本发明专利技术提供一种驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，包括：步骤一、基于驼峰纵断面线型构建优化设计模型；优化设计模型包括决策变量、目标函数以及约束条件；步骤二、基于约束条件确定驼峰纵断面的变坡点里程范围和驼峰纵断面的坡段坡度范围；采用两次离散生成驼峰纵断面的初始方案群；步骤三、使用多目标粒子群算法对所述初始方案群进行迭代，直至选出最优方案。本发明专利技术在进行驼峰纵断面设计时同时考虑推送与溜放部分并兼顾经济性，整体性能好；采用两次离散方案，避免了初始方案过于集中或分散并能丰富方案的多样性；采用模拟退火确定更新方案，避免粒子群算法早熟收敛，防止方案陷入局部最优。
1、编组站是铁路网中车流的主要集散点，起着十分重要的作用，不仅负责处理大量货物列车的解体与编组作业，并且对车辆进行技术检修和货运检查整理工作。目前编组站的作业方式效率不高，要促进铁路货运高质量发展必然要求提升其作业效率，而解编能力是决定其总体作业效率的关键，驼峰作为编组站的核心设备，其设计成果的优劣又直接决定了编组站的解编能力。驼峰纵断面一直是驼峰设计的重要内容，合理的设计将在保证驼峰作业安全性、经济性的同时，大幅提高其效率。驼峰纵断面包括推送部分和溜放部分，目前工程实际中使用“先峰高后坡段”的方法，即先确定峰高，后分别对推送部分和溜放部分进行设计。但是这种基于设计经验提出的方法忽略了峰高与坡段的关联关系，追求溜放时间最短的同时无法兼顾建设成本与总体效率，难以实现纵断面设计的最优解。
2、为了解决以上的问题，国内外学者提出了许多新的优化方法，补充了难易车辆的最大最小溜放速度、最大最小约束、相邻坡度差的约束，针对驼峰纵断面不同部分，均考虑多目标进行优化设计。推送部分从保证机车推峰安全的角度出发，以启动条件和长车列脱钩点距峰顶高差为目标，溜放部分以峰高和溜放时间间隔表征的溜车效率和建设成本为优化目标，对两部分分别建立优化模型，现均已取得了较优的结果。而事实上驼峰纵断面两部分坡段也相互关联，分段设计不仅会使峰高无法统一，也难以实现纵断面的整体最优，由此可能造成建设投资的大量浪费或设计能力无法达到预期效果。
>3、因此，在站场驼峰设计中，亟需构建一个完整的驼峰纵断面优化模型，并配合相应算法求解模型，以实现对推送部分和溜放部分协同优化，确保列车运行安全性的同时缩短溜放时间，减小工程量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，能同时兼顾纵断面整体不足，通过综合分析确定决策变量、优化目标和约束条件，得到纵断面设计模型，进而利用多目标粒子群算法对模型解算，得到纵断面设计最优解。其具体技术方案如下：
2、一种驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，包括以下步骤：
3、步骤一、基于驼峰纵断面线型构建优化设计模型，所述驼峰纵断面包括推送部分、峰顶平台以及溜放部分，所述溜放部分包括加速区坡、中间区坡、道岔区坡以及打靶区；所述优化设计模型包括决策变量、目标函数以及约束条件；
4、步骤二、基于所述约束条件确定驼峰纵断面的变坡点里程范围和驼峰纵断面的坡段坡度范围；采用两次离散生成驼峰纵断面的初始方案群；
5、步骤三、使用多目标粒子群算法对所述初始方案群进行迭代，直至选出最优方案。
6、优选的，所述决策变量包括驼峰纵断面的变坡点里程、坡段坡度以及竖曲线半径；
7、所述决策变量采用如下向量表示：
8、变坡点里程列向量：k＝[k1,k2,…,kn]t；
9、变坡点后的坡段坡度列向量：i＝[i1,i2,…,in]t；
10、竖曲线半径列向量：rv＝[rv1,rv2,…,rvn]t；
11、其中，n表示变坡点数量，起点与终点也计入变坡点，对于终点，in取值为0。
12、优选的，所述目标函数以车列在难行线的溜放时间、土方工程数量以及长车组脱钩点与峰顶的高差作为目标，并分别通过所述决策变量表达得到第一目标函数、第二目标函数以及第三目标函数如下：
13、整个车列的溜放时间表示为：
14、
15、式中：为最后一辆车在溜放线路中的平均溜放时间，单位为s；tbj为车列中第j辆车与后一辆车在峰顶时的溜放间隔，单位为s；m为车列中的车辆数；
16、车辆在减速器制动部分以一定速度vin进入，到出口时调整至所需速度vout，近似为匀减速运动，此部分的车辆的溜放时间tsd表示为：
17、
18、式中：lsd为减速器制动部分长度，单位为m；vout为车辆行至出口的速度；
19、车辆在减速器不制动部分，采用微元法，通过积分得到单个车辆溜放至任意里程k的时间tk表示为：
20、
21、式中：v(k,h)为车辆溜放速度随里程、高程变化的函数；
22、结合式1-2)～1-3)得到单辆车在驼峰任意里程溜放时间的数值解；
23、基于单个车辆在驼峰任意里程溜放时间的数值解得到整个列车的总溜放时间，得到第一目标函数记为：
24、min ft(k,i,rv)＝t；
25、所述土方工程数量取填方工程量作为驼峰纵断面工程数量的优化目标，单线股道计算土方量，按照需要先进行横断面路基设计，之后将完整的路基体切割成多段路基体，再以半面积法确定土方量v，得到第二目标函数记为：
26、min fv(k,i,rv)＝v；
27、车列脱钩点与峰顶平台产生高差的计算式表示为：
28、
29、式中：lcs为待解体车列的总长度；lc2为待解体车列的第一节车厢的长度；r为车列受到单位阻力；iph为压钩坡坡度；isu为加速坡坡度；
30、此时得到第三目标函数，记为：
31、minδh＝fδh(k,i,rv)。
32、优选的，所述约束条件包括：
33、推送部分的总坡长等于车列长；
34、推送部分沿推送方向的阻力由车辆的基本阻力、坡道阻力、曲线阻力和道岔阻力构成，推送部分沿推送方向的阻力要小于最大推动力；
35、沿推送方向，推送部分的坡段按照小坡度在前大坡度在后的顺序依次连接；
36、峰顶平台的长度需满足车辆完全停在平坡上，取7.5m～10m；限制压钩坡与峰顶平台变坡点里程k压，保证压钩坡与峰顶平台的竖曲线设置在道岔导曲线上；
37、压钩坡的坡度、压钩坡的坡长、加速坡的坡度以及加速坡与中间坡的变坡点位置均满足设定要求；
38、增加中间坡坡段数量，使其模拟最降速曲线模型，同时中间坡的各坡段满足最小坡度要求；
39、道岔区坡设置在最后分路道岔前，其分为两个坡段使车辆开始减速，第一个坡段的坡度取2‰～3.5‰，第二个坡段的坡度取1.5‰～2.5‰，打靶区取平坡；
40、竖曲线不与道岔和/或减速器重叠；
41、将约束条件以坡度、坡长和里程进行表示，记为：
42、cv(k,i,rv)。
43、优选的，所述步骤二中确定各变坡点的里程范围和各坡段的坡度范围的步骤如下：
44、所述驼峰纵断面初步设置14个变坡点，结合所述约束条件和驼峰单线平面展开图，确定14个变坡点的里程范围和对应的坡段坡度范围；
45、驼峰纵断面的推送部分分为推送坡与压钩坡2个坡段，所述推送坡的起点变坡点位于p0，推送坡与压钩坡之间的变坡点位于p0～p1，所述压钩坡与峰顶平台之间的变坡点位于p2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述决策变量包括驼峰纵断面的变坡点里程、坡段坡度以及竖曲线半径；
3.根据权利要求2所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述目标函数以车列在难行线的溜放时间、土方工程数量以及长车组脱钩点与峰顶的高差作为目标，并分别通过所述决策变量表达得到第一目标函数、第二目标函数以及第三目标函数如下：
4.根据权利要求3所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述约束条件包括：
5.根据权利要求4所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤二中确定各变坡点的里程范围和各坡段的坡度范围的步骤如下：
6.根据权利要求5所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤二中采用两次离散生成初始方案群的步骤如下：
7.根据权利要求6所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤三中使用多目标粒子群算法对初始方案群进行迭代的步骤如下：
8.根据权利要求7所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述模拟退火包括三个状态：
9.根据权利要求8所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤c判断约束条件中粒子对应的竖曲线是否与道岔和/或减速器重叠时，保证变坡点与约束点位的里程间隔大于或等于竖曲线切线长T，若满足则无需调整，若不满足则将竖曲线的起终点直接取到边界范围上，保持坡度不变调整变坡点实际里程，使竖曲线位置满足要求，调整后的方案再进入迭代；变坡点切线长T与前后坡段坡度差ΔI满足下式：
10.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述处理器调用所述计算机程序用来执行如权利要求1-9任意一项所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法。
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【技术特征摘要】
1.一种驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述决策变量包括驼峰纵断面的变坡点里程、坡段坡度以及竖曲线半径；
3.根据权利要求2所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述目标函数以车列在难行线的溜放时间、土方工程数量以及长车组脱钩点与峰顶的高差作为目标，并分别通过所述决策变量表达得到第一目标函数、第二目标函数以及第三目标函数如下：
4.根据权利要求3所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述约束条件包括：
5.根据权利要求4所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤二中确定各变坡点的里程范围和各坡段的坡度范围的步骤如下：
6.根据权利要求5所述的驼峰纵断面推送与溜放协同设计方法，其特征在于，所述步骤二中采用两次离散生成初始方案群的步骤如下：...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒲浩，汪佳，李伟，黄绍祥，胡光常，冉杨，樊晓孟，唐燚，乔俊飞，胡建平，明杰，
申请(专利权)人：高速铁路建造技术国家工程研究中心，
类型：发明
国别省市：
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