基于改進(jìn)遺傳算法的鐵路三維空間線路智能優(yōu)化方法研究.pdf

1、鐵路三維空間線路智能優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，根據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的功能需求，自動(dòng)進(jìn)行鐵路三維空間線路搜索和結(jié)構(gòu)物協(xié)調(diào)布設(shè)，搜索出線路、結(jié)構(gòu)物與環(huán)境之間的最佳協(xié)調(diào)方案過(guò)程，具有降低鐵路選線設(shè)計(jì)的勞動(dòng)量與決策周期，提高選線工作效率與節(jié)約投資等重要意義。因此，在深度和廣度上開展鐵路三維空間線路智能優(yōu)化研究是當(dāng)前發(fā)展的重要方向。本文綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、三維圖形引擎技術(shù)、鐵路選線設(shè)計(jì)等理論與方法，針對(duì)鐵路三維空間線路智能優(yōu)化可視化環(huán)境構(gòu)建、優(yōu)化

2、模型的建立、搜索算法設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，研發(fā)了鐵路三維空間智能選線系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:
　　(1)歸納和總結(jié)了與鐵路線路智能優(yōu)化與三維空間信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，將三維空間信息歸結(jié)為空間地理環(huán)境信息、線路幾何約束信息、線路構(gòu)造物信息、關(guān)聯(lián)約束信息四類;闡述了空間信息數(shù)據(jù)的挖掘與表達(dá)方法，基于OSG技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行高效組織，加工處理與信息輸出為一體，建立了三維空間信息模型，為鐵路三維空間線路智能搜索提供可視化

3、地理信息環(huán)境。
　　(2)以平面交點(diǎn)坐標(biāo)、平面交點(diǎn)半徑、縱面變坡點(diǎn)里程、變坡點(diǎn)高程為設(shè)計(jì)變量，充分考慮了空間線路平面約束、縱斷面約束、平縱組合約束和環(huán)境影響約束條件，深入分析鐵路三維空間線路優(yōu)化費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)，建立了鐵路三維空間線路綜合優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　　(3)基于改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行鐵路三維空間線形的優(yōu)化。采用浮點(diǎn)編碼方式，以交點(diǎn)偏移距、交點(diǎn)曲線半徑、鏈?zhǔn)阶兤曼c(diǎn)高程為基因序列，針對(duì)多約束條件構(gòu)成的優(yōu)化空間進(jìn)行深入的研究，生成線路

4、方案群;基于多目標(biāo)排序矩陣方式對(duì)每代中線路方案進(jìn)行適用度的計(jì)算，設(shè)計(jì)了選擇、交叉和變異三類遺傳算子，建立了選擇、交叉與變異概率按照種群進(jìn)化代數(shù)進(jìn)行調(diào)整機(jī)制，逐代遺傳進(jìn)化，實(shí)現(xiàn)了線路方案并行向最優(yōu)線路方案群自動(dòng)搜索，完成了鐵路三維空間智能尋優(yōu)過(guò)程。
　　(4)以本文提出的理論與方法為基礎(chǔ)，進(jìn)行系統(tǒng)的總體框架設(shè)計(jì)與模塊化處理，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合方式，基于vs.net、OSG、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三維空間智能選線系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)