买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中南大学;高速铁路建造技术国家工程研究中心

摘要：本发明涉及铁路设计技术领域，提供一种既有铁路纵断面线形重构方法，包括：基于设计变量、目标函数和约束条件构建既有铁路纵断面线形重构优化模型；基于坡度变化率阈值法来完成测点几何归属的初始识别；基于直曲自适应方法重构一条初始纵断面线形；基于点线一致性对初始纵断面线形进行迭代优化，得到最终的重构纵断面线形。本发明方案考虑了测点几何归属识别、规范约束及禁区约束等问题，基于直曲自适应方法重构一条初始纵断面线形后再进行优化得到最终的重构纵断面线形，显著提高了复杂既有铁路纵断面线形重构设计的精度与准确性。本发明还提供一种计算机存储介质及设备，包括计算机程序指令，该计算机程序指令执行上述重构方法。

主权项：1.一种既有铁路纵断面线形重构方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、基于设计变量、目标函数和约束条件构建包含既有轨面线实际测点的既有铁路纵断面线形重构优化模型；步骤二、基于坡度变化率阈值法来完成测点几何归属的初始识别，具体是：计算每个既有轨面线实际测点的坡度变化率；根据每个测点的坡度变化率初始识别测点Μ几何归属，获得m1个切线测点子集Mt和m2个竖曲线测点子集Mc：M＝{Mt,Mc}； 其中：m1和m2均取大于等于1的自然数；步骤三、基于直曲自适应方法重构一条初始纵断面线形，具体是包括：步骤3.1、基于设置的切线阈值划分出切线测点子集Mt属于情况A的坡段和属于情况B的坡段；所述步骤3.1具体包括：步骤3.1.1、计算切线测点子集中所有测点的距离累加： 其中：为第i个切线测点子集的所有测点的距离累加；为第i个切线测点子集中测点数量；i取值为大于等于1且小于等于m1的自然数；sj和zj分别为第j个测点的里程和高程；步骤3.1.2、将各切线测点子集的所有测点的距离累加与切线阈值ft进行比较划分出切线测点子集属于情况A的坡段和属于情况B的坡段： 步骤3.2、采用直曲自适应拟合不同路段线元，具体是：对于属于情况A的坡段的几何参数采用先拟合竖曲线路段后拟合切线路段的方法确定，属于情况B的坡段的几何参数采用先拟合切线路段后拟合竖曲线路段的方法确定；获得拟合后的线元；先拟合竖曲线路段后拟合切线路段的方法具体包括：步骤3.2.1、使用最小二乘法将第y个和第y+1个相邻竖曲线测点子集和拟合为两个相邻的竖曲线Ciry和Ciry+1来确定其半径Ry和Ry+1以及圆心Cy和Cy+1；步骤3.2.2、基于所构建的同向和反向曲线模型，确定Ciry和Ciry+1上的两个垂足Pp和Ps，两个垂足之间的连线即为LT的位置，则有：Sp＝Sy+Ry·sinβ,Zp＝Zy+Ry·cosβ； β＝Sy+1-SyZy+1-Zy-α； 其中：SP,ZP为垂足Pp的坐标；Ss,Zs为垂足Ps的坐标；β为LF的方位角；α为LC和LF之间的转向角；D为Cy和Cy+1之间的距离；Sy和Zy分别为第y个竖曲线圆心的里程和高程；Sy+1和Zy+1分别为第y+1个竖曲线圆心的里程和高程；先拟合切线路段后拟合竖曲线路段的方法具体是对线元归属为切线的测点，以抬落道量平方和最小为目标，根据最小二乘法原理进行切线拟合；既有轨面线实际测点数据为Pj，其坐标为sj,zj，设拟合后的切线坡段方程为z＝ks+b，切线坡段上所有测点抬落道量平方和fs为： 其中：为第i个切线测点子集中测点的总数量；在拟合切线路段前，属于情况B的坡段中的切线路段被划分为三种情况：第一种、切线路段相邻两侧的竖曲线已完成拟合的情况，具体是：将此切线路段划分为属于情况A的路段，采用先拟合竖曲线路段后拟合切线路段的方法确定；第二种、切线路段一侧的竖曲线已被完成拟合且另一侧未完成拟合的情况，拟合步骤包括：步骤a-1、fs对k求偏导得抬落道量平方和最小时k的初始值；根据k的初始值以及相邻完成拟合竖曲线的圆心Cy和半径Ry得到相切垂足Ps的坐标Ss,Zs，根据计算出的垂足坐标得到截距b的初始值，b＝Zs-kSs；然后将里程在切点之后的测点划分到切线点集里；步骤b-1、根据初始k,b值，计算每个测点至拟合切线的抬落道量hj；步骤c-1、计算每个测点至拟合切线的抬落道量的标准差σ；步骤d-1、检查所有测点，若测点到切线的抬落道量hj≤2σ，则保留测点，否则剔除测点；步骤e-1、对剩余测点重新重复步骤a-1～步骤d-1，直至所有测点均满足hj≤2σ；第三种、切线路段两侧的竖曲线都未完成拟合的情况，具体包括：步骤a-2、fs对k求偏导得抬落道量平方和最小时k的初始值；fs对b求偏导得抬落道量平方和最小时b的初始值；步骤b-2、根据初始k,b值，计算每个测点至拟合切线的抬落道量；步骤c-2、计算每个测点至拟合切线的抬落道量的标准差σ；步骤d-2、检查所有测点，若测点到切线的抬落道量hj≤2σ，则保留测点，否则剔除测点；步骤e-2、对剩余测点重新重复步骤a-2～步骤d-2，直至所有测点均满足hj≤2σ；其中：fs对k求偏导得抬落道量平方和最小时k的初始值的计算公式如下： 式中：ki是属于情况B的坡段中第i个切线坡段拟合后的切线坡段方程的斜率；fs对b求偏导得抬落道量平方和最小时b的初始值的计算公式如下： 式中：bi是属于情况B的坡段中第i个切线坡段拟合后的切线坡段方程的截距；计算每个测点至拟合切线的抬落道量的计算公式如下： 式中：hj是属于情况B的坡段中第i个切线坡段里面第j个切线测点的抬落道量；计算每个测点至拟合切线的抬落道量的标准差σ的计算公式如下： 式中：是属于情况B的坡段中第i个切线坡段的平均抬落道量；σi是属于B的坡段中第i个切线坡段中每个测点至拟合切线的抬落道量的标准差；步骤3.3、将步骤3.2所得所有线元组合起来重构一条初始纵断面线形；步骤四、基于点线一致性对初始纵断面线形进行迭代优化，得到最终的重构纵断面线形。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中南大学 高速铁路建造技术国家工程研究中心 既有铁路纵断面线形重构方法、计算机存储介质及设备