运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法技术

本发明专利技术公开了一种运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法，其综合考虑了高铁纵断面线形控制要求和调整措施可调整范围限制，通过构建单坡段调坡优化测试模型、多坡段优化计算模型、全坡段定里程优化计算模型和竖曲线优化计算模型等一系列优化模型并进行优化求解得出优化的线形调整方案，该方法包括以下步骤：S1、获取高铁纵断面线形数据信息；S2、设定高铁纵断面线形控制参数；S3、高铁纵断面单坡段调坡优化测试；S4、高铁纵断面多坡段调坡优化计算；S5、高铁纵断面全坡段调坡优化计算；S6、高铁纵断面竖曲线优化计算。本发明专利技术得出的优化调整方案，能够实现在可调整范围内满足高铁线形限制条件的同时，最大限度地提升线路的平顺性、降低线路整治工程量，本发明专利技术可广泛用于运营高铁纵断面线形调整方案的优化设计。

【技术实现步骤摘要】
运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法
本专利技术涉及一种运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法，属于运营高速铁路沉降整治维修领域。
技术介绍
我国高铁运营里程已超过2.5万公里，随着高铁运营里程的快速增加和时间的推移，高铁维修整治工作量也迅速增加。特别是受高铁沿线区域地面沉降、施工降水、堆载等因素影响，部分高铁区段的沉降变形已超出规范规定，直接影响高速铁路的快速、平稳、安全运营，因此需要持续地、及时地对高铁线形进行调整，恢复高速铁路线路的平顺性。目前高铁纵断面线形调整方案主要依靠个人经验，从起始坡段开始依次针对单个坡段进行线形调整设计，设计过程中需要人工反复进行修正和校核，工作效率较低。由于无法针对整个线路优化设计线形调整方案，依靠人工经验设计的调整方案往往包含大量的碎小坡段，不利于线路平顺性的提升，同时需要超额的线路整治工程量，整治费用十分高昂。
技术实现思路
针对运营高速铁路纵断面线形调整问题，为解决目前依靠个人经验逐个坡段反复调整校核、设计效率较低、调整方案质量不够优化等问题，本专利技术提供了一种能够综合考虑整个线路线形的控制指标要求，在修复措施可调整量限制范围内，最大限度地提高轨道平顺性、降低整治工程量的调整方案优化计算方法。为此，本专利技术的技术方案如下：一种运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法，包括以下步骤：S1、获取高铁纵断面线形数据信息：获取高铁初始纵断面线形设计信息，包括各个坡段起始里程起始高程终止里程终止高程直线段起始里程直线段终止里程坡长坡度和坡段间竖曲线半径为线形初始设计坡段数量；获取当前高铁线路高程监测和调整数据，包括监测点里程li、高程hi，允许最大调高量si,u、允许最大调低量si,d和已调整量si，i＝1,2,…,n，n为监测点数量；S2、设定高铁纵断面线形控制参数：高铁各初始设计坡段可调整为多个子坡段组成，设定调整后起始子坡段最小长度终止子坡段最小长度区间内子坡段最小长度Lmin；针对高铁各初始设计变坡点，设定最小竖曲线半径Ri,min和最大竖曲线半径Ri,max；根据步骤S1中的当前高铁线路高程监测和调整数据，计算确定监测点处最大可调整高程hi,u＝hi+si,u-si和最小可调整高程hi,d＝hi-si,d-si；S3、高铁纵断面单坡段调坡优化测试：针对高铁初始纵断面线形中的各个坡段，计算第i坡段可设置的子坡段最大数量为式中，Floor(x)为向下取整函数，得到不大于x的最大整数；针对子坡段数为1～ni,max，构建单坡段调坡优化测试模型，搜索计算单坡段最少需要设置的子坡段数量ns,i；S4、高铁纵断面多坡段调坡优化计算：从高铁初始纵断面线形中的起始坡段开始，逐步联合后续坡段，构建多坡段优化计算模型，以S3中的子坡段设置方案为初始方案，搜索计算多坡段协同调整下的子坡段设置方案，直至终止坡段；S5、高铁纵断面全坡段调坡优化计算：根据步骤S4中的线形调整方案，对子坡段坡长进行取整，优先取10的倍数或50的倍数，并同时满足最小坡段长度限制，基于坡长整数化后的子坡段起止里程，构建全坡段定里程优化计算模型，搜索计算全线子坡段起止高程调整方案；检查各个坡段内的子坡段坡度差，若子坡段坡度差大于1‰且变坡点位于平面缓和曲线范围内，则增加平面缓和曲线范围内坡度差小于1‰的限制条件，搜索计算全线子坡段的起止高程调整方案；S6、高铁纵断面竖曲线优化计算：根据步骤S5中的线形调整方案，构建变坡点处的竖曲线优化计算模型，以步骤S2中的最小竖曲线半径和最大竖曲线半径为限制调整范围，搜索计算各个变坡点处可行的竖曲线的半径；各子坡段设计方案和变坡点处竖曲线设计方案联合构成整个纵断面线形的优化设计方案。本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术综合考虑了高铁纵断面线形控制要求和调整措施可调整范围限制，通过构建单坡段调坡优化测试模型、多坡段优化计算模型、全坡段定里程优化计算模型和竖曲线优化计算模型等一系列优化模型，并进行优化求解得出优化的线形调整方案，实现了在可调整范围内满足高铁线形限制条件的同时，最大限度地提升线路的平顺性、降低线路整治工程量。本方法可广泛用于运营高铁纵断面线形调整方案的优化设计。附图说明图1为本专利技术的运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法的流程图；图2为高铁纵断面线形示意图；图3为高铁纵断面线形调整示意图。图中：1、高铁初始纵断面线形2、监测获得的当前高铁纵断面线形3、第i坡段起始点(第i-1变坡点)4、第i坡段终止点(第i变坡点)5、第i坡段直线段起始点6、第i坡段直线段终止点7、第i和i+1坡段间竖曲线半径8、第i坡段的坡角9、第i个线形高程监测点10、初始设计第i坡段11、初始设计第i-1坡段12、初始设计第i-1坡段13、第i坡段调整后高铁线形14、第i坡段调整后起始子坡段15、第i坡段调整后终止子坡段16、第i坡段调整后区间子坡段具体实施方式下面结合附图对本专利技术的运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法做进一步说明。参见图1，本专利技术的运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法包括以下步骤：S1、获取高铁纵断面线形数据信息；S2、设定高铁纵断面线形控制参数；S3、高铁纵断面单坡段调坡优化测试；S4、高铁纵断面多坡段调坡优化计算；S5、高铁纵断面全坡段调坡优化计算；S6、高铁纵断面竖曲线优化计算。具体如下：S1、获取高铁纵断面线形数据信息：首先，参见图2所示的高铁纵断面线形示意图，图中：1为高铁初始纵断面线形，2为监测获得的当前高铁纵断面线形，3为第i坡段起始点，4为第i坡段终止点，5为第i坡段直线段起始点，6为第i坡段直线段终止点，7为第i和i+1坡段间竖曲线半径，8为第i坡段的坡角，9为第i个线形高程监测点。获取沉降超限区段工程信息，包括：获取高铁初始纵断面线形1的设计信息，包括各个坡段的起始里程起始高程终止里程终止高程直线段起始里程直线段终止里程各坡段的坡长坡度和坡段间竖曲线半径其中：为线形初始设计坡段数量；获取当前高铁线路高程监测和调整数据，包括监测点里程li、高程hi，允许最大调高量si,u、允许最大调低量si,d和已调整量si，i＝1,2,…,n，n为监测点数量；S2、设定高铁纵断面线形控制参数：首先，参见图3所示的高铁纵断面线形调整示意图，图中10为初始设计第i坡段，11为初始设计第i-1坡段，12为初始设计第i-1坡段，13为第i坡段调整后高铁线形，14为第i坡段调整后起始子坡段，15为第i坡段调整后终止子坡段，16为第i坡段调整后区间子坡段。将高铁各初始设计坡段调整为由多个子坡段组成，设定调整后起始子坡段最小长度终止子坡段最小长度区间内子坡段最小长度Lmin；针对高铁各初始设计变坡点，设定最小竖曲线半径Ri,min和最大竖曲线半径Ri,max；高铁线形调整后区间内子坡段最小长度Lmin，其不小于高铁列车长度，根据工程经验，在沉降严重地区可取为200m；步骤S2所述的调整后起始子坡段最小长度终止子坡段最小长度且均不小于200m，式中，为第i坡段两端坡度差，v为设计速度(km/h)；根据步骤S1中的当前高铁线路高程监测和调整数据，计算确定监测点处最大可调整高程hi,u＝hi+si,u-si和最小可调整高程hi,d＝hi-si,d-si；S3、高铁纵断面单坡段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法，包括以下步骤：S1、获取高铁纵断面线形数据信息：获取高铁初始纵断面线形设计信息，包括各个坡段的起始里程

【技术特征摘要】
1.一种运营高铁纵断面线形调整方案的优化计算方法，包括以下步骤：S1、获取高铁纵断面线形数据信息：获取高铁初始纵断面线形设计信息，包括各个坡段的起始里程起始高程终止里程终止高程直线段起始里程直线段终止里程坡长坡度和坡段间竖曲线半径为线形初始设计坡段数量；获取当前高铁线路高程监测和调整数据，包括监测点里程li、高程hi，允许最大调高量si,u、允许最大调低量si,d和已调整量si，i＝1,2,…,n，n为监测点数量；S2、设定高铁纵断面线形控制参数：将高铁各初始设计坡段调整为由多个子坡段组成，设定调整后起始子坡段最小长度终止子坡段最小长度区间内子坡段最小长度Lmin；针对高铁各初始设计的变坡点，设定最小竖曲线半径Ri,min和最大竖曲线半径Ri,max；根据步骤S1中的当前高铁线路高程监测和调整数据，计算确定监测点处最大可调整高程hi,u＝hi+si,u-si和最小可调整高程hi,d＝hi-si,d-si；S3、高铁纵断面单坡段调坡优化测试：针对高铁初始纵断面线形中的各个坡段，计算第i坡段可设置的子坡段最大数量为式中，Floor(x)为向下取整函数，得到不大于x的最大整数；针对子坡段数为1～ni,max，构建单坡段调坡优化测试模型，搜索计算单坡段最少需要设置的子坡段数量ns,i；S4、高铁纵断面多坡段调坡优化计算：从高铁初始纵断面线形中的起始坡段开始，逐步联合后续坡段，构建多坡段优化计算模型，以S3中的子坡段设置方案为初始方案，搜索计算多坡段协同调整下的子坡段设置方案，直至终止坡段；S5、高铁纵断面全坡段调坡优化计算：根据步骤S4中的线形调整方案，对子坡段坡长进行取整，优先取10的倍数或50的倍数，并同时满足最小坡段长度限制，基于坡长整数化后的子坡段起止里程，构建全坡段定里程优化计算模型，搜索计算全线子坡段起止高程调整方案；检查各个坡段内的子坡段坡度差，若子坡段坡度差大于1‰且变坡点位于平面缓和曲线范围内，则增加平面缓和曲线范围内坡度差小于1‰的限制条件，搜索计算全线子坡段的起止高程调整方案；S6、高铁纵断面竖曲线优化计算：根据步骤S5中的线形调整方案，构建变坡点处的竖曲线优化计算模型，以步骤S2中的最小竖曲线半径和最大竖曲线半径为限制调整范围，搜索计算各个变坡点处可行的竖曲线的半...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄大中，齐春雨，李国和，王秀丽，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12