铁路纵断面自动设计与优化方法研究

研究目的:铁路纵断面设计是一项复杂的系统工作,人工设计效率低,易出差错。研究掌握铁路纵断面自动设计与优化方法,可以提高纵断面设计效率和质量,为铁路线路平纵断面方案的优化调整、纵断面技术标准的确定提供快速的参考和指导,为平纵横联动设计奠定坚实的基础。研究结论:应用实例表明:(1)采用坡度模拟、多种约束条件处理的方法进行铁路纵断面自动设计,可以快速获得具有较高价值的纵断面初始方案,为平纵断面方案设计或优化提供快速参考;(2)在自动设计的成果基础上,基于差异演化算法进行纵断面自动优化,可以提高优化速度和优化效果;(3)自动设计、自动优化和自动规范检查,可以显著提高纵断面的设计效率和质量。     

遗传算法在道路纵断面设计优化中的应用探索

在道路纵断面设计过程中,传统人工拉坡方式具有较强的主观性,受经验、精力、时间所限,即使反复地试坡、调整、核对,也无法保证结果最优。探索研究运用遗传算法,通过精细化参数控制、优化进化策略,可有效减小解算规模,能够实现纵断面设计优化的目的。采用Visual LISP语言,开发编制纵断面优化设计软件,模拟构建适应度函数,并设计了特殊的选择、杂交和变异机制。通过工程实例应用测试,验证了遗传算法在道路纵断面设计优化中的有效性。     

基于蚁群算法的铁路线路纵断面优化设计

将蚁群算法应用于铁路线路纵断面优化设计,提出了一种基于蚁群算法的铁路线路纵断面优化设计方法。首先在初始纵断面方案的每个变坡点附近区域内划分网格,并设置网格中心点之间的初始信息素;然后由计算机模拟出人工蚁,人工蚁根据概率选择路径并更新所选路径上的信息素,在划分的网格范围内多次迭代优选变坡点位置;通过缩小范围、逐步求精的方法进一步优化,直至优化结果达到要求。实践表明:该方法能快速、高效地得到优化方案,在铁路新线纵断面优化设计中是有效和可行的。     

铁路线路平纵横实时联动设计方法研究

为解决铁路线路设计过程中手工操作繁琐、设计效率较低等问题,提出铁路线路平纵横实时联动设计的整体流程,研究基于AutoCAD平台和ObjectARX2010开发包的数字地面模型、平面交互式选线、纵断面横断面自动化设计、平纵横实时联动编辑优化等二次开发关键技术,实现了平纵横多视口设计、纵断面坡度自动化设计及坡度约束处理、纵断面高程控制点自动设置、平纵实体的多夹点式驱动编辑、平纵横多视口按里程同步显示等多项设计功能。应用实例表明,此方法可简化操作流程,提高线路方案设计及优化效率,为进一步提高选线设计的自动化、智能化水平提供辅助支持。     

基于遗传算法的铁路纵断面优化系统的研究

提出一种基于全局最优的改进式遗传算法.采用改进的启发式交叉算子和多种算子混合操作,加快算法向最优解收敛的速度.给出相应的纵断面优化模型,并改进初始种群生成的方法,将一个二维优化问题转化为两个一维优化问题进行求解,简化了算法的执行过程.引入惩罚函数的概念处理方案的约束问题,设计算法实现的流程图,并开发相应的优化系统.利用实例证明遗传算法在纵断面优化设计中的可行性及全局寻优的性能.     

基于蚁群算法的铁路纵断面优化算法研究

将蚁群算法应用于铁路纵断面优化设计,提出一种基于蚁群算法的铁路纵断面优化设计方法。即在初始纵断面方案的每个变坡点附近区域内划分网格并设置网格中心点之间的初始信息素;由计算机模拟出人工蚁,根据概率选择路径并更新所选路径上的信息素,在划分的网格范围内多次迭代优选变坡点位置;通过缩小范围、逐步求精的方法进一步优化,直至优化结果达到要求为止。结果表明,采用该设计方法,既能满足各项技术要求为止,又能使各种工程费用或运营费用达到最优,为改善平面位置提供依据。     

客运专线无砟轨道铁路路基纵断面设计

研究目的:为有效控制客运专线无砟轨道铁路路基与桥梁、隧道连接处的沉降差异、刚度差异,有必要进行路基纵断面面设计。本文论述了路基纵断面设计的作用和意义,并讨论了路基程纵断面设计的内容以及技术要点。研究结论:客运专线无砟轨道铁路应进行路基工程纵断面设计。路基纵断面设计内容包括:连接处刚度差异、沉降差异检查与处理、工程接口设计的检查与处理。客运专线无砟轨道铁路,应按照"纵断面面优先"的原则,首先进行路基工程纵断面程设计,依据路基工程纵断面设计进行路基横断面辅助设计,路基横断面的数量可以适当减少。     

复线线路的线型设计与整体优化

介绍了复线铁路线型几何设计的方法和平，纵面整体优化设计的方法，从理论上证明了铁路线路平、纵断面整体优化设计可以分为两步，纵断面优化和平面优化，这两步交替运行就可得到最优解。     

小驼峰线路纵断面优化设计

结合我国铁路的实际情况，提出了将驼峰划分为大、中、小型的分类建议，针对我国铁路小驼峰平纵断面存在的问题，并根据采用各种先进调速制式的需要，研究提出了优化的纵断面设计并提出了评价。     

铁路驼峰设计对货车大型化发展适应性的思考

在分析我国铁路贷车大型化发展趋势下驼峰调车场发展现状及在既有驼峰设计中存在问题的基础上,从车辆单位基本阻力的标定,设计气候条件的选取,计算车辆类型的选定,以及铁路驼峰平纵断面优化等方面提出修订铁路驼峰及调车场设计规范的建议,为铁路驼峰设计适应大型货车解体溜放提供参考。     

基于GA-MADS混合算法的既有铁路平面线形自动重构

研究目的:既有铁路平面线形重构是铁路养护维修与增改建设计的重要基础,重构结果对列车运行安全、养护改建工程量将产生重要影响.既有方法通常先识别确定交点坐标,再逐交点优化半径缓长,属局部重构,难以实现全局优化;同时对约束的处理还不全面,重构的线形需要经过大量人工调整方可应用.对此,本文提出一种遗传算法混合网格自适应直接搜索...     

基于改进遗传算法的高速列车节能优化研究

为有效降低列车运行能耗,针对高速列车行进过程中的能耗优化问题,讨论了列车运行阻力的计算及列车停车点的设置,以此建立以列车能耗最小为优化目标的列车运行优化模型,提出3代逼近搜索的引导机制,改进了传统遗传算法中的算子,同时引入逆转算子提高算法求解能力.以CRH380B型高速列车和合福高铁(合肥—福州)数据为基础进行仿真,列...     

阳安铁路增建第二线山区地质选线

近年来随着我国山区铁路的大量修建,山区铁路地质选线的重要性日益凸显。阳安铁路是典型的山区铁路增建第二线项目,该项目进行地质选线对于降低后期勘察设计难度、减少投资、降低后期维护费用等方面起决定性作用。针对既有河谷线地段,增建第二线线路穿越区域性大断裂等工程地质问题,采取何种地质选线的技术原则进行研究。研究结论:(1)本次地质选线过程中,综合采用遥感解译、地质调绘、钻探、试验等勘探方法,查清沿线的工程地质条件;(2)对线位比选起决定性作用的工程地质条件主要是断层、滑坡等不良地质,线路通过断层应以大角度、简单工程通过,其余不良地质应以绕避为主;(3)在充分总结汲取山区铁路综合选线技术经验的基础上,提出地质选线、定线原则;(4)通过对阳平关至响水、西乡至石泉、石泉至池河三段线路方案的比选,得出推荐方案。     

蒙西至华中地区铁路五里川至邓州段线路方案研究

五里川至邓州段铁路的修建将使本地区资源优势迅速转化为经济优势,因此设计出线路短、工程小、投资小的铁路方案,对促进区域内经济发展和完善路网结构均具有十分重要的意义。通过对蒙西至华中地区铁路线位走向的研究,针对路网规划,功能定位,接轨和线路走向,地质选线,环保要求,地方经济发展特点等影响因素,对五里川至邓州段线路进行了沿既有线、既有线北侧和既有线南侧3个方案的分析和探讨,经综合比选提出了五里川至邓州段采用沿既有线方案作为推荐方案的建议。     

铁路桥梁上线路设置短夹直线反向曲线的研究解决思路

针对《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)中规定"桥上应避免采用反向曲线"与《铁路线路设计规范》(GB50090.1—2006)中"明桥面桥不应设在反向曲线上"不一致的情况,通过分析总结多条线在铁路桥梁上线路设置短夹直线反向曲线存在的具体问题与解决办法,提出其他铁路项目在具体设计中处理此类问题可借鉴的解决思路:铁路设计一般情况下应遵循"桥上应避免采用反向曲线"的选线理念;困难条件下,应采取较好的线路条件,反向曲线的夹直线长度最少应满足1列运营列车长度;特殊困难条件下,桥梁上反向曲线夹直线长度不满足1列运营列车长度时,应通过线路平纵断面优化、桥改路等多方案经济技术比较辅以相关研究(如仿真检算)进行充分研究论证,以确定最终方案。     

基于GIS的铁路走向方案研究

为避免在铁路走向方案选定过程中遗漏有价值的方案,并减少工作量、加快比选速度,同时定量把握铁路走向与沿线社会经济发展的耦合关系,以华北平原某拟建城际铁路为例,在描述铁路走向选择问题的基础上,利用潜能模型表示铁路从不同地区经过时对周边城市的影响,运用GIS栅格算法得到铁路走向的最优方案。从所得方案可以看出,铁路走向既要短直又应经过更多城市,铁路应优先顾及更大的城市,铁路走向选择应考虑到铁路不能经过的城市的需求,铁路应引入城市核心区域。该方法排除了铁路走向方案研究过程中人为主观因素的干扰,无需事先选定比较方案即可快速得到最优方案。     

铁路客车联络线纵断面技术标准的研究

目前我国的铁路线从运输性质上基本可分为客运专线、客货共线和货运专线铁路。适应于客运专线的技术标准是以运行动车组来确定其基本设计参数的,适应于客货共线的技术标准是以运行机车牵引车组来确定其基本设计参数的,货运专线铁路设计参照了客货共线铁路的技术标准,对于机车牵引客车车列的联络线技术标准没有做出相应的规定。结合现行《铁路线路设计规范》(GB50090—2006)和西宁站改造及相关工程的实践对客车联络线纵断面技术标准进行探讨。     

计算机联锁软件设计及进路搜索算法的研究与应用

本文根据联锁软件所要实现的功能,对联锁程序进行模块划分,采用模块化的设计方法编写联锁软件,并对进路搜索模块中不同算法进行分析比较,提炼出一种高效率的搜索算法,结合站场型数据结构将此算法应用到联锁软件的设计开发中.最后对联锁软件的安全性进行简要分析.     

邯长邯济铁路扩能改造工程设计方案研究

既有线扩能改造如何实现改造方案与运力需求相匹配,运输组织最优,对既有运输影响最小等需系统研究。通过增二线、双线取直、到发线延长、速度目标值等扩能改造方案研究,提出建设方案;通过增二线平纵断面方案及既有线加固整治、变更设计、设计服务运输等方面阐述系统优化设计及需进一步改进的建议。研究认为既有线扩能改造应避免既有线大量拆改,二线宜并行既有线建设;运输组织方案需强化点线能力协调配套,提高运输效率,但应避免产能虚浮、浪费;设计方案应充分考虑对运输的影响,关注设计方案的安全性、可实施性及系统性。     

基于多维网络的增开列车条件下高速铁路列车运行图调整

研究增开列车条件下高速铁路列车运行图的调整问题,并综合考虑列车车站进路的影响。通过构建Time-Station-Track三维时空扩展网络,刻画列车对铁路时空资源的占用。将原多目标优化问题转化为求解列车占用网络弧段最小费用单目标问题,并构建基于Time-Station-Track网络的0-1整数规划模型。针对模型特点,设计拉格朗日松弛算法,将问题进一步分解为求解单列车网络最短路径子问题,由于问题被松弛后求得的解可能不可行。因此,提出基于列车优先序列的启发式策略对对偶解进行可行化。最后以宝兰客运专线为例,验证模型的正确性和算法的可行性。