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基于改进遗传算法的铁路纵断面优化研究

作　者: 谢春玲
导　师: 蒲浩
学　校: 中南大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 纵断面优化改进遗传算法满意度理论初始种群
分类号: U212.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
引　用: 2次
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内容摘要

铁路设计过程中,纵断面线形的优劣直接影响着线路的工程及运营投资大小。因此,进行纵断面优化研究具有实际的社会经济效益。随着研究的深入,国内外研究者对纵断面优化模型及算法提出了许多改进方法,以使其能更好地满足实际工程的需要。本文通过对纵断面优化的各种求解方法进行详细分析对比,建立了基于满意度原理的优化模型,并设计了改进遗传算法对模型进行求解,主要完成了以下工作：(1)利用最大限坡所确定的初步可行解区域对起伏剧烈的纵断面地面线进行修正,以便正确地引导坡度走势。再对修正后的地面线进行平滑处理,以自动确定方案变坡点个数。利用均匀分布法、拟合法和正态分布法相结合的方式生成纵断面方案,在保证方案满足各种约束条件及种群多样性的前提下形成遗传算法的初始种群。(2)以变坡点里程及设计高程为优化设计变量,引入满意度原理建立了能综合考虑工程及运营两方面的纵断面优化模型。依据对纵断面设计内涵的分析,构建了遗传算法的多目标适应度函数。提出在交叉算子中引入单坡段适应度函数,用以判断每个变坡点的移动方向；将变异算子的变异范围与方案自身的优劣程度相关联,以加快算法的寻优速度。(3)本文在纵断面优化理论的研究基础上,利用VC.NET和ObjectARX2006编制了将满意度理论与改进遗传算法相结合的纵断面优化程序。对优化算法中的并行关系采用多线程技术进行处理,有效地缩短了纵断面优化所需时间。设计了简明、友好的数据录入界面,并完善了程序的容错性。(4)利用程序对不同条件下的工程实例进行优化分析,验证了程序的有效性和实用性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
    1.2.1 国外研究现状  9-11
    1.2.2 国内研究现状  11-13
  1.3 研究的主要内容  13-14
  1.4 论文结构  14-16
第二章基于满意度优化模型的建立  16-25
  2.1 满意度原理  16-17
  2.2 模型的建立  17-24
    2.2.1 优化变量的选择  18-19
    2.2.2 目标函数的确定  19-22
    2.2.3 约束条件  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章纵断面优化中改进遗传算法的研究  25-38
  3.1 概述  25-28
    3.1.1 遗传算法的产生及发展  25-26
    3.1.2 遗传算法的设计流程  26-27
    3.1.3 遗传算法的特点  27-28
  3.2 纵断面优化中遗传算法的设计  28-36
    3.2.1 编码设计  28-29
    3.2.2 适应度函数的构建  29
    3.2.3 遗传算子的设计  29-36
    3.2.4 终止准则  36
  3.3 本章小结  36-38
第四章纵断面优化初始方案群的产生  38-52
  4.1 纵断面地面线的整饰  38-39
    4.1.1 纵断面初始可行区域  38-39
    4.1.2 地面线的整饰  39
  4.2 纵断面方案的生成  39-51
    4.2.1 自动确定变坡点个数  39-42
    4.2.2 变坡点位置的确定  42-47
    4.2.3 约束处理  47-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章程序设计与算例分析  52-66
  5.1 程序设计  52-56
  5.2 算例分析  56-63
    5.2.1 新方案优化设计  57-60
    5.2.2 有方案优化设计  60-61
    5.2.3 绕行段优化设计  61-63
  5.3 程序容错性设计  63-65
  5.4 本章小结  65-66
第六章结论与展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-73
致谢  73-74
攻读硕士期间发表的论文及科研情况  74

基于改进遗传算法的铁路纵断面优化研究

内容摘要

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