[发明专利]一种既有铁路平面线位整体重构设计方法

摘要

本发明公开了一种既有铁路平面线位整体重构设计方法，首先依据各测点切线方位角变化率识别测点所属的线元类型，进行测点的初始聚类；然后基于各线元点群内测点数目调整初始聚类线元点群；再基于各圆曲线段两端直线的交点位置，进一步调整线元点群；再迭代计算，逐步识别并调整直线线元点群和圆曲线线元点群中的缓和曲线线元测点，使线元点群中的测点数目达到稳态，实现三种线元测点的最终聚类，并拟合局部线位；最后连接各局部线位形成初始整体拟合线位，并对拟合线位进行优化，得到最终的既有铁路平面线位重构方案。本发明可以精准识别不同类型的线元测点，并可从全局角度整体优化拟合线位，实现既有铁路平面线位的整体快速重构。

主权项

1.一种既有铁路平面线位整体重构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将测点按照其里程进行排序；S2：将起始测点和终止测点的切线方位角变化率设为0，依次计算各测点切线方位角变化率ζ，比较各测点方位角变化率ζ和方位角变化率阈值r，以识别测点所属的线元类型：当ζ(1)中第i个线元点群为直线线元点群，且该线元点群内只有一个测点，即同时与其相邻的两个圆曲线线元点群中一个线元点群内的测点数目大于等于3，另一个线元点群内的测点数目小于3，则将该直线线元点群纠正为圆曲线线元点群，然后合并该三个连续的圆曲线线元点群为一个圆曲线线元点群；表示内的测点数目；遍历线元点群集合Q⁽¹⁾，直至没有直线线元点群被合并到圆曲线线元点群；2)如果线元点群Q⁽¹⁾中第i个线元点群为圆曲线线元点群，且该线元点群内测点数目不足3个，则将该线元点群纠正为直线线元点群，然后合并与其相邻的两个直线线元点群，将三个连续的直线线元点群合并为一个直线线元点群；遍历线元点群集合Q⁽¹⁾，直至没有圆曲线线元点群被合并到直线线元点群；S₄：遍历调整后的线元点群集合Q⁽²⁾，如果线元点群Q⁽²⁾中第i个线元点群为圆曲线线元点群，则基于最小二乘原理拟合该圆曲线线元点群两端的直线线元点群，并计算拟合得到的两条直线的交点坐标(x_JDi,y_JDi)，依据交点坐标位置进一步调整线元点群，得到线元点群集合Q⁽³⁾；1)如果交点坐标位于圆曲线线元点群范围内，且位于直线线元点群范围外，则该圆曲线线元点群不需要调整；2)除1)情况外，则调整该圆曲线线元点群为直线线元点群，并合并这3个连续的直线线元点群为一个直线线元点群；S5：迭代计算，逐步识别并调整线元点群集合Q(3)中直线线元点群和圆曲线线元点群中的缓和曲线线元测点，使线元点群中不同类型的线元测点数目达到稳态，实现直线、圆曲线、缓和曲线三种类型线元测点的最终聚类，并基于最小二乘原理拟合最终聚类的直线、圆曲线、缓和曲线线元点群，形成由直线‑缓和曲线‑圆曲线‑缓和曲线‑直线组成的局部线位；S6：连接各局部线位形成初始整体拟合线位；S7：以初始整体拟合线位中各曲线段的前缓和曲线长lsi1、圆曲线长Qi和后缓和曲线长lsi2为变量，i＝1,2,…,n，n为所有曲线段数目，以全线的拨量和最小为目标函数，建立优化模型，采用非线性网格自适应直接搜索算法对拟合线位进行优化，得到最终的铁路线位，即既有铁路平面线位重构方案。