基于遗传算法的既有线平面及纵断面整正优化设计

【摘要】：铁路既有线平面及纵断面整正是确保行车平稳和安全的主要手段之一。整正优化设计可以提高整正质量、降低工程费用,是铁路工作者重点研究的问题,具有重要的理论与实用价值。将传统优化方法应用于线路整正优化设计中所遇到的主要问题是目标函数复杂、求解困难,而起源于生物学进化论,将遗传进化原理和最优化技术相结合而产生的遗传算法是一种非传统优化方法,它不需要目标函数及约束函数的导数等辅助信息,求解方便,为铁路工作者提供了线路整正优化设计的新工具。 本文的主要工作是将遗传算法引入到铁路既有线的平面及纵断面的整正设计中。作者主要完成了既有线平面整正优化设计和既有线纵断面整正优化设计两部分内容。在平面整正设计时,作者首先根据曲线半径、缓和曲线长度、曲线长度等约束条件生成满足规范要求的初始方案群,然后将控制点约束考虑进入适应度函数,进行遗传计算,最后得到满足各种约束的最优方案。在纵断面整正设计时,作者根据最大坡度、最大坡度折减、最小坡长、最大相邻坡度差、控制点高程、平纵线型位置等约束条件生成满足约束和设计规范的初始方案,然后通过规定迭代次数的遗传计算得到最优方案。 本文的研究表明,运用遗传算法进行既有线平面及纵断面整正优化,拨距及起落道量绝对值的和与平方和都有很大程度的减小,优化效果显著。这对减少工程量、降低铁路维修成本具有重要的意义。