城市轨道交通线路平面线形优化方法研究

摘要

进入21世纪，我国铁路事业突飞猛进，铁路设计院承担的工作量与日俱增。最近十年，在高铁规划建设稳步推进的同时，城市轨道交通建设的需求明显增加。如何在现有的条件下提高城市轨道交通选线设计效率，成为了各个设计院的重要课题。因此，有必要在铁路勘测设计中引入优化技术，以提高设计效率，获得更好的经济和社会效益。但是优化技术在铁路勘测设计中的运用存在很多难点。铁路选线的基本任务包括选定主要技术标准、确定线路空间位置以及合理布置沿线结构物。而在每一项任务中，都存在多种可供选择的思想。因此，一个合理的方案需要综合考虑各种因素的相互作用，这些因素可能是客观的，也可能是主观的。本文重点介绍了如何在城市轨道交通平面线形优化设计过程中量化计算各种因素的影响，设计了自己的线路实体表达程序，这套程序基于ObjectARX2010、ACCESS2010和VS2008平台，能够依据本次优化需要处理并提取相关数据，同时具有空间实体交叉计算以及绘制优化模型等基础功能。　　本文从设计角度出发，探讨了城市轨道交通平面设计过程中需要考虑的因素，并从这些因素出发，通过模糊综合评价的办法设计了平面线形优化目标函数。按照不同的设计变量讨论了两种情况下的优化方法，重点考虑了如何将平面区域约束量化引入城市轨道交通平面线形优化中去，提出了与之相应的目标函数。本文研究了仅考虑半径为设计变量时可以采用的穷举法，并通过例子测试了其可行性；研究了遗传算法在进行多设计变量复杂优化时应用原理与具体方法，解决了应用遗传算法时的编码、遗传交叉等问题，证明了遗传算法在智能选线中的可行性。同时为第一种情况下的优化计算设计了外部数据库，以保存计算过程中产生的大量数据，这些方案可以被设计人员在后续的设计中作为一种参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外研究发展与现状

1.3 主要研究内容

第2章 城市轨道交通线路平面线形优化问题分析

2.1 城市轨道交通线路平面特征

2.1.1 城市轨道交通平面线形基本构成

2.1.2 城市轨道交通平面线形特点

2.1.3 城市轨道交通线路平面设计要求

2.2 城市轨道交通线路平面线形优化原理

2.2.1 城市轨道交通线路平面线形优化方法

2.2.2 线路平面线形优化算法

2.3 城市轨道交通线路平面线形优化影响因素

2.3.1 建设成本

2.3.2 运营成本

2.4 本章小结

第3章 基于模糊评价的线路平面线形优化模型

3.1 区域概念

3.1.1 区域的分类

3.1.2 成都轨道交通既有线考察

3.2 目标函数

3.2.1 建设成本

3.2.2 运营成本

3.2.3 基于模糊综合评价的目标函数设计

3.3 约束条件

3.3.1 两相邻曲线间最小夹直线长度

3.3.2 平面最小曲线半径

3.3.3 站坪长度约束

3.3.4 平面区域约束

3.4 仅考虑设计变量为圆曲线半径平面线形优化算法

3.4.1 建设成本计算

3.4.2 运营成本影响计算

3.4.3 约束判断以及最优方案选取

3.5 考虑多设计变量的平面线形优化算法

3.5.1 遗传算法的优势

3.5.2 遗传算法应用原理

3.5.3 遗传算法的具体应用方法

3.6 本章小结

第4章 城市轨道交通平面优化数据库搭建

4.1 智能选线数据库概述

4.1.1 引入数据库的必要性

4.1.2 ACCESS数据库特点

4.2 Access 数据库与 AUTOCAD的连接

4.2.1 数据库访问技术

4.2.2 优化数据库接口的选择

4.2.3 在 ObjectARX中使用 ADO接入 ACCESS数据库的基本方法

4.3 优化数据库内容设计

4.3.1 仅考虑半径为设计变量的初始平面线形优化数据库

4.4 本章小结

第5章 算法实现与实例验证

5.1 平面线路实体在 AUTOCAD中的表达

5.1.1 线路实体绘制

5.1.2 线路实体属性构成

5.2 实例分析

5.2.1 实例背景

5.2.2 仅考虑半径为设计变量的线形优化

5.2.3 结果分析

5.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果