机场场区土石方平衡调配优化方法技术

本发明专利技术涉及土方工程施工技术领域，公开了机场场区土石方平衡调配优化方法，包括以下步骤：在平面图上划出挖方区W和填方区T的分界线，并分别在挖方区W和填方区T内划出若干个调配区；分别计算挖方区W和填方区T内各调配区的土方量，并标于平面图上；计算挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距；确定调配方案，包括：采用就近调配法确定初始方案；采用位势法或矩阵法对初始方案进行检查，确定土方总运输量是否为最小值，若确定土方总运输量为最小值则直接绘制土方调配图，若土方总运输量为非最小值采用闭回路法进行调整直至土方总运输量为最小值。本发明专利技术在缩短工期的同时将土方总运输量最小或降低至最少，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
机场场区土石方平衡调配优化方法
本专利技术涉及土方工程施工
，尤其涉及机场场区土石方平衡调配优化方法。
技术介绍
土方调配是土方工程施工组织设计中的一个重要内容，在平整场地土方工程量计算完成后进行。编制土方调配方案应根据地形及地理条件，把挖方区和填方区划分成若干个调配区，计算各调配区的土方量，并计算每对挖、填方区之间的平均运距(即挖方区重心至填方区重心的距离)，确定挖方各调配区的土方调配方案，最终的调配方案应使土方总运输量最小或土方运输费用最少，而且便于施工，以缩短工期、降低成本。如申请公布号为CN101702181A的专利技术专利申请公开了基于最近距离优先的渠道土石方迁移方法，其将渠道划分成等距离的m段，其中m的取值为大于0的正整数，m的取值最大可以到10000，得到第1段、第2段、第3段、……、第m段，最大的土石方调配距离的分段数目为k，其中k的取值为大于0的正整数，k的取值最大可以到100，获取每个分段内土石方挖方量或填方量的剩余量，首先在所有相邻的分段之间进行土石方挖方量和填方量的平和调配，接着在所有次相邻的分段之间进行土石方平衡调配，依次类推，在最大调配分段距离范围内所有分段之间进行土石方平衡调配，如果在最大调配分段距离范围内仍有分段土石方没有平衡的，则直接弃土或借土。上述技术方案只需要进行两维循环计算即可以实现渠道分段之间的土石方平衡调配，避免传统方法存在的效率问题，缩短了工期，但是，却没有考虑到降低运输量的问题，没有达到成本最小化。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术在于提供一种机场场区土石方平衡调配优化方法，其在缩短工期的同时将土方总运输量最小或降低至最少，降低了成本。为实现上述目的，本专利技术提供的一种机场场区土石方平衡调配优化方法，包括如下技术方案：机场场区土石方平衡调配优化方法，包括以下步骤：S1：划分调配区：在平面图上划出挖方区W和填方区T的分界线，并分别在挖方区W和填方区T内划出若干个调配区；S2：分别计算挖方区W和填方区T内各调配区的土方量，并标于平面图上；S3：计算挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距；S4：确定调配方案，包括：S41：采用就近调配法确定初始方案；S42：对初始方案进行检查，确定土方总运输量是否为最小值；S421：若确定土方总运输量为最小值则直接绘制土方调配图；S422：若土方总运输量为非最小值则对初始方案调整，直至土方总运输量为最小值。通过采用上述技术方案，在采用就近调配法确定初始方案后增加了对初始方案检测的步骤，以检测初始方案是否为最优方案，保证调配方案的合理性；在检测到初始方案为非最优方案的条件下，再对初始方案进行调整，通过就近调配法与闭回路法的结合使用得到的调配方案，不仅缩短了工期，同时将土方总运输量降低到最小或将土方运输费用降低至最少，最终以降低成本。在一些实施方式中，所述S3中，挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距为挖方区W内每个调配区的几何中心至填方区T内每个调配区的几何中心的距离。通过采用上述技术方案，能够快速测量得到挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距，且挖方区W内每个调配区的几何中心至填方区T内每个调配区的几何中心的距离与挖方区W内每个调配区的重心至填方区内每个调配区的重心的距离近似相同，因此，采用上述技术方案得到的平均运距准确性高，且测量方便。在一些实施方式中，在S3与S4之间还包括步骤S31：绘制运距表，运距表的标题行和标题列分别为挖方区W内的调配区和填方区T内的调配区，表格内其他单元分别记录对应标题行和标题列下挖方区W内调配区至填方区T内调配区的平均运距。通过采用上述技术方案，运距表能够直观地展示挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距，同时方便记录各路径下的数据，比如土方调配量等，提高后续计算效率。在一些实施方式中，所述S41中采用就近调配法确定初始方案具体为：从挖方区W内调配区至填方区T内调配区的平均运距最小的路径开始，依次将其土方调配量设置为等于该路径下土方可调配量的最大值。通过采用上述技术方案，平均运距越小其土方调配量设置为越大，平均运距大小其土方调配量设置为越小，从而提高降低运输成本。在一些实施方式中，所述S41中，将通过就近调配法确定的各路径下对应的土方调配量分别记录至运距表上对应单元格中。通过采用上述技术方案，能够直观地反应挖方区W至填方区T各路径下的土方调配量，同时方便后续调整工作，以提高后续计算效率。在一些实施方式中，所述S42中对初始方案进行检查的步骤包括：A1：仅在具有土方调配量的路径下，利用公式：Cij＝Ui+Vj(1)分别求位势Ui和Vj，其中，Cij为所在路径的平均运距，i为1-n内的自然数，n为挖方区W内调配区的个数，j为1-m内的自然数，m为填方区T内调配区的个数，设U1＝0；A2：利用公式：λij＝Cij-Ui-Vj(2)求检验数λij，当所有λij≥0，则初始方案的土方总运输量为最小值，所述初始方案为最优调配方案，否则对所述初始方案进行调整。上述技术方案是在运输问题中用来求非基变量的检验数和调整调运方案的方法，本专利技术通过采用上述方法对就近调配法确定的初始方案进行检测，从而判断初始方案是否为最佳方案，以保证调配方案的合理性。在一些实施方式中，所述S42中采用矩阵法对初始方案进行检查，具体为：设定挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的假想运距，包括：B1：设定具有土方调配量的路径下的假想运距Cij'＝Cij，其中，Cij为所在路径下的平均运距，并将假想运距Cij'记录于对应的平均运距Cij旁；B2：设定不具有土方调配量的路径下的假想运距Cij'，其确定方法为：使运距表中构成任一矩形的四个单元格间对角线上的假想运距之和相等，从而得到不具有土方调配量的路径下的假想运距Cij'；B3：利用公式：λij＝Cij-Cij'(3)求得不具有土方调配量的路径下的检验数λij，当所有λij≥0，则初始方案的土方总运输量为最小值，所述初始方案为最优调配方案，否则对所述初始方案进行调整。通过采用上述技术方案，本专利技术采用矩阵法对就近调配法确定的初始方案进行检测，从而判断初始方案是否为最佳方案，以保证调配方案的合理性。在一些实施方式中，所述S422中对初始方案进行调整的方法具体包括以下步骤：C1：在所有负检验数λij对应的路径中选择一个，并将该路径下的土方调配量作为调整对象，将其调整量定为变量X12；C2：找出变量X12的闭回路，具体包括：C21：在所述运距表中，以设定变量X12的路径下对应的单元格为起点，沿水平或竖直任一方向出发，在到达任一具有土方调配量的路径对应的单元格时做90°转向后继续前进，直至回到起点，以形成闭回路；C22：以设定有变量X12的路径下对应的单元格为起点，从任一方向沿闭回路前进，从各奇数次转角点的单元格对应路径下的土方调配量中挑选出最小土方调配量值，并将该最小土方调配量值转移至起点单元格内；C23：将闭回路中除步骤C22中原最小土方调配量值对应路径的单元格外其他奇数次转角点上的土方调配量值分别减去100，将闭回路中所有偶数次转角点上的土方调配量值分别增加100，以得到调整后的调配方案。上述技术方案通过采用闭回路法对初始方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：划分调配区：在平面图上划出挖方区W和填方区T的分界线，并分别在挖方区W和填方区T内划出若干个调配区；S2：分别计算挖方区W和填方区T内各调配区的土方量，并标于平面图上；S3：计算挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距；S4：确定调配方案，包括：S41：采用就近调配法确定初始方案；S42：对初始方案进行检查，确定土方总运输量是否为最小值；S421：若确定土方总运输量为最小值则直接绘制土方调配图；S422：若土方总运输量为非最小值则对初始方案进行调整，直至土方总运输量为最小值。

【技术特征摘要】
1.机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：划分调配区：在平面图上划出挖方区W和填方区T的分界线，并分别在挖方区W和填方区T内划出若干个调配区；S2：分别计算挖方区W和填方区T内各调配区的土方量，并标于平面图上；S3：计算挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距；S4：确定调配方案，包括：S41：采用就近调配法确定初始方案；S42：对初始方案进行检查，确定土方总运输量是否为最小值；S421：若确定土方总运输量为最小值则直接绘制土方调配图；S422：若土方总运输量为非最小值则对初始方案进行调整，直至土方总运输量为最小值。2.根据权利要求1所述的机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，所述S3中，挖方区W内每个调配区至填方区T内每个调配区的平均运距为挖方区W内每个调配区的几何中心至填方区T内每个调配区的几何中心的距离。3.根据权利要求2所述的机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，在S3与S4之间还包括步骤S31：绘制运距表，运距表的标题行和标题列分别为挖方区W内的调配区和填方区T内的调配区，表格内其他单元分别记录对应标题行和标题列下挖方区W内调配区至填方区T内调配区的平均运距。4.根据权利要求3所述的机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，所述S41中采用就近调配法确定初始方案具体为：从挖方区W内调配区至填方区T内调配区的平均运距最小的路径开始，依次将其土方调配量设置为等于该路径下土方可调配量的最大值。5.根据权利要求4所述的机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，所述S41中，将通过就近调配法确定的各路径下对应的土方调配量分别记录至运距表上对应单元格中。6.根据权利要求4所述的机场场区土石方平衡调配优化方法，其特征在于，所述S42中对初始方案进行检查的步骤包括：A1：仅在具有土方调配量的路径下，利用公式：Cij＝Ui+Vj(1)分别求位势Ui和Vj，其中，Cij为所在路径的平均运距，i为1-n内的自然数，n为挖方区W内调配区的个数，j为1-m内的自然数，m为填方区T内调配区的个数，设U1＝0；A2：利用公式：λij＝Cij-Ui-Vj(2)求检验数λij，当所有λij≥0，则初始方案的土方总运输量为最小值，所述初始方案为最...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡学彬，李显贵，吴德鸿，毛德文，冉龙平，曾斌，刘龙五，
申请(专利权)人：四川省场道工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51