地铁线路纵断面设计方法、系统、设备及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种地铁线路纵断面设计方法、系统、设备及存储介质，所述方法包括：获取基础数据，所述基础数据包括列车参数、线路平纵断面设计参数以及空间地理信息；利用所述基础数据建立用于设计线路纵断面的坐标系；将约束条件作用于所述坐标系，生成多个车站高程方案与变坡点组合方案，作为线路纵断面的初始方案；计算每个所述初始方案中的列车牵引电耗与土石方工程量；对计算结果进行优化，得到列车牵引电耗与土石方工程量的最优组合方案，作为目标纵断面设计方案。本发明专利技术提供的地铁线路纵断面设计方法，能够兼顾建设成本和列车牵引能耗问题，并根据优化目标自动生成不同的纵断面方案，具有自动化程度高、适用性强的优点。适用性强的优点。适用性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
地铁线路纵断面设计方法、系统、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及配电网测试
，具体涉及一种地铁线路纵断面设计方法、系统、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来为适应乘客多样性的出行需求，很多城市开始选择建设快慢车线路。研究表明，合理的纵断面设计可通过改变坡段的坡度坡长，影响列车在运行过程中受到的坡道附加阻力，从而减小牵引耗电量。同时，由于纵断面设计线与原始地表线存在一定的高程差，纵断面设计方案决定了线路施工过程中的土石方工程量。因此，在线路设计阶段通过设计合理的坡段组合形式，可实现地铁列车牵引能耗以及土石方工程量的节约。
[0003]目前，现有技术中的地铁线路纵断面设计技术主要针对仅有一种停站方案的线路，即站站停线路。这种模式下的纵断面设计方案大多采用“高站位、低区间”模式，在车站附近设计坡度较大的加减速坡，但这种方式针对具有多种停站模式的快慢车线路而言并不适用，快车在越行中间站时坡度越大越不利于牵引电耗的节约。后来，又有研究学者相继提出了铁路纵断面自动优化方式、地铁线路节能坡设计方式等方式，但这些方法无法兼顾建设成本和列车牵引能耗问题，且往往仅针对一种应用场景提供纵断面设计，无法根据优化目标自动生成不同的纵断面方案，具有较强的局线性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种地铁线路纵断面设计方法、系统、设备及存储介质，以解决现有技术中纵断面设计时存在的自动化程度低、局限性强、适用性低、无法节约牵引能耗的问题。
[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种地铁线路纵断面设计方法，包括：
[0006]获取基础数据，所述基础数据包括列车参数、线路平纵断面设计参数以及空间地理信息；
[0007]利用所述基础数据建立用于设计线路纵断面的坐标系；
[0008]将约束条件作用于所述坐标系，生成多个车站高程方案与变坡点组合方案，作为线路纵断面的初始方案；
[0009]计算每个所述初始方案中的列车牵引电耗与土石方工程量；
[0010]对计算结果进行优化，得到列车牵引电耗与土石方工程量的最优组合方案，作为目标纵断面设计方案。
[0011]进一步地，所述约束条件包括：
[0012]纵断面设计约束，包括区间与车站的坡度坡长约束、坡段间最小夹直线约束、竖曲线与缓和曲线不重叠约束；
[0013]施工条件约束，包括车站高程约束及避让区约束；
[0014]列车运行约束，包括线路限速约束、快慢车停站约束及列车最大加速度约束。
[0015]进一步地，所述对计算结果进行优化，包括：
[0016]根据预设种群数量，采用模拟退火算法搜索地铁快慢车线路上各中间车站的高程值，得到多个车站高程组合方案。
[0017]进一步地，所述对计算结果进行优化，还包括：
[0018]根据所述车站高程组合方案，利用遗传算法进行交叉、变异及选择操作，对各区间纵断面进行优化设计。
[0019]本专利技术还提供了一种地铁线路纵断面设计系统，包括：
[0020]基础数据获取模块，用于获取基础数据，所述基础数据包括列车参数、线路平纵断面设计参数以及空间地理信息；
[0021]初始化模块，用于利用所述基础数据建立用于设计线路纵断面的坐标系；
[0022]初始方案生成模块，用于将约束条件作用于所述坐标系，生成多个车站高程方案与变坡点组合方案，作为线路纵断面的初始方案；
[0023]计算模块，用于计算每个所述初始方案中的列车牵引电耗与土石方工程量；
[0024]纵断面优化模块，用于对计算结果进行优化，得到列车牵引电耗与土石方工程量的最优组合方案，作为目标纵断面设计方案。
[0025]进一步地，所述约束条件包括：
[0026]纵断面设计约束，包括区间与车站的坡度坡长约束、坡段间最小夹直线约束、竖曲线与缓和曲线不重叠约束；
[0027]施工条件约束，包括车站高程约束及避让区约束；
[0028]列车运行约束，包括线路限速约束、快慢车停站约束及列车最大加速度约束。
[0029]进一步地，所述纵断面优化模块，还用于：
[0030]根据预设种群数量，采用模拟退火算法搜索地铁快慢车线路上各中间车站的高程值，得到多个车站高程组合方案。
[0031]进一步地，所述纵断面优化模块，还用于：
[0032]根据所述车站高程组合方案，利用遗传算法进行交叉、变异及选择操作，对各区间纵断面进行优化设计。
[0033]本专利技术还提供了一种终端设备，包括：
[0034]一个或多个处理器；
[0035]存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；
[0036]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的地铁线路纵断面设计方法。
[0037]本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行实现如上任一项所述的地铁线路纵断面设计方法。
[0038]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0039]1)通过采集列车参数、线路平纵断面数据、空间地理信息、控制高程要求、地铁设计规范约束和快慢车开行方案等信息导入系统，基于基础数据运算得到纵断面设计相关约束，以线路的列车牵引电耗与线路土石方工程量最小为目标优化车站高程和变坡点位置，在系统求解的过程中采用具有快速收敛特性的模拟退火与遗传组合算法对线路纵断面优
化，最后可输出最优的线路纵断面设计方案，不仅兼顾了建设成本和列车牵引能耗，同时具有自动化程度高、适用性强的优点。
[0040]2)通过对已知线路数据的线路进行列车牵引仿真计算和土石方工程量评估，计算并输出线路所有快慢车在所读取的线路双方向运行产生的牵引电耗与线路土石方工程量，确定中间车站高程与各坡段最佳的变坡点位置。该方法可以有效地对城市轨道交通快慢车线路纵断面方案进行优化，辅助设计人员并降低其工作强度，减少线路的列车牵引电耗与线路土石方工程量，为纵断面设计工作提供参考依据。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1是本专利技术某一实施例提供的地铁线路纵断面设计方法的流程示意图；
[0043]图2是图1中步骤S50的子步骤的流程示意图；
[0044]图3是本专利技术某一实施例提供的地铁快慢车线路纵断面优化系统的结构框图；
[0045]图4是本专利技术某一实施例提供的地铁快慢车线路纵断面优化模型决策变量示意图；
[0046]图5是本专利技术某一实施例提供的地铁快车与慢车运行模式示意图；
[0047]图6是本专利技术某一实施例提供的地铁快慢车线路纵断面优化步骤的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁线路纵断面设计方法，其特征在于，包括：获取基础数据，所述基础数据包括列车参数、线路平纵断面设计参数以及空间地理信息；利用所述基础数据建立用于设计线路纵断面的坐标系；将约束条件作用于所述坐标系，生成多个车站高程方案与变坡点组合方案，作为线路纵断面的初始方案；计算每个所述初始方案中的列车牵引电耗与土石方工程量；对计算结果进行优化，得到列车牵引电耗与土石方工程量的最优组合方案，作为目标纵断面设计方案。2.根据权利要求1所述的地铁线路纵断面设计方法，其特征在于，所述约束条件包括：纵断面设计约束，包括区间与车站的坡度坡长约束、坡段间最小夹直线约束、竖曲线与缓和曲线不重叠约束；施工条件约束，包括车站高程约束及避让区约束；列车运行约束，包括线路限速约束、快慢车停站约束及列车最大加速度约束。3.根据权利要求1所述的地铁线路纵断面设计方法，其特征在于，所述对计算结果进行优化，包括：根据预设种群数量，采用模拟退火算法搜索地铁快慢车线路上各中间车站的高程值，得到多个车站高程组合方案。4.根据权利要求3所述的地铁线路纵断面设计方法，其特征在于，所述对计算结果进行优化，还包括：根据所述车站高程组合方案，利用遗传算法进行交叉、变异及选择操作，对各区间纵断面进行优化设计。5.一种地铁线路纵断面设计系统，其特征在于，包括：基础数据获取模块，用于获取基础数据，所述基础数据包括列车参数、线路平纵断面设计参数以及空间地理信息；初始化模块，用于利用所述基础数据建立用于设计线路纵断面的坐标系；初始方案生成模块，用于将约束条件...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元广，柏赟，彭磊，汪茜，王晓潮，齐嫣然，陈虹兵，樊葱，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：