一种城市轨道交通线路平面优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种城市轨道交通线路平面优化方法及装置，包括：基于第一站点的数据信息、第二站点的数据信息和障碍物的障碍坐标数据建立了用于计算线路轨迹的长度的目标函数以及构建了该目标函数对应的若干约束，继而在若干约束条件下对目标函数进行求解生成在第一站点和第二站点之间的线路轨迹的长度最小时对应的目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度，最后可以根据第一站点、第二站点和障碍物的数据信息、目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度，确定第一站点和第二站点之间的线路轨迹，使得最终根据标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度确定的轨迹线路就是最短的线路，从而大大节省了线路的造价成本。路的造价成本。路的造价成本。

【技术实现步骤摘要】
一种城市轨道交通线路平面优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及交通线路设计
，尤其涉及一种城市轨道交通线路平面优化方法及装置。

技术介绍

[0002]城市地铁交通具有节能环保、运量大、速度快和全天候等优点，不仅可以满足城市人口的出行需求，缓解城市交通阻塞问题，还可以进一步促进城市功能分区的完善。目前，我国城市地铁交通建设持续保持快速发展趋势。
[0003]城市轨道交通线路，即地铁线路的设计作为地铁建设项目勘测设计的关键环节，需要根据设计项目的功能需求，结合所经地区的环境，确定合理的地铁线路技术标准、线路走向和空间位置、协调布设各种结构物。目前地铁线路主要是由线路设计人员借助CAD软件进行交互式设计，而设计人员首先凭经验设计出满足约束的多种可行方案，然后再进行对繁杂的方案进行比选，从而确定最终的线路轨迹方案。因此，目前地铁交通的线路确定须设计人员进行手动绘制和计算，且受到设计人员经验的约束以及人为的主观因素，则在对两个站点进行选取最短线路时，若存在多个障碍物且需要保证满足线路设计的约束下时，不能保证选出轨迹线路就是最短的线路，以使得最终确定的城市轨道交通线路的线路轨迹的造价成本不能达到最低。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种城市轨道交通线路平面优化方法及装置，能有效解决现有技术中在对两个站点进行选取最短线路时，若存在多个障碍物且需要保证满足线路设计的约束下时，不能保证选出轨迹线路就是最短的线路，以使得最终确定的交通线路的线路轨迹的造价成本不能达到最低的问题。
>[0005]本专利技术一实施例提供一种城市轨道交通线路平面优化方法，包括：
[0006]获取第一站点的数据信息、第二站点的数据信息和在第一站点和第二站点之间的障碍物的障碍坐标数据；其中，所述第一站点的数据信息包括第一站点的第一坐标数据和第一站点的第一方向角数据；
[0007]根据第一站点的数据信息、第二站点的数据信息和障碍物的障碍坐标数据，建立用于计算线路轨迹的长度的目标函数；其中，所述线路轨迹为第一站点经过若干个交点到第二站点的轨迹；
[0008]建立障碍物的安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度的取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束；
[0009]在所述安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成在目标函数最小时对应的每一目标交点的目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度；
[0010]根据第一站点的数据信息、第二站点的数据信息、障碍物的坐标数据、目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度，生成第一站点和第二站点之间的线路轨迹。
[0011]优选的，所述目标函数的公式如下：
[0012][0013]其中，f(ω)为目标函数的值，ω为决策变量，(x
i
,y
i
)是指第i个交点JD
i
的坐标，R
i
是第i个交点的圆曲线半径，是第i个交点的缓和曲线长度，n为交点数量，i为第i个交点，1≤i≤n，是指第一站点ZD1到第一缓直点ZH1的线段值，是指第二站点ZD2到第n缓直点HZ
n
的线段值，α
i
为第i个交点的偏角，是指夹直线的线段值。
[0014]优选的，根据以下公式建立障碍物的安全距离约束：
[0015][0016]其中，为根据障碍物的坐标数据将障碍物以预设安全距离为半径进行扩张后所形成的障碍物边界；为线路轨迹与的交点集合。
[0017]优选的，根据以下公式建立圆曲线半径的取值约束和缓和曲线长度的取值约束：
[0018][0019]其中，R
i
和分别是第i个交点的圆曲线半径和缓和曲线长度，C(V)为预设数值范围。
[0020]优选的，根据以下公式建立线路轨迹中子线路的长度取值约束：
[0021][0022][0023][0024][0025]其中，为线路中圆曲线的预设最小长度，为夹直线的预设最小长度，为站点到直缓点的预设最小长度，为第i交点处的缓和曲线角。
[0026]优选的，根据如下公式建立线路轨迹的边界条件约束：
[0027][0028][0029]其中，JD1为第一交点坐标，ZD1为第一站点的坐标，t1为第一预设参数，为第一
个站点的方向角，JD
n
为第n交点坐标，ZD2为第二站点的坐标，t2为第二预设参数，为第二个站点的方向角。
[0030]优选的，所述在所述安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成在目标函数最小时对应的每一目标交点的目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度，具体包括：
[0031]随机生成若干个粒子；其中，每一粒子用于表征一待求解的交点对应的交点坐标、圆曲线半径和缓和曲线长度；
[0032]将若干个粒子归入种群；
[0033]根据基本粒子群算法和Rosenbrock搜索算法对种群的粒子进行初始化，得到粒子的粒子历史位置、粒子历史速度、种群的种群历史位置和种群的历史函数值；
[0034]重复执行如下目标粒子确定操作，直至当前迭代次数与预设迭代次数相同，输出若干个目标粒子，以使所输出的目标粒子均满足安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束：
[0035]获取当前迭代次数；
[0036]在当前迭代次数小于预设迭代次数时，根据基本粒子群算法和Rosenbrock搜索算法，种群中的粒子基于所述粒子的粒子历史位置、粒子历史速度、种群的种群历史位置和种群的历史函数值得到粒子更新后的粒子位置，种群中的粒子基于粒子更新后的粒子位置得到粒子更新后的粒子速度；
[0037]基于目标函数，根据每一粒子更新后的粒子位置计算得到每一粒子的函数值；
[0038]根据每一粒子更新后的粒子位置、每一粒子更新后的粒子速度和每一粒子的函数值得到更新后的群体历史位置和更新后的群体历史函数值；
[0039]输出更新后的群体历史位置对应的若干个目标粒子；
[0040]将当前迭代次数值加上预设迭代次数增量后得到更新后的迭代次数，将所述更新后的迭代次数作为下一次执行目标粒子确定操作时的迭代次数；
[0041]将粒子更新后的粒子位置作为下一次执行目标粒子确定操作时的粒子历史位置，将粒子更新后的粒子速度作为下一次执行目标粒子确定操作时的粒子历史速度，将更新后的群体历史位置作为下一次执行目标粒子确定操作时的群体历史位置，将更新后的群体历史函数值。
[0042]优选的，在将若干个粒子归入种群后，在根据基本粒子群算法和Rosenbrock搜索算法对种群的粒子进行初始化之前，还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，包括：获取第一站点的数据信息、第二站点的数据信息和在第一站点和第二站点之间的障碍物的障碍坐标数据；其中，所述第一站点的数据信息包括第一站点的第一坐标数据和第一站点的第一方向角数据；根据第一站点的数据信息、第二站点的数据信息和障碍物的障碍坐标数据，建立用于计算线路轨迹的长度的目标函数；其中，所述线路轨迹为第一站点经过若干个交点到第二站点的轨迹；建立障碍物的安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度的取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束；在所述安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成在目标函数最小时对应的每一目标交点的目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度；根据第一站点的数据信息、第二站点的数据信息、障碍物的坐标数据、目标交点坐标、目标圆曲线半径和目标缓和曲线长度，生成第一站点和第二站点之间的线路轨迹。2.如权利要求1所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，所述目标函数的公式如下：其中，f(ω)为目标函数的值，ω为决策变量，(x
i
,y
i
)是指第i个交点JD
i
的坐标，R
i
是第i个交点的圆曲线半径，是第i个交点的缓和曲线长度，n为交点数量，i为第i个交点，1≤i≤n，是指第一站点ZD1到第一缓直点ZH1的线段值，是指第二站点ZD2到第n缓直点HZ
n
的线段值，α
i
为第i个交点的偏角，是指夹直线的线段值。3.如权利要求2所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，根据以下公式建立障碍物的安全距离约束：其中，为根据障碍物的坐标数据将障碍物以预设安全距离为半径进行扩张后所形成的障碍物边界；为线路轨迹与的交点集合。4.如权利要求3所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，根据以下公式建立圆曲线半径的取值约束和缓和曲线长度的取值约束：其中，R
i
和分别是第i个交点的圆曲线半径和缓和曲线长度，C(V)为预设数值范围。
5.如权利要求4所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，根据以下公式建立线路轨迹中子线路的长度取值约束：式建立线路轨迹中子线路的长度取值约束：式建立线路轨迹中子线路的长度取值约束：式建立线路轨迹中子线路的长度取值约束：其中，为线路中圆曲线的预设最小长度，为夹直线的预设最小长度，为站点到直缓点的预设最小长度，为第i交点处的缓和曲线角。6.如权利要求5所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，根据如下公式建立线路轨迹的边界条件约束：式建立线路轨迹的边界条件约束：其中，JD1为第一交点坐标，ZD1为第一站点的坐标，t1为第一预设参数，为第一个站点的方向角，JD
n
为第n交点坐标，ZD2为第二站点的坐标，t2为第二预设参数，为第二个站点的方向角。7.如权利要求6所述的一种城市轨道交通线路平面优化方法，其特征在于，所述在所述安全距离约束、圆曲线半径的取值约束、缓和曲线长度取值约束、线路轨迹中子线路的长度取值约束和线路轨迹的边界条件约束的约束下，对所述目标函数进行求解，生成在目...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仲林，聂涔，刘祥喜，吴嘉，董华珍，陈超，任祥，刘皓，刘延晨，郑翔，冯静霆，
申请(专利权)人：广州地铁设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：