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新建铁路纵断面优化算法及程序设计
| 论文题名： | 新建铁路纵断面优化算法及程序设计 |
| 关键词： | 新建铁路;纵断面;优化算法;程序设计 |
| 摘要： | 在新建铁路设计过程中，控制工程投资，减少土建工程量一直是设计工作者研究的热点所在。而新建铁路纵断面优化设计则是在平面线形已定的情况下，依据选定的主要技术标准，合理确定线路的坡段设计，依照其选择的目标函数及优化方法目前已有较多的优化模型，但在算法综合及优化模型改进方面还有大量工作需要进行。 本文主要是在综合分析现有新建铁路纵断面优化设计算法的基础上，采用满意度理论和遗传算法相结合的方式进行纵断面优化设计算法研究，并将计算成果与AutoCAD绘图相结合，开发AutoCAD绘图功能，实现数据输入、纵断面自动优化及成图的全过程。论文主要进行了以下几个方面的研究工作: (1)建立新建铁路纵断面优化设计模型 论文选定以变坡点里程和高程作为设计变量，采用满意度理论综合考虑工程费和运营费来设计多目标优化函数，以最小坡长、最大坡度以及坡度代数差等作为约束条件，建立相应的多目标优化模型。 (2)初始方案群的生成 针对新建铁路地形条件复杂的特点，利用可行区域来处理修正存在较多极端情况的初始地面线并对其进行平滑处理。根据处理结果和线路主要技术标准确定变坡点个数以及变坡点位置。采用拟合法、均匀分布法以及正态分布法等多种方法结合生成初始方案群，既保证了初始种群的多样性，也为后期的算法优化提供了良好的初始方案。 (3)遗传算法改进设计 为使遗传算法能够更好地适应新建铁路纵断面优化设计，需要对其进行一些改进。论文采用基于满意度的多目标适应度函数，从选择、交叉、变异等方面设计遗传算法。采用排序轮盘法选择算子，采用能够遍布整个解空间的整体算术交叉算子，而变异算子则采用均匀性变异、非一致性变异和自适应性变异结合使用的方式。使得遗传算法能更好的解决复杂的纵断面优化设计问题，同时以满意度来确定终止准则，使得算法更具可操作性。 (4)AutoCAD绘图开发 结合具体工程，研究优化算法的计算结果与AutoCAD的结合问题，采用VBA程序语言来开发基于Excel数据源的辅助CAD自动优化程序，使得系统能够实现新建铁路纵断面优化设计的同时利用AutoCAD直接绘制线路纵断面图。 经具体工程检验，采用满意度和遗传算法相结合的优化算法能够更好地得到线路纵断面优化设计方案，对提高设计效率及决策的科学性具有十分重要的作用。 |
| 作者： | 王钦山 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 李仲勤;韩峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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