【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路工程轨道精调领域，具体涉及一种用于生成铁路轨道精调方案的计算方法。
技术介绍
1、铁路轨道结构在运营过程中会因为地基沉降、磨耗等原因发生变形，轨道变形会造成机车车辆系统的震动。为了保证行车的安全和乘客舒适度，需要定期对轨道进行精密测量，获取轨道变形量，从而指导轨道精调。新建铁路亦需对轨道进行多次精调，通过调整轨道几何形位使轨道平顺性达到目标状态。
2、现阶段既有普速有砟轨道和高速无砟轨道皆可通过相应的测量技术获取高精度的轨道横向偏差和竖向偏差，但在指导轨道精调时会存在一定的限制，例如，有砟大型养路机械一般要求拨道量在30mm以内，且只能抬道不能落道；无砟轨道的调整限制拨道在5mm以内，竖向限制在-2～6mm以内。由于长时间运营以及基础结构的变形，轨道的偏差量一般会超过调整的限制。
3、传统的优化方法采用三次样条曲线拟合或多项式拟合，在保证曲线光滑的条件下，通过不同的算法（如遗传算法、小波变换）或目标函数（如l1范数）对偏差量进行优化，在一定程度上解决了轨道调整的自动化和效率问题，但这些方法未考虑优化方案的可实施性，例如有砟轨道竖向调整只能抬道（即限制调整量为正值）、桥梁偏心只能左拨或右拨等情况，且三次样条的节点选择一定程度上需根据实际条件进行人工干预，从而过于依赖工程人员的经验。
技术实现思路
1、针对现有技术中铁路轨道精调优化方案所存在的缺陷，本专利技术提供一种用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，最大限度的提高精调方案生成的自动化和可实施
2、为此，本专利技术的技术方案如下：
3、一种用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，包括以下步骤：
4、s1，获取轨道测量偏差量：按照里程顺序，以固定间隔测量轨道的偏差量，得到个测量点处的轨道偏差量；
5、s2，设定轨道精调限制条件：
6、每个轨道偏差量对应一个轨道调整量，所述轨道调整量表示对轨道进行调整后的轨道偏差量；对所述轨道调整量求一阶导数，得到调整后轨道偏差量的坡度，对所述轨道调整量求二阶导数，得到调整后轨道偏差量的曲率，对所述轨道调整量求三阶导数，得到调整后轨道偏差量的曲率的平滑度；
7、根据铁路轨道的精调施工条件设置相应的约束范围，确定所述轨道调整量、所述调整后轨道偏差量的坡度、所述调整后轨道偏差量的曲率和所述调整后轨道偏差量的曲率的平滑度的约束范围；
8、s3，基于二次规划模型构建目标函数和约束函数，包括以下分步骤：
9、s31，将s2得到的轨道调整量、调整后轨道偏差量的坡度、调整后轨道偏差量的曲率和调整后轨道偏差量的曲率的平滑度作为轨道的优化量 x；
10、s32，确定目标函数，有：
11、 ，
12、式中：，，，，，其中；为权重系数；
13、s33，确定约束函数：所述约束函数包括边界约束和等式约束，用于约束所述优化量 x，其中：
14、将s2中得到的约束范围作为所述边界约束；
15、所述等式约束包括：
16、 ；
17、；
18、 ；
19、s4，精调方案解算：
20、使用s1中获取的所述轨道偏差量和s3中得到的所述目标函数与所述约束函数，采用通用的二次规划解算算法解算所述优化量 x；
21、当所述解算有解算结果时，判断所述解算结果是否满足实际施工作业要求；如满足，则将所述解算结果作为精调方案输出，方法结束；如不满足，则返回s3，调整所述权重系数和 ，并重新进行解算，直到得到满足要求的解算结果，将该解算结果作为精调方案输出，方法结束；
22、当所述解算无解时，返回s2，修改所述约束范围并重新执行s3和s4，直到得到满足要求的解算结果，将该解算结果作为精调方案输出，方法结束。
23、其中，步骤s1中所述轨道偏差量为轨道平面偏差量或轨道高程偏差量。
24、步骤s31中所述的优化量 x具体为：
25、。
26、优选的是，步骤s4中以为倍数对所述权重系数进行调整。所述的值为-2、-1、1或2。
27、优选的是，步骤s4中，在开源的二次规划解算软件包osqp中解算所述优化量 x。
28、与现有优化方法相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、1. 本专利技术可以结合不同的施工限制构造约束条件，对轨道的优化量进行解算；可用于各种不同的精调工程，如有砟轨道的大型养路机械方案或无砟轨道的长轨精调方案。
30、2. 本专利技术使用二次规划模型进行解算，采用了开源的软件解算包（osqp）生成精调方案，减少了人工干预，且计算效率较现有的非线性算法有所提高。
31、3. 本专利技术生成的约束后的优化量在满足施工限制条件的同时保证了调整后轨道的高平顺性。
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1.一种用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤S1中所述轨道偏差量为轨道平面偏差量或轨道高程偏差量。
3.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤S31中所述的优化量X具体为：
4.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤S4中以为倍数对所述权重系数进行调整。
5.根据权利要求4所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：所述的值为-2、-1、1或2。
6.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤S4中，在开源的二次规划解算软件包OSQP中解算所述优化量X。
【技术特征摘要】
1.一种用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤s1中所述轨道偏差量为轨道平面偏差量或轨道高程偏差量。
3.根据权利要求1所述的用于生成铁路轨道精调方案的计算方法，其特征在于：步骤s31中所述的优化量x具体为：
4.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨双旗，洪江华，梁永，张冠军，杨云洋，薛骐，张云龙，秦守鹏，谷洪业，房博乐，王磊，张鹏海，魏好，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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