一种铁路工程预制梁场选址方法技术

本发明专利技术涉及铁路工程技术领域，公开了一种铁路工程预制梁场选址方法，包括：步骤1、获取铁路工程中与架梁施工相关的施工活动的基础数据，步骤2、获取铁路工程架梁施工活动的基础数据，步骤3、根据步骤1及步骤2的基础数据确定常量和变量，建立具有约束条件和目标函数的铁路工程预制梁场选址优化模型，步骤4、设计智能优化算法对步骤3的模型进行求解，智能优化算法为改进粒子群

【技术实现步骤摘要】
一种铁路工程预制梁场选址方法


[0001]本专利技术涉及铁路工程
，特别涉及一种铁路工程预制梁场选址方法。

技术介绍

[0002]架梁工程是铁路建设施工组织计划的一项重要内容，其组织是否合理直接影响铺轨等后续工程的进度。箱梁的运输具有特殊性，因其体积和重量大，只能采用专业设备、在专用通道上进行运输，运输速度慢且费用高。为保证箱梁及时供应并节约施工成本，对梁场选址进行决策时必须从运架匹配的角度平衡梁场的设置数量和运输距离。同时，由于铁路工程是一类典型的交通运输线性工程(Transportation
‑
type Linear Projects)，预制梁的需求沿里程连续分布，且任一里程处的构件需求时间不同，无法用固定的需求点进行刻画。一般的选址模型无法描述需求时间沿里程的变化情况，因此应用于梁场选址问题时有所局限。研究具有线性工程特征的梁场定量化选址优化方法对于制定科学合理的梁场选址方案和架梁进度计划、降低梁场生产成本、保证项目工期具有重大意义。
[0003]目前的梁场选址方法分为两类，一类是依据现场施工经验对单个梁场选址提出经验性建议，或是采取层次分析法、模糊综合评价法等定性和定量相结合的方法对比多个备选点，选定梁场位置，该类经验式的选址方法无法对架梁施工的成本和工期进行控制和优化。另一类是用定量化的数学模型选定梁场位置，但该类研究目前还很少，且未考虑运梁和架梁的匹配关系，虽优化了梁场的成本，但无法保证架梁工期。
[0004]综上可知，现有的技术和方法研究结论的适用范围有限，无法解决连续里程上的梁场数量决策和多梁场选址问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种铁路工程预制梁场选址方法，针对预制梁场选址问题，并基于铁路工程特点、以工期
‑
成本为导向进行定量化研究，实现无备选点、无单个梁场架梁起终点信息的梁场选址优化，为铁路工程施工组织规划提供梁场数量和选址的决策方法和决策依据。
[0006]本专利技术提供了一种铁路工程预制梁场选址方法，包括：
[0007]步骤1、获取铁路工程中与架梁施工相关的施工活动的基础数据；
[0008]步骤2、获取铁路工程架梁施工活动的基础数据；
[0009]步骤3、根据步骤1及步骤2的基础数据确定常量和变量，建立具有约束条件和目标函数的铁路工程预制梁场选址优化模型；
[0010]步骤4、设计智能优化算法对步骤3的模型进行求解，智能优化算法为改进粒子群
‑
遗传算法，求解铁路工程预制梁场选址优化模型，得到梁场选址的优化方案及各梁场架梁开始和结束时间、架梁方向的参考方案。
[0011]可选的，步骤1中施工活动的基础数据包括：工程的起点里程、终点里程、施工活动类型、施工方向、施工速率、活动工期、施工活动之间的逻辑约束。
[0012]可选的，施工活动类型包括线状活动、条状活动和块状活动。
[0013]可选的，施工活动之间的逻辑约束包括各施工活动之间的先后顺序约束和各施工活动之间的时间间隔约束。
[0014]可选的，步骤2中铁路工程架梁施工活动的基础数据包括：梁场固定费用、梁的运输费率、装梁和架设时间、运梁设备的重车速度、运梁设备的空车速度。
[0015]可选的，步骤3中建立的铁路工程预制梁场选址优化模型如下：
[0016]目标函数min TC通过下式计算：
[0017][0018]上式中，N表示梁场数量，是一个中间变量，由决策变量y
p
决定，y
p
表示是否选择备选点p修建梁场，选择为1，否则为0，M表示备选点数量，该M个梁场备选点在架梁范围内随机生成；DK
i
表示第i个梁场的位置，由决策变量w
p
和y
p
决定，DK
i
＝w
p
×
y
p
,if y
p
＝1，w
p
表示备选点p的位置，和分别表示第i个梁场的架梁开始里程和架梁结束里程，由梁场之间的相对位置决定，程，由梁场之间的相对位置决定，DK
S
和DK
E
分别表示整个架梁施工段的开始和结束里程；l
b
表示梁型。
[0019]目标函数需要满足以下约束：
[0020]1)建场区域约束
[0021]梁场不能修建在因地质地形条件无法施工的区域以及历史文物古迹、自然保护区所在区域，这些区域的集合表示为G，约束公式如下：
[0022][0023]2)架梁方式约束
[0024]一个梁场只能选择一种架梁方式，第一种架梁方式为先向小里程方向架梁再向大里程方向架梁，第二种架梁方式为先向大里程方向架梁再向小里程方向架梁，约束公式如下：
[0025][0026]决策变量表示第i个梁场是否选择第k(k＝1,2)种架梁方式，选择为1，否则为0；
[0027]3)最小工期约束
[0028]铁路工程的最小工期约束包括线状工程与线状工程之间的最小工期约束、线状工程与块状工程之间的工期约束、线状工程与条状工程的工期约束，由于条状工程是一类特殊的块状工程，故不做单独分析；
[0029]m
i
∈{0,1}和m
h
∈{0,1}表示线性活动i和h的施工方向，1表示正向施工，0表示反向
施工；SD
i
和ED
i
代表活动i的开始和结束里程，SD
h
和ED
h
代表活动h的开始和结束里程；T
x,i
表示活动i从x里程施工至ED
i
所需时间，T
i,x
代表活动i从SD
i
里程施工至x里程所需时间，T
x,h
表示活动h从x里程施工至ED
h
所需时间，T
h,x
代表活动h从SD
h
里程施工至x里程所需时间；ST
i
和ET
i
代表活动i的开始和结束时间，ST
h
和ET
h
代表活动h的开始和结束时间；d
i
和d
h
代表活动i和活动h的工期；T
i
和T
h
代表活动i和活动h的施工模式；linear为线状，block为块状；minb
i,h
代表有前后施工关系的活动i与h之间的最小时间间隔；pu
i
和pu
h
代表活动i和活动h的施工速率，约束公式如下：
[0030]①
当T
i
＝linear并且T
h
＝linear：
[0031][0032][0033][0034][0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041][0042]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，包括：步骤1、获取铁路工程中与架梁施工相关的施工活动的基础数据；步骤2、获取铁路工程架梁施工活动的基础数据；步骤3、根据所述步骤1及步骤2的基础数据确定常量和变量，建立具有约束条件和目标函数的铁路工程预制梁场选址优化模型；步骤4、设计智能优化算法对步骤3所述的模型进行求解，所述智能优化算法为改进粒子群
‑
遗传算法，求解所述铁路工程预制梁场选址优化模型，得到梁场选址的优化方案及各梁场架梁开始和结束时间、架梁方向的参考方案。2.如权利要求1所述的铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，所述步骤1中施工活动的基础数据包括：工程的起点里程、终点里程、施工活动类型、施工方向、施工速率、活动工期、施工活动之间的逻辑约束。3.如权利要求2所述的铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，所述施工活动类型包括线状活动、条状活动和块状活动。4.如权利要求2所述的铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，所述施工活动之间的逻辑约束包括各施工活动之间的先后顺序约束和各施工活动之间的时间间隔约束。5.如权利要求1所述的铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，所述步骤2中铁路工程架梁施工活动的基础数据包括：梁场固定费用、梁的运输费率、装梁和架设时间、运梁设备的重车速度、运梁设备的空车速度。6.如权利要求1所述的铁路工程预制梁场选址方法，其特征在于，所述步骤3中建立的铁路工程预制梁场选址优化模型如下：目标函数min TC通过下式计算：上式中，N表示梁场数量，是一个中间变量，由决策变量y
p
决定，y
p
表示是否选择备选点p修建梁场，选择为1，否则为0，M表示备选点数量，该M个梁场备选点在架梁范围内随机生成；DK
i
表示第i个梁场的位置，由决策变量w
p
和y
p
决定，DK
i
＝w
p
×
y
p
,if y
p
＝1，w
p
表示备选点p的位置，和分别表示第i个梁场的架梁开始里程和架梁结束里程，由梁场之间的相对位置决定，梁场之间的相对位置决定，DK
S
和DK
E
分别表示整个架梁施工段的开始和结束里程；l
b
表示梁型。所述目标函数需要满足以下约束：1)建场区域约束梁场不能修建在因地质地形条件无法施工的区域以及历史文物古迹、自然保护区所在区域，这些区域的集合表示为G，约束公式如下：
2)架梁方式约束一个梁场只能选择一种架梁方式，第一种架梁方式为先向小里程方向架梁再向大里程方向架梁，第二种架梁方式为先向大里程方向架梁再向小里程方向架梁，约束公式如下：决策变量表示第i个梁场是否选择第k(k＝1,2)种架梁方式，选择为1，否则为0；3)最小工期约束铁路工程的最小工期约束包括线状工程与线状工程之间的最小工期约束、线状工程与块状工程之间的工期约束、线状工程与条状工程的工期约束，由于条状工程是一类特殊的块状工程，故不做单独分析；m
i
∈{0,1}和m
h
∈{0,1}表示线性活动i和h的施工方向，1表示正向施工，0表示反向施工；SD
i
和ED
i
代表活动i的开始和结束里程，SD
h
和ED
h
代表活动h的开始和结束里程；T
x，i
表示活动i从x里程施工至ED
i
所需时间，T
i，x
代表活动i从SD
i
里程施工至x里程所需时间，T
x，h
表示活动h从x里程施工至ED
h
所需时间，T
h，x
代表活动h从SD
h
里程施工至x里程所需时间；ST
i
和ET
i
代表活动i的开始和结束时间，ST
h
和ET
h
代表活动h的开始和结束时间；d
i
和d
h
代表活动i和活动h的工期；T
i
和T
h
代表活动i和活动h的施工模式；linear为线状，block为块状；minb
i，h
代表有前后施工关系的活动i与h之间的最小时间间隔；pu
i
和pu
h
代表活动i和活动h的施工速率，约束公式如下：
①
当T
i
＝linear并且T
h
＝linear：if m
i
，m
h
＝1and pu
i
≤pu
h
and SD
i
≥SD
h
if m
i
，m
h
＝1and pu
i
≤pu
h
and SD
i
＜SD
h
if m
i
，m<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周国华，陈雪玉，魏强，卢春房，赵健，王鹏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：