鐵路線路局部方案平、縱斷面聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法.pdf

1、在“擴(kuò)內(nèi)需保增長”的大政方針下,中國繼續(xù)加大鐵路建設(shè)力度。2008年11月《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃(2008年調(diào)整)》通過國家批準(zhǔn)。到2020年,中國將新建約4萬公里鐵路,鐵路建設(shè)投資總規(guī)模將突破5萬億元,全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到12萬公里以上,復(fù)線率和電化率分別達(dá)到50％和60%以上,主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線,基本形成布局合理、結(jié)構(gòu)清晰、功能完善、銜接順暢的鐵路網(wǎng)絡(luò),運(yùn)輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需要,主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。在中長

2、期鐵路網(wǎng)規(guī)劃中明確提出以擴(kuò)大西部路網(wǎng)規(guī)模為主,形成西部鐵路網(wǎng)骨架,完善中東部鐵路網(wǎng)結(jié)構(gòu),提高對地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適應(yīng)能力,規(guī)劃建設(shè)新線共約4.1萬km。其中西部鐵路建設(shè)規(guī)劃中的格敦(格爾木～敦煌)、庫格(庫爾勒～格爾木)、拉日(拉薩～日喀則)等線路由于地理位置特殊,對線路勘察設(shè)計(jì)提出了更高的要求,要求在鐵路設(shè)計(jì)及施工過程中盡可能的采用新技術(shù)、新方法、新設(shè)備、新工藝,高效準(zhǔn)確的完成線路設(shè)計(jì)與施工中的諸多環(huán)節(jié)。在復(fù)雜艱險(xiǎn)地區(qū)的鐵路線路設(shè)計(jì)過程中

3、,一般是在確定大橋、長大隧道位置的基礎(chǔ)上,各專業(yè)相互配合,確定線路的具體位置,線路設(shè)計(jì)過程中更為注重線路局部方案平、縱斷面聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法方面,力爭取得經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。
　　 國內(nèi)外的專家學(xué)者在鐵路平、縱斷面整體聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了大量的研究工作,采用枚舉法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、線性規(guī)劃法、數(shù)值搜索法、遺傳算法、蟻群算法、降維法等多種方法進(jìn)行深入研究,取得了系列的成果。這些方法大多是基于數(shù)字地形模型,以線路填挖方量綜合最小為目標(biāo)函

4、數(shù),搜索最優(yōu)方案。由于在西部地區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜,線路平面位置的極小變動(dòng)也有可能引起工程量的較大變化。因此,研究一種適用于復(fù)雜艱險(xiǎn)地區(qū)的線路坐標(biāo)精確計(jì)算方法,設(shè)計(jì)基于數(shù)字地形模型的線路各點(diǎn)高程內(nèi)插方法,在線路平面方案擬定情況下,內(nèi)插各點(diǎn)標(biāo)高,優(yōu)化線路縱斷面并計(jì)算相應(yīng)的土石方工程數(shù)量,通過不斷調(diào)整線路平面、縱斷面方案,尋找土石方數(shù)量最小的最優(yōu)方案就顯得尤為必要。
　　 本文結(jié)合西部鐵路建設(shè)的實(shí)際需求,主要開展進(jìn)行以下幾方面的研究

5、工作:
　　 1.設(shè)計(jì)線路中樁坐標(biāo)計(jì)算方法及程序,設(shè)計(jì)方法能夠適用于直—緩—圓—緩—直五段式線路的逐點(diǎn)坐標(biāo)高精度計(jì)算工作,同時(shí)編制相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)算法。
　　 2.根據(jù)現(xiàn)有資料,研究基于等高線數(shù)模的線路逐點(diǎn)高程內(nèi)插設(shè)計(jì)算法。針對線路數(shù)地模的海量數(shù)據(jù)存取特點(diǎn),利用原始等高線數(shù)模建立柵格網(wǎng)模型,設(shè)計(jì)內(nèi)插點(diǎn)所處柵格快速定位方法,對該內(nèi)插點(diǎn)所處及周邊柵格內(nèi)的點(diǎn)遍歷,找出距離內(nèi)插點(diǎn)最近的6個(gè)點(diǎn),采用多個(gè)鄰近點(diǎn)之加權(quán)平均水平面移動(dòng)擬

6、合法計(jì)算各點(diǎn)高程。將設(shè)計(jì)線路的平面點(diǎn)位坐標(biāo)計(jì)算后導(dǎo)入,可快速得到設(shè)計(jì)線每百米點(diǎn)的地面標(biāo)高,生成地面線。
　　 3.以生成的地面線為參考,綜合考慮最小坡段長度、最大限坡、最大坡度差等方面的具體要求,采用降維法的基本思路,設(shè)計(jì)縱斷面自動(dòng)拉坡程序,初始拉坡完成后,要進(jìn)行曲線折減、橋、隧、車站位置等方面的檢查工作,采用程序設(shè)計(jì)方法自動(dòng)生成初始縱斷面。
　　 4.結(jié)合線路橫斷面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)圖示,設(shè)計(jì)新建鐵路路基工程數(shù)量的計(jì)算程序,實(shí)現(xiàn)

7、不同方案下的土石方量計(jì)算,作為線路方案比選的主要依據(jù)。
　　 5.通過具體工程實(shí)例,采用前面研究算法及編制程序?qū)崿F(xiàn)線路局部方案比選過程,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性。
　　 論文上總體上以等高線數(shù)字地模為初始資料,以曲線半徑作為變量,研究不同線位條件下,局部線路縱斷面自動(dòng)優(yōu)化拉坡和土石方數(shù)量計(jì)算的自動(dòng)優(yōu)化方法,高效、精確、快速地完成線路局部方案的比選工作,使所設(shè)計(jì)方案更經(jīng)濟(jì)、客觀,對復(fù)雜艱險(xiǎn)地區(qū)的線路局部方案比選具有一