一种包含土石方调配的公（铁）路纵断面自动构建方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种包含土石方调配的公(铁)路纵断面自动构建方法
本专利技术涉及公路或铁路的纵断面设计领域，特别是一种考虑土石方调配的纵断面自动生成模型的构建方法。
技术介绍
既有的公(铁)路设计纵断面的自动生成方法是计算各桩的填挖量，将此填挖量总和作为优化的目标。这种方法使得生成的纵断面在一定程度上考虑了土石方量的减少，然而，这里涉及的土方量没有顾及填方还是挖方，更没有考虑填挖的调配及运输费用，如文献[Hare,Warren；Lucet,Yves；Rahman,Faisal.Amixed-integerlinearprogrammingmodeltooptimizetheverticalalignmentconsideringblocksandside-slopesinroadconstruction.EUROPEANJOURNALOFOPERATIONALRESEARCH(241)2015，631-641]。而实际上，即使是相同的填挖方量，其取弃土位置不同，运输费用则不同。这导致自动生成的纵断面的结果并没有使得费用真正地实现最小化这一目的，因为只有顾及了土石方运输距离的整体调配的设计纵断面才真正本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，本专利技术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...

【技术特征摘要】
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≥0all(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。2.根据权利要求1所述的一种考虑土石方调配的基于切割线模型的纵断面自动构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：确定各切割线的初始位置；纵断面切割线模型以平面导向线增大方向为x轴，高程增大方向为z轴建立直角坐标系；线路起点为S(xs,zs),线路终点为E(xE,zE),起终点间的总里程为LCp；纵断面的初始变坡点数为nz(nz包含起终点)，G1,G2,…,Gnz分别为nz根垂直于x轴的切割线，将平面里程等分为nz-1段；为坐标系中起终点连线，Z1,Z2,…,Znz为各切割线与的相交点，变坡点BPD1,BPD2,…,BPDnz分别位于切割线G1,G2,…,Gnz上，相邻两切割线之间的初始距离为：将平面里程等分为nz-1段，找出不大于第一段长度且为50m的最大倍数的数，该数作为第一段切割线初始间距，余数加在第二段上重复以上操作，把不足50m部分积累到最后一个坡段上；以保证除最后一段的切割线间距均为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪鹍，况卫，董晔，段海兰，王超超，冯倩，曹宇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43