【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及高鐵軌道，具體涉及一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法、介質及設備。
技術介紹
1、隨著首批高鐵服役時間超過10至15年，線路老化與提速需求日益加劇，提速改造已成為高鐵發展必須解決的重大技術問題。由于空間線位對鐵路行車安全和運行速度帶來重大影響，在提速改造中，優化線路空間線位，如增加曲線半徑、延長夾直線或緩和曲線長度、減緩坡度、增大豎曲線半徑等是提高列車運行速度的重要手段。然而，高速鐵路提速改造的實施條件較為苛刻，運營鐵路需最大限度減少對日常運營的干擾，提速施工只能在夜間的“天窗”或列車行車間隔時間段進行。在空間線位精調時，受限于軌道結構物的固定特性，工作量只能集中在軌道系統的細微調整上，如扣件、墊片、螺絲等緊固部件的調節，而不能大幅度移動軌道，實現路基、橋梁、隧道等結構物的大規模改造。
2、受此限制，現有依靠人工決策的空間線位調整任務需要投入大量的人力物力資源，且難以保證鐵路全線的最優化調整。對此，線路智能優化方法為提升其線位調整效率及線路方案質量提供了有效的解決方案。但現有鐵路智能優化方法往往為針對新建線路的廣域空間線位調整，既有運營高速鐵路提速的空間線位調整受到軌道允許調整量、結構物限界等多方面因素的限制，并且新建線路的優化目標主要是造價、減災、環保等，而運營高鐵的優化目標主要為走行時分、軌道撥動量等，二者的優化目標存在顯著差異，使得現有的線位優化技術無法直接應用于此類精細調整。
3、因此，亟需開發一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法、介質及設備，以實現在可調范圍受限的嚴苛條件下對運營
技術實現思路
1、本專利技術目的在于提供一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法、介質及設備，具體技術方案如下：
2、一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，包括以下步驟：
3、步驟s1、構建運營高速鐵路的空間線形模型，據此生成平面線元數組和縱斷面線元數組，建立里程到坐標、方位角、標高的映射函數，將平面線元數組與縱斷面線元數組組合形成三維空間線元數組，并計算其加算坡度；
4、步驟s2、構建運營高速鐵路空間線位優化模型，確定優化模型的決策變量，構建走行時分目標函數，并提出空間線形設計的相關約束；
5、步驟s3、根據運營高速鐵路平縱面線形、結構物分布、軌道可調整量、結構物限界要求，生成線路中心線逐樁可調范圍，應用步驟s1生成的空間線形模型計算可調范圍邊界點空間坐標，進一步生成三維線路可調周界管廊；
6、步驟s4、在可調周界管廊范圍內隨機生成一系列初始線路方案，將線路方案作為粒子群算法的粒子，采用粒子群算法生成最優化線路方案。
7、進一步的，步驟s1具體是：
8、步驟s1.1、構建平面線形模型，實現交點數組到平面線元數組的轉換，并建立里程到坐標及方位角的映射；構建縱斷面線形模型，實現變坡點數組到縱斷面線元數組的轉換，并建立里程到標高的映射；
9、步驟s1.2、將平面線形模型生成的平面線元數組和縱斷面線形模型生成的縱斷面線元數組進行并集操作，構建平縱組合空間線元數組并計算加算坡度。
10、進一步的，步驟s2具體是：
11、步驟s2.1、確定優化模型的決策變量，線路三維空間位置由如下列向量表示：
12、交點x坐標列向量：?；
13、交點y坐標列向量：；
14、平面圓曲線半徑列向量：?；
15、平面緩和曲線長列向量：?；
16、變坡點里程列向量：?；
17、變坡點設計標高列向量：?；
18、豎曲線半徑列向量：?；
19、其中，為平面交點數目，為縱斷面變坡點數目；
20、空間線形設計的相關約束包括幾何規范約束、最大走行時分約束和可調周界約束；
21、幾何規范約束：包括最小圓曲線半徑、最小圓曲線長、最小夾直線長、最小坡段長、最大坡度；
22、最大走行時分約束：優化過程中生成的線路方案的最大走行時分應小于等于初始給定方案的走行時分，方能達到提速目標，即；
23、可調周界約束：優化過程中生成的線路中心線上任意一點需在可調周界約束范圍內，即；
24、步驟s2.2、構建決策變量與列車走行時分的目標函數：
25、；
26、其中，為起車附加時分，為停車附加時分，為某一坡段的長度，為某一坡段上的每千米的運行時分；表示列車走行時分越小的線路方案越優。
27、進一步的，幾何規范約束中，最小圓曲線半徑滿足如下約束：
28、；
29、其中，為最小圓曲線半徑，為第個圓曲線的曲線半徑，為平面交點數目；
30、最小圓曲線長滿足如下約束：
31、；
32、其中，為最小圓曲線長，為第個曲線的轉角，表示第個曲線的緩和曲線長；
33、最小夾直線長滿足如下約束：
34、；
35、其中，為相鄰曲線間的最小夾直線長度，，為第個平面交點坐標，，為第個平面交點坐標，表示第個圓曲線的后切線長，表示第個圓曲線的前切線長；
36、最小坡段長滿足如下約束：
37、；
38、其中，為第個縱斷面變坡點里程，為第個縱斷面變坡點里程，為最小坡段長度；為縱斷面變坡點數目；
39、最大坡度滿足如下約束：
40、；
41、其中，為第個縱斷面變坡點的設計高程，為第個縱斷面變坡點的設計高程，為第個縱斷面變坡點和第個縱斷面變坡點間的距離，為最大坡度值。
42、進一步的，步驟s3具體是：
43、步驟s3.1、輸入運營高鐵的線路平面交點、半徑、緩長數據，根據步驟s1.1的平面線形模型生成平面線元數組，實現里程轉坐標；輸入運營高鐵的線路縱斷面變坡點里程、標高和豎曲線半徑數據，根據步驟s1.1的縱斷面線形模型生成縱斷面線元數組，實現里程轉標高；
44、步驟s3.2、沿線路起終點以一定間隔生成一系列編號序列，逐樁計算線路中心線三維空間點位坐標及切線方位角，從工務部門獲取逐樁軌道可調范圍數據，依據三維空間點位坐標、切線方位角與可調范圍數據，計算出逐樁線路中心水平可調范圍邊界點與豎直可調范圍邊界點的三維空間坐標，假設第樁號的水平可調范圍為左偏移距離?、，右偏移距離、，則對應的水平邊界點三維坐標為：
45、；
46、假設豎直可調范圍為上、下偏移?、，則對應的豎直邊界點為：
47、；
48、用類似橢圓的曲線擬合周界四點，生成單個樁號截面的可調整區域；
49、步驟s3.3、沿樁號序列順次連接各個類橢圓截面，形成一個完整的三維線路可調周界管廊。
50、進一步的，步驟s4具體是：
51、步驟s4.1、在步驟s3生成的三維線路可調周界管廊內，基于既有運營高速鐵路空間本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S1具體是：
3.根據權利要求2所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S2具體是：
4.根據權利要求3所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，幾何規范約束中，最小圓曲線半徑滿足如下約束：
5.根據權利要求4所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S3具體是：
6.根據權利要求5所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S4具體是：
7.根據權利要求6所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S4.1中，線路平面初始化具體是：
8.根據權利要求7所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟S4.2具體是：
9.一種設備，其特征在于，該設備包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序；所述處理器執行所述計算機程序，實現如權利要求1-
10.一種介質，其特征在于，所述介質為可讀存儲介質，所述可讀存儲介質上存儲有計算機程序，處理器執行所述計算機程序，實現如權利要求1-8中任意一項所述的運營高速鐵路空間線位精調優化方法。
...【技術特征摘要】
1.一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟s1具體是：
3.根據權利要求2所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟s2具體是：
4.根據權利要求3所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，幾何規范約束中，最小圓曲線半徑滿足如下約束：
5.根據權利要求4所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟s3具體是：
6.根據權利要求5所述的一種運營高速鐵路空間線位精調優化方法，其特征在于，步驟s4具體是：
【專利技術屬性】
技術研發人員：蒲柏文，萬昕潔，胡建平，冉楊，彭利輝，胡婷，曾慶新，明杰，王許生，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。