基于遺傳算法的軌道綜合養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著我國(guó)既有鐵路的大面積提速和重載鐵路的擴(kuò)能，列車的速度、質(zhì)量、密度均較以前有大幅度地提高，有碴軌道幾何不平順的養(yǎng)護(hù)工作量和養(yǎng)護(hù)時(shí)間之間的矛盾愈加突出。為了保證有碴軌道幾何狀態(tài)良好，必須實(shí)現(xiàn)軌道幾何不平順的科學(xué)管理和大型養(yǎng)路機(jī)械的合理使用。本論文根據(jù)軌道幾何不平順行為理論、遺傳算法原理、大型養(yǎng)路機(jī)械的性能及作業(yè)特點(diǎn)、軌道檢查車幾何不平順動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，研究我國(guó)大型養(yǎng)路機(jī)械對(duì)軌道幾何不平順進(jìn)行年度綜合養(yǎng)護(hù)時(shí)的配置方法和決策系統(tǒng)。

2、為實(shí)現(xiàn)該目的，首先要建立軌道幾何不平順的惡化模型和恢復(fù)模型；其次要結(jié)合大型養(yǎng)路機(jī)械固有性能及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)特點(diǎn)，建立軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型；在完成理論分析和建模的基礎(chǔ)上，選擇合適的計(jì)算方法，進(jìn)行結(jié)果的求解，科學(xué)、合理地安排大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)計(jì)劃，對(duì)作業(yè)計(jì)劃的合理性進(jìn)行評(píng)估。主要研究?jī)?nèi)容為：(1)軌道幾何不平順行為理論的研究和分析。軌道幾何不平順行為理論分為惡化理論和養(yǎng)護(hù)恢復(fù)理論，論文中分析了相應(yīng)的線性、非線性預(yù)測(cè)模型，確定采

3、用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、符合軌道幾何不平順實(shí)際發(fā)展的線性預(yù)測(cè)模型；模型評(píng)價(jià)指標(biāo)采用軌道幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)合軌道檢查車幾何不平順檢測(cè)數(shù)據(jù)，提出幾何不平順惡化和養(yǎng)護(hù)恢復(fù)線性預(yù)測(cè)模型的表達(dá)式。(2)軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的改進(jìn)和參數(shù)選取。軌道幾何不平順惡化和養(yǎng)護(hù)恢復(fù)線性預(yù)測(cè)模型是實(shí)現(xiàn)軌道狀態(tài)科學(xué)管理的基礎(chǔ)，同時(shí)還需要通過(guò)合理的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)來(lái)完成，后者是由軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型中有眾多的參數(shù)和約束

4、條件，從系統(tǒng)工程的角度出發(fā)，改進(jìn)軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的結(jié)構(gòu)、變量和約束條件；計(jì)算出各區(qū)段線路的年度幾何不平順惡化速度和養(yǎng)護(hù)改善量，并作為綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的輸入?yún)?shù)；分析我國(guó)普遍使用的主型養(yǎng)路機(jī)械特別是搗固車的特點(diǎn)和實(shí)際作業(yè)情況，確定大型養(yǎng)路機(jī)械相關(guān)參數(shù)，如作業(yè)時(shí)間、作業(yè)效率等，作為綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的約束條件。(3)基于遺傳算法的軌道狀態(tài)最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的設(shè)計(jì)。在模型的求解過(guò)程中利用遺傳算法作為優(yōu)化方法。研究遺傳

5、算法計(jì)算流程、編碼、種群、適應(yīng)度函數(shù)、遺傳過(guò)程、控制參數(shù)等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)采用矩陣編碼、初始種群預(yù)處理、罰函數(shù)控制種群個(gè)體優(yōu)良度、矩陣列變換的交叉、變異方式進(jìn)行模型解析。(4)基于遺傳算法理論的軌道最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃模型的程序設(shè)計(jì)。采用MATLAB程序設(shè)計(jì)遺傳算法的解析過(guò)程；針對(duì)遺傳算法的初期“早熟”和后期收斂緩慢等缺點(diǎn)，詳細(xì)分析了代表大型養(yǎng)路機(jī)械作業(yè)配置的種群個(gè)體的特點(diǎn)及實(shí)現(xiàn)、適應(yīng)度函數(shù)特點(diǎn)、遺傳操作改善方法和約束條件的處理方法。

6、(5)軌道綜合養(yǎng)護(hù)決策系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用效果評(píng)價(jià)。采用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)面向用戶的軌道綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃計(jì)算機(jī)決策系統(tǒng)；以高低不平順養(yǎng)護(hù)為例，結(jié)合軌道檢查車津浦線動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道最優(yōu)綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃的仿真計(jì)算，結(jié)果表明：實(shí)施經(jīng)過(guò)決策系統(tǒng)編制的綜合養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，目標(biāo)線路的年度高低不平順基本維持在快速鐵路高低不平順標(biāo)準(zhǔn)以下，并且高低不平順年末值低于年初值，可以保證線路高低不平順的良好狀態(tài)。關(guān)鍵詞： 鐵道工程，軌道幾何不平順，軌道幾何不平