最小二乘法在铁路纵断面设计中的应用

运用最小二乘法原理对铁路线路中心线的地面线进行分段直线拟合,建立最佳坡度线方程,进而绘制最小填挖方数量的纵断面坡度设计线,再根据设计规范的要求合理经济地进行纵断面设计。     

基于拟合法与Douglas算法的铁路纵断面自动设计

应用多项式拟合法与Douglas压缩算法进行铁路纵断面自动设计。首先,利用最小二乘法进行地面线拟合,按纵断面设计约束条件,对线路初始纵断面进行调整,得出符合《规范》条件与地形走势的纵断面设计线;然后,利用Douglas压缩算法根据规范限定条件,以限制坡度、最小坡长、最大坡度差等条件作为压缩算法的阈值,将Douglas算法稍加改进后,对地面线进行压缩,同样得出符合条件的纵断面设计线。最后,对同一铁路工程项目,用以上2种方法分别进行纵断面自动设计,根据估算指标和工程数量,对比2种自动拉坡算法中的工程造价,通过探索方法的理论依据,得出2种方法各自的适应性条件,为线路纵断面自动设计提供理论借鉴。     

基于地形演绎的纵断面自动拉坡设计方法

研究目的:纵断面坡度设计是铁/公路等工程项目设计的一项重要内容,设计的科学与合理水平直接决定了工程的造价成本及结构形式,如何从定性到定量地实现纵断面坡度的精细化设计,最大限度地控制工程造价,同时借助自动化设计提高生产效率,是设计企业一直追求的目标。本文通过深入挖掘工程师对地面线"形"与"势"的逐步认知过程,通过地形演绎的方法,模拟实现对地面线的化简与概括,依据建立在区间土石方数量评估模型提出一种新的自动拉坡设计方法。研究结论:(1)通过由地面线→轮廓线→参照线→坡度线的模拟工程人员思维的逐步推理演绎,由地形轮廓来确立变坡点的位置,由平均地势来确立坡向与变坡点高度,自动生成的坡度线更接近工程师的设计水准;(2)自动坡度线生成演绎过程中结合区间土石方填挖平衡控制,能够达到比人工更精益化的工程数量与造价优势;(3)通过在多个项目中的应用实践与对比,此方法能够极大地提高设计效率,提升工程设计的质量。     

地面纵坡与防护栅栏耗材量分析

以2.2m高防护栅栏为例,介绍在不同地面纵坡条件下平均每公里铁路防护栅栏耗材量与地面纵坡的关系;由于铁路防护栅栏各构件的使用情况与地面纵坡关系密切,故认为应重点解决防护栅栏立柱与地面纵坡的关系.     

“铁路线路安全设施”设计浅析

主要就线路专业新增内容——"铁路线路安全设施"(含防护栅栏、安全保护区)做了一个较为系统的总结,并就目前通用图集中存在的不足进行了改进完善。在防护栅栏方面,重点阐述设置栅栏的条件、类型、高度选用和栅栏平面设计中的问题,以及栅栏量的确定。在安全保护区方面,主要对平面设计原则、标桩设计原则、警示标志及保护标志设计这三大原则进行了说明。由于目前还不具备适用于一切地形的"铁路线路防护栅栏图集",仅为相关图集的编制完善,相关规范、条例的制定提供参考。     

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。     

增大平面曲线半径测设方法探讨

针对小半径曲线改建中新建曲线中桩坐标不易确定的问题,介绍用全站仪采集既有铁路曲线夹直线四点中线坐标,就可计算出改建曲线的曲线要素及改建线路任意里程中桩坐标的快捷方法,并提出在改建铁路中线不能贯通时,用解析法计算新旧两线线间距也可确定桥涵接长长度的办法;最后分析了某提速改造工程中一涵洞接长长度不足的原因。     

基于山区铁路地形的桥梁智能设计

研究目的:山区铁路桥梁设计不仅要考虑纵向地貌的影响,而且要考虑横向地貌的影响,在设计过程中需要绘制很多桥墩横断面图,计算不规则几何实体的工程数量,因此有必要研究出一套算法,能够自动绘制设计图纸,准确计算工程数量,以满足大规模铁路设计的需要。研究结论:(1)本文所述能够智能地从航测平面图中读取二维地面信息、从全桥布置图中读取纵向地面线和纵向刷坡线,从而完成设计数据的输入;(2)根据设计者定义的横向刷坡方案,自动完成桥墩横断面的设计;(3)能够将三维工程实体分解成多个横向关键断面,自动完成关键断面设计后,累计出刷坡和边坡防护工程的数量,绘制临时征地范围图;(4)该算法编制的程序已成功应用于长昆客专,在人员少、工期短的不利情况下,能够保证设计任务的顺利完成。     

川藏铁路限制坡度方案研究

通过对川藏铁路不同限制坡度条件下重点工程情况、施工工期,工程实施的安全性、可靠性和经济性的研究,并综合运输组织、相关路网的限制坡度等因素,确定本铁路经济合理的限制坡度。本铁路重点对12‰,加力坡24‰坡度方案和16‰,加力坡30‰坡度方案进行比选。30‰方案地形适应性好、控制性工程工期短、工程投资省,且理论分析列车牵引和制动不存在问题,但通过对国内已开通运营的长大坡道铁路调研,结果表明:长大坡道运营安全风险较大;24‰方案基本能够适应地形,工期较30‰方案稍长,静态工程投资总额仅增加7.1%,运营上更能与区域路网匹配协调,实际运营经验成熟。从运营安全角度分析,建议本线采用12‰,加力坡24‰坡度方案。     

铁路三维地形及仿真场景快速建立技术研究

通过四叉树空间索引原理计算地形和影像金字塔,实现三维地形的快速建立和浏览,同时根据既有铁路三维线位,提出铁路中线分段投影、三维模型自动匹配等方法,可快速搭建铁路沿线三维仿真场景。     

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.     

既有双线铁路线位重构技术研究

为解决铁路既有线线位重构中仅涉及单线铁路,没有顾及建筑限界,不能有效评价重构线位的合理性,不能保证双线铁路的线间关系问题,从直线边重构、曲线整正重构、建筑限界嵌入、里程系统更新与左右线相对关系计算等方面,进行既有双线铁路线位重构技术研究。直线段重构采用最小二乘拟合优化、左右线实时联动技术;投影法确定拟合理论直线起、终点位置;右线基于线间关系约束条件确定法;建筑限界点嵌入测点文件处理法;曲线段整正重构时,左线采用单线法整正重构、右线基于约束条件的渐进优化法;提出更新右线里程系统,取消内业断链,采用外业断链方式进行右线投影关系计算。经过工程验证,既有双线线位重构技术方法完善,数学模型合理可靠,能够在既有铁路、地铁项目的勘测设计、施工、工务养护中应用。     

多丰、虎丰线增建二线限坡方案研究

限制坡度是铁路的主要技术标准之一,限制坡度的选择对线路长度、工程规模和投资有着直接影响.在既有线改建或者增建二线项目中,第二线限制坡度的选择对线路走向、既有设施的利用均有较大影响.以多丰、虎丰线增建二线限坡方案研究为例,阐述增建二线坡度选择与项目所经地区地形类别、自然坡度、相邻线坡度、牵引质量及机车类型等因素的关系.     

铁路线路纵断面设计自动分坡方法的研究

介绍铁路线路纵断面计算机设计的自动分坡方法。首先采用平滑原理将不规则地面线处理为分段光滑的曲线。再用差商原理找出各分段曲线的曲率突变点，作为待选变坡点位置。最后加上平面曲线位置和工程位置综合考虑，按《规范》确定变坡点里程，并与链式坡高程联系，作为初始值进入最优化设计。     

基于数码相机的地面摄影测量在工点测绘中的应用

由传统光学地面摄影仪和解析测图仪组合的地面地形摄影测量方法工序复杂、作业周期长。介绍使用非量测数码相机代替地面摄影仪、数字摄影测量工作站代替解析测图仪的新型地面摄影测量方法,以及该方法在太中线铁路工点测绘中的应用情况。     

置镜于任意点用极坐标法测设铁路曲线中线

测设铁路曲线传统上采用置镜于曲线中线上的偏角法，测设时测站多，工作进度慢。采用置镜于任意点的极坐标法，则可便捷地完成铁路曲线中线的测设。详细介绍了如何置镜于任意点用极坐标法测量铁路曲线中线，并指出在测量设备和地形等条件受限制的情况下这是一种比较理想的测量曲线中线的方法。     

基于BIM的三维地形自动修正和拟合方法

在铁路工程BIM设计中,利用测绘资料生成的三维地形面是BIM设计的基准数据。现有铁路BIM设计软件一般利用已知特征点、线直接生成三角网,由该方法生成的面存在无法反映实际特征以及三角面之间过渡突兀等问题。针对此方法的不足,提出一种基于高斯过程回归模型的三维地形面拟合及修正方法,即利用少量特征点、线拟合三维地形面,也可以在顾及原始曲面三维特征的前提下,利用少量高精度特征点、线进行纠正,得到更高精度的地形面。该方法已应用于京张高铁BIM设计中,为路基、桥梁、隧道、建筑以及站后各专业提供了准确的地形基准,具备良好的实际应用价值。     

铁路线路防护栅栏的设置与施工中的问题及对策

铁路线路安全防护已成为铁路安全设施建设的一项重要工作。根据防护栅栏设置及因地制宜原则,对铁路沿线各不同地段选用何种形式的栅栏类型及应注意的问题做了较系统的总结。举例说明铁路防护栅栏施工过程中遇到的问题,并在分析这些问题产生的原因后提出相应的对策建议,以确保铁路建设顺利进行。     

市域铁路最大坡度研究

最大坡度作为市域铁路主要技术标准之一,其选择是否合理不仅关系着铁路工程投资,还对列车运行速度和运输能力产生影响。在确定市域铁路最大坡度时,需要考虑铁路沿线地形、地貌等工程条件的制约,还要符合市域铁路对列车运行速度和运输能力等方面的要求。为满足市域铁路规划建设需要,根据市域铁路动车组的牵引和制动性能,从满足列车运行速度和运输能力角度分析提出最大坡度值及其对应坡段长度的匹配建议,为市域铁路的规划建设提供借鉴。     

哈罗线哈密南至巴特段线路限制坡度方案选择

根据地形及运量特点对哈罗线哈密南至巴特段的限制坡度进行了研究，主要研究了双机12．5‰、单机重车方向6‰轻车方向12．5‰的均衡坡和单机6‰三个坡度方案．并从地形适应性，运输组织以及工程经济等方面进行了比较说明。从而确定了哈密南至巴特段的限制坡．