基于改進遺傳算法的鐵路三維空間線路智能優(yōu)化方法研究.pdf

1、鐵路三維空間線路智能優(yōu)化是一個復(fù)雜的多目標優(yōu)化問題，根據(jù)設(shè)計項目的功能需求，自動進行鐵路三維空間線路搜索和結(jié)構(gòu)物協(xié)調(diào)布設(shè)，搜索出線路、結(jié)構(gòu)物與環(huán)境之間的最佳協(xié)調(diào)方案過程，具有降低鐵路選線設(shè)計的勞動量與決策周期，提高選線工作效率與節(jié)約投資等重要意義。因此，在深度和廣度上開展鐵路三維空間線路智能優(yōu)化研究是當(dāng)前發(fā)展的重要方向。本文綜合應(yīng)用了計算機技術(shù)、三維圖形引擎技術(shù)、鐵路選線設(shè)計等理論與方法，針對鐵路三維空間線路智能優(yōu)化可視化環(huán)境構(gòu)建、優(yōu)化

2、模型的建立、搜索算法設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入細致的研究，研發(fā)了鐵路三維空間智能選線系統(tǒng)，主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　(1)歸納和總結(jié)了與鐵路線路智能優(yōu)化與三維空間信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，將三維空間信息歸結(jié)為空間地理環(huán)境信息、線路幾何約束信息、線路構(gòu)造物信息、關(guān)聯(lián)約束信息四類;闡述了空間信息數(shù)據(jù)的挖掘與表達方法，基于OSG技術(shù)對空間數(shù)據(jù)進行高效組織，加工處理與信息輸出為一體，建立了三維空間信息模型，為鐵路三維空間線路智能搜索提供可視化

3、地理信息環(huán)境。
　　(2)以平面交點坐標、平面交點半徑、縱面變坡點里程、變坡點高程為設(shè)計變量，充分考慮了空間線路平面約束、縱斷面約束、平縱組合約束和環(huán)境影響約束條件，深入分析鐵路三維空間線路優(yōu)化費用目標函數(shù)，建立了鐵路三維空間線路綜合優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　　(3)基于改進遺傳算法進行鐵路三維空間線形的優(yōu)化。采用浮點編碼方式，以交點偏移距、交點曲線半徑、鏈式變坡點高程為基因序列，針對多約束條件構(gòu)成的優(yōu)化空間進行深入的研究，生成線路

4、方案群;基于多目標排序矩陣方式對每代中線路方案進行適用度的計算，設(shè)計了選擇、交叉和變異三類遺傳算子，建立了選擇、交叉與變異概率按照種群進化代數(shù)進行調(diào)整機制，逐代遺傳進化，實現(xiàn)了線路方案并行向最優(yōu)線路方案群自動搜索，完成了鐵路三維空間智能尋優(yōu)過程。
　　(4)以本文提出的理論與方法為基礎(chǔ)，進行系統(tǒng)的總體框架設(shè)計與模塊化處理，采用現(xiàn)場試驗和理論分析相結(jié)合方式，基于vs.net、OSG、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)實現(xiàn)了三維空間智能選線系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)