[发明专利]运营高铁轨道空间线形优化设计方法

权利要求书

1.一种运营高铁轨道空间线形优化设计方法，其特征在于，包括基于实测轨道中心线和扣件允许抬降值，构建轨道空间线形优化模型，通过线形拟合技术和人工智能算法，实现平纵断面拟合和优化设计，统计并输出优化设计成果，具体包括如下步骤：

构建轨道空间线形模型；即构建轨道空间线形自定义实体；

构建轨道空间线形优化模型；用于保存原始线形设计数据、平面优化设计和显示轨道空间线形优化效果；通过所述轨道空间线形自定义实体，读取并导入线形设计资料作为原始线形设计数据，构建轨道空间线形优化自定义实体；导入实测轨道中心线数据，绘制实测轨道中心线；导入扣件允许抬降值，扣件允许抬降值包括每一个扣件的断链序号、标注里程、允许降、允许抬；

设置轨道空间线形优化控制参数；优化控制参数包括控制起点对应原始线路里程、平面横向允许位移和填挖阀值，填挖阀值包括设计与既有轨面高程差上限，以及设计与既有轨面高程差下限；根据原始线路里程，标注优化控制参数；根据优化控制参数，计算并显示平纵差值超限段落和超限值，纵断面超限值根据扣件允许抬降值计算；

构建轨道纵断面优化模型，轨道纵断面优化模型用于显示轨道纵断面和纵断面优化设计；基于所述轨道空间线形优化模型构建轨道纵断面优化模型；轨道纵断面优化模型包括以下纵断面栏目及内容：竖曲线、设计轨面与既有轨面高程差、轨面设计高程、轨面设计坡度、实测超限值、超限控制参数、实测轨面高程、地面高程、加桩、里程和线路平面；超限控制参数栏目显示扣件允许抬降值，纵断面实测超限值以设计轨面与既有轨面高程差减去扣件允许抬降值计算；超限值大于零时以红色标注，并用红线长竖线标记；

纵断面优化设计，基于所述轨道纵断面优化模型进行纵断面优化设计；纵断面优化设计包括设置纵断面优化控制参数、纵断面坡度自动拟合调整和纵断面坡度人工智能优化设计；纵断面优化控制参数包括规范要求、约束控制、坡长坡度参数、接坡参数和对既有坡度自动调整的控制；纵断面坡度自动拟合调整，根据实测轨面高程，通过直线拟合技术，拟合并调整轨面设计坡度；拟合时，根据纵断面变坡点分段拟合，调整坡度和变坡点高程，变坡点里程和竖曲线半径保持不变，只在分段中间添加变坡点，不删除变坡点，添加的变坡点根据最近的变坡点设置竖曲线半径；纵断面坡度人工智能优化设计，在纵断面坡度自动拟合调整的基础上，采用差异演化算法进行优化；优化时，只对一半的纵断面坡度方案调整变坡点里程，变坡点里程的调整范围限定为竖曲线半径的指定范围；优化后，生成最优的纵断面变坡点数据；根据最优的纵断面变坡点数据，更新轨道纵断面优化模型、轨道空间线形优化模型和轨道空间线形模型：

平面优化设计；基于所述轨道空间线形优化模型进行平面优化设计；平面优化设计包括平面拟合调整和平面人工智能优化设计；平面拟合调整包括平面直线拟合调整、平面圆曲线拟合调整和平面缓和曲线调整；平面直线拟合调整为根据平面直线段的实测轨道中心线数据进行拟合，平面圆曲线拟合调整为根据平面圆曲线段的实测轨道中心线数据进行拟合，平面缓和曲线调整为根据圆曲线半径确定缓和曲线调整范围，按步长进行调整；平面人工智能优化设计，在平面拟合调整的基础上，设置优化变量控制参数，采用差异演化算法进行优化；优化变量控制参数包括优化交点、优化缓长、优化半径、缓长取整、缓长调整范围、循环缓长；优化后，生成最优的平面线形数据；根据最优的平面线形数据，更新轨道空间线形优化模型和轨道空间线形模型；

统计并输出优化设计成果；根据优化后的所述轨道空间线形优化模型，计算并统计轨道空间线形优化效果，输出扣件调整值一览表、平面偏差归纳统计表、平面轨向短波平顺性表和平面轨向中长波平顺性表。

2.根据权利要求1的运营高铁轨道空间线形优化设计方法，其特征在于，所述构建轨道空间线形模型的方法中，采用施工图线形设计资料构建轨道空间线形自定义实体，施工图线形设计资料包括线路模型名称、断链里程数据，平面交点数据、曲线超高数据、纵断面变坡点数据、桥梁缺口数据、隧道缺口数据、站场缺口数据。

3.根据权利要求1的运营高铁轨道空间线形优化设计方法，其特征在于，所述构建轨道空间线形优化模型的方法中，实测轨道中心线数据包括每个实测点的标注里程、N坐标、E坐标和Z坐标，Z坐标为实测轨面高程。