【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路轨道精密工程测量，特别涉及一种钢轨状态控制的两阶段优化方法。
技术介绍
1、通过制定钢轨形位的调整优化方案确保状态高平顺是列车高速、安全和平稳运行的关键。从施工阶段的双块式无砟轨道轨排或板式无砟轨道轨道板的精调，到长钢轨精调和运营维护阶段的轨道精调，静态调整验收的指标包括横/垂向偏差，10m、20m、30m和300m弦等定波长的高低/轨向不平顺，水平/轨距和扭曲/轨距变化率中的几种。随着施工阶段向运营维护阶段过渡，轨道的平顺性要求更高、更复杂。现有轨道精调方案的制定依靠随机软件，在理论模型、处理方法、调整效果上均存在不足，表现为自动化程度低、费时费力，且轨道状态的平顺性得不到最优控制。《一种钢轨平顺状态优化方法》（申请号202210394546.4）提出对分段规划单元钢轨扣件调整量优化求解，逐步实现整体钢轨状态的平顺性控制，并获得优化解。该阶段的无级调整能够在现有规范规定的定波长不平顺指标要求下，极大程度的改善轨道状态，提高其平顺性，但是实施效果会受到现有施工条件的限制。在轨道平顺性维护及优化中，为节省成本，方便垫板扣件模块化，往往采用0.5mm或者1.0mm级差的多个垫板改变轨道形位以达到改善状态的目的。若施工人员凭借经验，采用简单的四舍五入方式对无级调整精调方案作近似处理，将会降低调整后钢轨状态的平顺效果，甚至会出现不平顺超限的困境。因此，需要进一步解决两个问题：① 降低tqi，减小晃车抖动现象，进一步提高旅客乘坐的舒适性，需要考虑引起列车激振的变波长不平顺影响，并将其纳入到优化模型中进行有效控制；② 顾及
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提供一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，通过一阶段无级优化调整，确保钢轨状态的高平顺；在此基础上，实施二阶段级差优化调整，通过邻域点剩余偏差n阶差分约束和波形一致性约束，确保无级调整的钢轨状态尽可能完整的继承为级差调整的钢轨状态。第一阶段无级调整：以目标函数、典型敏感波长不平顺函数和钢轨状态评价函数作为优化模型，整体待调整钢轨作为评价对象，根据整体性评价结果调整约束界值，并作为迭代终止判定的条件，再对各次所得钢轨线形进行评价，获得能够显著改善旅客乘坐舒适性的最佳钢轨线形集合，最终基于平滑条件获取最优调整实数解。第二阶段有级调整：基于最优调整实数解，进行基于级差整倍数的优化，以两阶段状态损失最小为原则，获取最优调整级差整数解。本专利技术通过对变波长和定波长不平顺的有效控制，在求解、评价、迭代修正、再评价的平顺性寻优控制过程中，制定顾及旅客乘坐舒适性的最优实数调整量方案，并顾及扣件材料级差将最优实数调整量转化为最优级差整数调整量，进一步有效改善钢轨状态的不平顺性，显著削弱抖动、晃车现象，并得到适用于一般工程情况的钢轨精调优选方案。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，包括以下步骤：
4、s1：对待优化的钢轨的长度按照第一预设长度进行第一阶段分段；
5、s2：建立一阶段分段长度区间内钢轨状态优化模型，所述一阶段分段长度区间为一阶段基本规划单元；
6、s3：基于典型敏感波长不平顺函数、钢轨状态评价函数，附加轨枕扣件待调整量限制，设置待调整量、典型敏感波长不平顺及状态评价对应的约束界值，所述约束界值为限差值，建立一阶段钢轨状态优化的不等式约束模型；
7、s4：对一阶段钢轨状态优化模型中的待调整量目标函数和不等式约束模型进行优化求解，计算轨枕扣件调整量实数解，若当次优化计算无解，则将对应的调整量设为零；
8、s5：对各分段长度区间内钢轨按照s2-s4进行处理，直至完成待优化钢轨处理，并对调整后的钢轨状态进行评价，获得钢轨状态的评价值；
9、s6：对s1-s5处理所得的调整后钢轨的状态进行评价，并按照预设修正步长调整约束界值，将调整后的约束界值作为下次求解时所述不等式约束模型的约束界值，并执行迭代终止条件判断，所述执行迭代终止条件包括：若当前求解所得钢轨的状态的评价值与前一次求解所得钢轨状态的评价值较差小于阈值，则终止迭代；
10、s7：重复s1-s6，直至迭代修正终止；
11、s8：迭代终止后，对各次求解所得钢轨的状态进行判别，选取较优的状态评价值所代表的钢轨状态的集合，并根据平滑信息选择最优钢轨形位，获得钢轨平顺状态的最优实数解；
12、s9：对待优化的钢轨的长度按照第二预设长度进行第二阶段分段；
13、s10：基于最优实数解，建立二阶段分段长度区间内钢轨状态优化模型，所述二阶段分段长度区间为二阶段基本规划单元；
14、s11：基于邻域点剩余偏差n阶差分函数、波形一致性函数和轨枕扣件待调整量限制以及约束界值，建立二阶段钢轨状态优化的不等式约束模型；
15、s12：对二阶段的目标函数和不等式约束模型进行整数规划求解，获得扣件材料级差整倍数的轨枕扣件调整量，若当次优化计算无解，则将对应的调整量设为零；
16、s13：对各分段长度区间内钢轨按照s10-s12进行处理，直至完成待优化的钢轨处理，获得钢轨调整的最优级差整数解。
17、作为优选，步骤s1中，所述第一预设长度大于等于所述钢轨状态优化模型中所使用的最长基准弦长度。
18、作为优选，步骤s1中，所述第一阶段分段为按照第一预设重叠间隔移动分段。
19、作为优选，步骤s1中，所述第一预设重叠间隔为相邻基本规划单元的第一重叠长度。
20、作为优选，步骤s1中，所述第一重叠长度大于等于一个轨枕间隔长度。
21、作为优选，步骤s2中，所述一阶段分段长度区间内钢轨状态优化模型包括该区间内所有轨枕扣件的待调整量目标函数、典型敏感波长不平顺函数和钢轨状态评价函数。
22、作为优选，步骤s3中，所述钢轨状态评价函数为轨道内外部几何参数、偏差较差、偏差变化率中的一种或多种。
23、作为优选，步骤s3中，所述敏感波长通过车体自振频率和列车运行时速确定，所述典型敏感波长为敏感波长中不平顺最严重的一种或者多种波长。
24、作为优选，所述轨道的调整对象为基准轨和/或非基准轨。
25、作为优选，所述不等式约束模型包括：
26、当所述轨道的调整对象为基准轨时，所述不等式约束模型的类型包括典型敏感波长的高低/轨向不平顺约束，以及垂向/横向偏差、常规30m弦校核/300m弦校核/10m弦正矢/20m弦正矢的高低/轨向不平顺、扣件待调整量、偏差较差、偏差变化率中的一种或多种约束；
27、当所述轨道的调整对象为非基准轨，且基准轨状态不可作为调整参考时，所述不等式约束模型的类型包括典型敏感波长的高低/轨向不平顺约束，以及垂向/横向偏差、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一预设长度大于等于所述钢轨状态优化模型中所使用的最长基准弦长度，所述第一阶段分段为按照第一预设重叠间隔移动分段，所述第一预设重叠间隔为相邻基本规划单元的第一重叠长度，所述第一重叠长度大于等于一个轨枕间隔长度。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S2中，所述钢轨状态评价函数为轨道内外部几何参数、偏差较差、偏差变化率中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述敏感波长通过车体自振频率和列车运行时速确定，所述典型敏感波长为敏感波长中不平顺最严重的一种或者多种波长。
5.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述不等式约束模型包括：
6.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S5中，所述钢轨状态的评价值为典型
7.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S6中，所述调整约束界值计算过程包括：若前i次完成待优化的钢轨的求解，则第i+1次求解所使用的约束界值的修正步长为第i次求解所使用的约束界值的倍，即第i+1次求解所使用的各类不等式约束模型的约束界值为首次可解时所使用的约束界值的倍；以此类推，确定下次迭代计算中不等式约束模型的约束界值。
8.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S8中，所述钢轨状态的集合为最优、最优与次优、最优与次优及次次优中的一种组合的状态评价值所代表的调整钢轨形位，所述平滑信息包括偏差较差和偏差变化率中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S9中，所述第二预设长度大于等于所述钢轨状态优化模型中所使用的邻域点剩余偏差n阶差分函数和波形一致性函数中的长度，所述第二阶段分段为按照第二预设重叠间隔移动分段，所述第二预设重叠间隔为相邻基本规划单元的第二重叠长度，所述第二重叠长度大于等于一个轨枕间隔长度。
10.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤S10中，所述级差为轨道扣件调整材料的规格为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤s1中，所述第一预设长度大于等于所述钢轨状态优化模型中所使用的最长基准弦长度，所述第一阶段分段为按照第一预设重叠间隔移动分段，所述第一预设重叠间隔为相邻基本规划单元的第一重叠长度，所述第一重叠长度大于等于一个轨枕间隔长度。
3.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤s2中，所述钢轨状态评价函数为轨道内外部几何参数、偏差较差、偏差变化率中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤s3中，所述敏感波长通过车体自振频率和列车运行时速确定，所述典型敏感波长为敏感波长中不平顺最严重的一种或者多种波长。
5.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤s3中，所述不等式约束模型包括：
6.根据权利要求1所述的一种钢轨状态控制的两阶段优化方法，其特征在于，步骤s5中，所述钢轨状态的评价值为典型敏感波长不平顺和轨道几何状态参数的统计结果的均值统计的函数值，所述轨道几何状态参数包括偏差、高低/轨向、偏差较差、偏差变化率、水平/轨距、扭曲/轨距变化率中的一种或多种，所述统计结果包括各参数的最大值、最小值、均值、中误差中的一种或多种，所述统计结果的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李阳腾龙，王平，李泽，喻洁，梁洮怀，闫红良，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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