一种复杂山区铁路线路走向自动生成方法

摘要

本发明公开了一种复杂山区铁路线路走向自动生成方法，包括以下步骤：S₁：信息采集；S₂：将整个选线研究范围划分为若干网格，将采集的信息添加为网格属性；S₃：对格网进行双向扫描；S₄：根据扫描结果更新网格数据，包括当前网格的最优连接网格和当前网格到起始点的连接代价信息；S₅：双向扫描后生成的距离图叠加，依据距离图中的最优连接网格和网格到起始点的连接代价信息生成线路走向。本发明方法以工程、运营、环境等综合代价为目标函数，顾及了线路—结构物—环境耦合约束，自动化程度高、实用性强。

主权项

一种复杂山区铁路线路走向自动生成方法，其特征在于，包括以下步骤：S₁：信息采集采集的信息包括：(1)线路的起点信息和线路的终点信息；(2)线路选线标准参数：展线系数r和最大限制坡度i_max；(3)选线研究范围内的高程信息、禁区信息、河流信息、工程地质信息；(4)桥隧设置标准：参照桥高H_Q0、最大容许桥高H_Qmax，参照隧长L_S0、最大容许隧道长度L_Smax，线桥分界填高H_xq和线隧分界挖深H_xs；(5)费用标准信息：标准桥梁每延米单价u_q，标准隧道每延米单价u_s，分区域设置的填方和挖方单价及征地单价信息；S₂：将整个选线研究范围划分为若干网格，添加网格属性将整个选线研究范围划分为多个正方形的网格，形成一个方形格网，网格边长的取值范围为30m‑90m，线路的起点位于该格网左上角的网格处，线路的终点位于该格网右下角的网格处；将步骤S₁中采集的信息作为网格的属性；网格的属性包括：(a)高程信息、禁区信息、河流信息、工程地质信息；(b)桥隧设置标准及费用标准信息；(c)格网中各网格分别到线路的起点和终点的连接代价，初始化连接代价：除起点和终点，其他所有网格到起点和终点的连接代价赋初值为无穷大；(d)计算得到网格处能否通行铁路线路、以何种方式(桥、隧)通行铁路线路的信息，定义为网格的Type值，Type值的相应含义如下：Type＝0：网格处不能通行铁路线路；Type＝1：网格处能在地面通行铁路线路；Type＝2：网格处需设桥通行铁路线路；Type＝3：网格处需设隧通行铁路线路；S₃：对网格进行扫描分别以线路的起点和终点为起始点依次进行双向扫描；一个方向的扫描以起点为起始点，从上至下、从左至右进行逐行扫描，直到扫描到线路的终点后再原路返回扫描至起点，生成一个方向扫描的距离图；另一个方向的扫描以线路的终点为起始点，从下至上、从右至左进行逐行扫描，直到扫描到线路的起点后再原路返回扫描至终点，生成另一个方向扫描的距离图；每一个方向的扫描具体包括以下步骤：S_3‑1：判别当前网格是否为有效网格，即当前网格处能否通行铁路线路：基于步骤S₂中网格的Type值判别当前网格是否为有效网格，若Type＝0，跳过该网格进入下一网格；若为其他，则继续下一步；S_3‑2：标准邻域搜索，寻找当前网格的最优连接网格以当前网格为中心，以R为搜索半径作圆弧，圆弧经过的网格作为标准邻域，搜索标准邻域中能与当前网格相连接且到起始点代价不为无穷大的网格；遍历标准邻域中所有能与当前网格相连接的网格，并计算其连接代价，找到连接代价最小的网格，将该网格作为当前网格的最优连接网格，进入步骤S₄；若在标准邻域内无法找到能与当前网格相连接的网格，则进入步骤S_3‑3进行扩展邻域搜索；S_3‑3：扩展邻域搜索，寻找当前网格的最优连接网格按一定步长扩大搜索半径R，以当前网格为中心，扩大后的R为搜索半径作圆弧，圆弧经过的网格作为扩展邻域，搜索扩展邻域中能与当前网格相连接的网格；遍历扩展邻域中所有能与当前网格相连接的网格，并计算其连接代价，找到连接代价最小的网格，将该网格作为当前网格的最优连接网格，进入步骤S₄；如果在扩展邻域内无法找到能与当前网格相连接的网格；则继续按扩大搜索半径R，进行搜索；若搜索半径R扩大到限值R_limit后仍无法找到能与当前网格相连接的网格，则结束当前网格搜索，并将当前网格属性赋为不可行网格；进入步骤S₄；S₄：更新网格数据对当前网格进行标准搜索及扩展搜索后，得到当前网格的最优连接网格和当前网格到起始点的连接代价信息；若无法找到能与当前网格相连接的网格，则当前网格到起始点的连接代价仍为无穷大；实时更新这些信息作为当前网格的属性，更新完后，判断当前网格是否为本方向扫描的最后一个网格，如果是，则结束本方向扫描；如果不是，则进入下一网格并返回步骤S_3‑1；S₅：依据扫描结果生成线路走向，具体包括以下步骤：S_5‑1：将双向扫描后生成的距离图叠加；S_5‑2：选取中心网格在叠加后的距离图中选取一个到线路的起点和终点的连接代价均不为无穷大的网格作为中心网格；S_5‑3：根据网格属性中的最优连接网格信息，由中心网格分别向线路的起点和终点扩展生成线路走向；S_5‑4：遍历叠加的距离图中所有的中心网格，根据步骤S_5‑3所述的方法形成起点到终点的一系列线路走向；S_5‑5：基于中心网格到线路的起点和终点的连接代价之和最小的原则选取最优线路走向。