拨距的平方和为因变量的平面重构目标函数,并引入外点惩罚函数法将线路优化的约束问题转换为无约束问题。考虑该函数为多元隐函数的特点,提出基于方向加速法的线路平面重构优化方法。实例分析表明:该算法不仅能够快速实现既有线平面自动重构,而且优化效果明显优于传统方法,可显著提高既有线改建设计效率。