新建鐵路縱斷面優(yōu)化算法及程序設(shè)計(jì).pdf

1、碩士學(xué)位論文新建鐵路縱斷面優(yōu)化算法及程序設(shè)計(jì)Newrailwayprofileoptimizationalgorithmandprogramdesign作者姓名：王鉉出學(xué)科專業(yè)：道路當(dāng)叢道工程學(xué)指導(dǎo)教師：奎位勤瑩蝰完成日期：2Q!墨生魚目蘭州交通大學(xué)LanzhouJiaotongUniversity蘭州交通大學(xué)碩學(xué)位論文摘要在新建鐵路設(shè)計(jì)過程中，控制工程投資，減少土建工程量一直是設(shè)計(jì)工作者研究的熱點(diǎn)所在。而新建鐵路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)則是在平

2、面線形已定的情況下，依據(jù)選定的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理確定線路的坡段設(shè)計(jì)，依照其選擇的目標(biāo)函數(shù)及優(yōu)化方法目前已有較多的優(yōu)化模型，但在算法綜合及優(yōu)化模型改進(jìn)方面還有大量工作需要進(jìn)行。本文主要是在綜合分析現(xiàn)有新建鐵路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)算法的基礎(chǔ)上，采用滿意度理論和遺傳算法相結(jié)合的方式進(jìn)行縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)算法研究，并將計(jì)算成果與AutoCAD繪圖相結(jié)合，開發(fā)AutoCAD繪圖功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、縱斷面自動(dòng)優(yōu)化及成圖的全過程。論文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研

3、究工作：(1)建立新建鐵路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)模型論文選定以變坡點(diǎn)里程和高程作為設(shè)計(jì)變量，采用滿意度理論綜合考慮工程費(fèi)和運(yùn)營(yíng)費(fèi)來設(shè)計(jì)多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)，以最小坡長(zhǎng)、最大坡度以及坡度代數(shù)差等作為約束條件，建立相應(yīng)的多目標(biāo)優(yōu)化模型。(2)初始方案群的生成針對(duì)新建鐵路地形條件復(fù)雜的特點(diǎn)，利用可行區(qū)域來處理修正存在較多極端情況的初始地面線并對(duì)其進(jìn)行平滑處理。根據(jù)處理結(jié)果和線路主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)以及變坡點(diǎn)位置。采用擬合法、均勻分布法以及『F態(tài)分布法

4、等多種方法結(jié)合生成初始方案群，既保證了初始種群的多樣性，也為后期的算法優(yōu)化提供了良好的初始方案。(3)遺傳算法改進(jìn)設(shè)計(jì)為使遺傳算法能夠更好地適應(yīng)新建鐵路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要對(duì)其進(jìn)行一些改進(jìn)。論文采用基于滿意度的多目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)，從選擇、交叉、變異等方面設(shè)計(jì)遺傳算法。采用排序輪盤法選擇算子，采用能夠遍布整個(gè)解空間的整體算術(shù)交叉算子，而變異算子則采用均勻性變異、非一致性變異和自適應(yīng)性變異結(jié)合使用的方式。使得遺傳算法能更好的解決復(fù)雜的縱斷面優(yōu)

5、化設(shè)計(jì)問題，同時(shí)以滿意度來確定終止準(zhǔn)則，使得算法更具可操作性。(4)AutoCAD繪圖開發(fā)結(jié)合具體工程，研究?jī)?yōu)化算法的計(jì)算結(jié)果與AutoCAD的結(jié)合問題，采用VBA程序語言來開發(fā)基于Excel數(shù)據(jù)源的輔助CAD自動(dòng)優(yōu)化程序，使得系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)新建鐵路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)的同時(shí)利用AutoCAD直接繪制線路縱斷面圖。經(jīng)具體工程檢驗(yàn)，采用滿意度和遺傳算法相結(jié)合的優(yōu)化算法能夠更好地得到線路縱斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)提高設(shè)計(jì)效率及決策的科學(xué)性具有十分重要的