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。     

铁路既有线复测平面曲线优化方法

利用坐标法进行铁路既有线复测后,根据测量曲线的连续大地坐标点系,通过合理的方式对既有线线路进行优化计算是一项十分重要的工作。在讨论平面曲线特征分界点判别依据的基础上,分析基于圆曲线最小二乘拟合计算模型的原理及其不足;通过建立夹直线、缓和曲线和圆曲线的调整量计算模型,提出以夹直线的最小二乘拟合为切入点,以曲线调整量最小为优化目标,以圆曲线半径、缓和曲线长为优化参数,建立平面曲线调整量优化模型,利用夹直线的连续性对连续多段平面曲线实现一次性优化计算;采用定步长迭代方法进行优化模型求解,通过优化计算得到既有线各曲线要素特征值及各测点的调整量。计算实例表明:优化模型算法简单、有效,适用于各类平面曲线,并在大曲线半径上有效避免了圆曲线最小二乘拟合法存在的病态结果。     

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...     

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。     

基于遗传算法的既有铁路曲线整正优化设计

在研究铁路既有线曲线整正优化设计时,提出运用遗传算法,把既有线半径和缓和曲线长作为变量形成初始方案群,建立适应度函数,在进行一系列遗传计算之后,在可行方案中选择最优解。结果表明,优化效果明显。     

不同约束条件下普速铁路平面线形重构效果对比分析

针对普速铁路平面线形重构设计问题,结合相关规范要求系统梳理了平面线形参数限制因素。在此基础上,以整体平面调整量平方和最小为平面线形重构设计目标函数,提出了无约束、原始台账约束和多参数约束条件下的平面线形重构原则,并结合实测数据对比分析了不同约束条件下平面调整量、曲线参数和行车安全性的差异。结果表明：采用多参数约束条件所得平面线形既可达到现场工程量较小,又可满足曲线半径、缓和曲线长度和行车安全性要求,其重构设计结果最优。建议在普速铁路数字化捣固方案设计时,采用多参数约束条件对平面线形进行重构设计,结合现场实际和相关规范要求对曲线半径和缓和曲线长度进行适当调整。     

既有线列车运行图分段优化编制方法的研究

本文提出了一种基于数学优化的分段求解方法进行既有线列车运行图的编制.以列车旅行时间总和最小为目标函数,建立了编制既有线列车运行图的整数线性规划模型,并进一步设计了分段求解的算法流程.该方法可以有效降低问题求解的复杂性,保持求解结果的整体优化性.     

拨距图逼近法校正曲线程序设计与应用

根据拨距图逼近法校正曲线的基本原理，进行拨距计算的程序设计。通过程序自动优化选定最佳曲线半径，选配最适宜的缓和曲线长度，使整个曲线的最后拨距量总和为最小。同时利用操作界面对既有线勘测数据进行了计算与验证。     

合理确定线路提速改造工程的平面有关参数

讨论了提速线路改造工程中的线路平面参数问题：（1）最小曲线半径；（2）缓和曲线长度；（3）圆曲线和夹直线长度；（4）采用反向曲线变更线间距可不设缓和曲线的最小圆曲线半径；（5）复曲线可不设中间缓和曲线的两圆曲线最大曲率差；（6）超高；（7）线间距。