[發明專利]一種復雜環境鐵路多目標智能綜合選線方法

有效

• 申請號: 202011373639.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112487695B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 蒲浩;宋陶然;李偉;胡建平;胡光常;張星宇;熊佳興;張洪;劉威;梁策;楊威
• 申請（專利權）人: 中南大學;中鐵二院工程集團有限責任公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00
• 代理公司: 湖南天地人律師事務所 43221
• 代理人: 楊萍

1.一種復雜環境鐵路多目標智能綜合選線方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、構建鐵路線路多目標優化模型，包括線路工程費用評價目標函數F_Cost、線路地質災害危險性評價目標函數F_Hazard和線路舒適度評價目標函數F_Comfort；所述線路舒適度評價目標函數為：

其中，F_Comfort為一個線路方案對應的線路乘車舒適度評價目標函數值，Y為相應線路方案對應得到牽引計算區段總數量，W_y為相應線路方案中第y個牽引計算區段的列車平穩性指標值，W_y的計算過程如下：

1)將相應線路方案按照加算坡度值劃分為一系列牽引計算區段，通過時間-距離仿真，得到列車從線路起點運行至線路終點的過程中，各牽引計算區段對應的時間段；

2)采用新型顯式積分法求解車線動力學方程，得到列車從線路起點運行至線路終點的過程中，各個時刻的車體橫向振動加速度值以及垂向振動加速度值；

3)應用Sperling列車平穩性指標公式，分別計算各個時刻列車橫向及垂向平穩性指標值；

4)對于第y個牽引計算區段，計算其對應的時間段內所有時刻列車橫向振動加速度值以及垂向振動加速度值的平均值，得到該牽引計算區段的列車平穩性指標值W_y；

步驟2、求解多目標優化模型，得到鐵路線路多目標綜合優化解，即優選的線路方案，具體地，基于粒子群優化算法搜索鐵路線路多目標綜合優化解，包括以下步驟：

S_3-1：設置群體規模，隨機初始化群體中各粒子位置和速度，每一個粒子位置代表一條線路方案；

S_3-2：分別計算當前群體中各粒子位置對應的多個目標函數值，即線路工程費用評價目標函數值、線路地質災害危險性評價目標函數值和線路舒適度評價目標函數值，判斷各粒子位置間的多目標支配關系，構建/更新各粒子的個體非支配解集，以及整個粒子群的全局非支配解集；

S_3-3：從各粒子的個體非支配解集中選擇其對應的個體最優方案，從整個粒子群的全局非支配解集中選擇其對應的全局最優方案；

S_3-4：以當前個體最優方案和全局最優方案為指導(為進化方向)，更新種群中粒子位置，優化線路方案群；

S_3-5：返回步驟S_3-2，迭代進化群體直至滿足終止條件，輸出當前的全局非支配解集作為鐵路線路多目標綜合優化解集；

所述步驟S_3-3中，設集合C為一個粒子的個體非支配解集或整個粒子群的全局非支配解集，從中選擇一個最優方案，即個體最優方案或全局最優方案的方法為：

a)、計算集合C中各個非支配解的邊界效益排序：

a1)將集合C中各個非支配解i對應的線路工程費用評價目標函數值線路地質災害危險性評價目標函數值線路舒適度評價目標函數值按照min-max歸一化方法進行正則處理，得到相應的歸一化值NC_i、NH_i和NS_i；

a2)計算集合C中各非支配解i對應的經濟-安全目標之間的正向和負向收益系數ω_Hpi和ω_Hni，以及經濟-舒適目標之間的正向和負向收益系數ω_Spi和ω_Sni；

a3)計算集合C中各非支配解i的經濟-安全總邊界效益系數ω_Hti和經濟-舒適總邊界效益系數ω_Sti；

a4)確定集合C中各非支配解i的經濟-安全-舒適綜合邊界效應系數ω_fi＝ω_Hti+ω_Sti；

a5)對集合C中所有非支配解，按它們對應的經濟-安全-舒適綜合邊界效應系數進行降序排列，得到各個非支配解i的邊界效益排序

b)、對集合C中所有非支配解，按它們對應的擁擠度值進行降序排列，得到各個非支配解i的擁擠度排序

c)采用下式計算集合C中各非支配解的被選中概率：

其中，為集合C中第i個非支配解的被選中概率值，Φ為集合C中非支配解的總數量；

按集合C中各非支配解的被選中概率，從集合C中選擇一個最優方案。