[发明专利]一种包含土石方调配的公(铁)路纵断面自动构建方法

摘要

本发明公开了一种考虑土石方调配的公(铁)路纵断面自动生成方法。在线路平面位置已定的条件下，建立了考虑土石方调配的纵断面自动构建的切割线模型。该模型在纵断面自动构建的过程中，将土石方调配的费用纳入纵断面计算模型，能合理区分桥隧位置和土石方调配段位置，解决了传统纵断面优化模型中土石方费用只能包括填挖方费用而不能考虑土石方运输费用的问题。此外，建立的纵断面自动构建的切割线模型，能自动根据地形起伏自适应地确定变坡点位置，最终获得优化后的纵断面设计方案。

主权项

1.一种考虑土石方调配的纵断面自动生成模型的构建方法，其特征之一在于，在纵断面自动设计时考虑了土石方调配，将土石方调配线性规划模型结合进纵断面优化切割线模型，解决了传统纵断面优化模型目标函数中土石方费用只包括填挖方费用而忽略了土石方运输费用的问题，使得优化目标更全面，实现了费用的真正最小化；设计人员在对路线进行设计时每20米设置一个桩号，本发明以两个桩号之间的小段为一个土方段，这些土方段包含于集合S，对于任意土方段i∈S，都计算出该段的土方体积Vi；如果Vi大于零，该土方段为挖方段，如果Vi小于零，那么该段为填方段；当土方段既有填方也有挖方时，该段的土方体积Vi为填方体积和挖方体积之和；引入变量xij表示从第i个土方段运到第j个土方段的土石方量，本发明把xij称为从i段到j段的土方流；对于任意一对土方段i，j∈S(i≠j)，引入变量cij表示从第i个土方段运送单位体积的土石方到第j个土方段的运费；集合B为借土区集合，集合为弃土区集合；对于任意j∈S∪B∪W，引入集合M→表示运出段，M→由所有土方流xij能运出的段的索引j组成；类似地，对于任意i∈S∪B∪W，引入集合M←表示运入段，M←由所有土方流xij能运入的段j的索引组成；最后，引入M2表示符合约束的土方流元素空间的(i，j)索引对；M2＝{(i,j):j∈M→}                (3)基于以上的准备工作，建立线性规划土石方调配如下：xij≥0 all(i,j)∈M2                 (9)式(4)为模型的目标函数，线性规划模型的目标函数在于该段内土石方调配的费用最小，由于是线性规划模型，对于固定的纵断面设计线，最后得出的土石方调配最小费用是唯一的；式(5)表示开挖段开挖的土石方量等于调运到各填筑段与弃土场土方数量之和；式(6)表示从所有开挖段和借土场调运的土石方数量总和等于该填筑段的填筑方量；式(7)表示从借土场调运到各填筑段的土方量总和不超过该借土场的储量；式(8)表示从所有开挖段调运到弃土场的土方量不超过该弃土场的容量；式(9)表示土方流总是大于零。