(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110206184.7 (22)申请日 2021.02.24 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113190892 A (43)申请公布日 2021.07.3 0 (73)专利权人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路932号 (72)发明人 李伟　邱筱　蒲浩　甄淑钧　赵璐　 梁柱　 (74)专利代理 机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 专利代理师 姚瑶 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/18(2020.01) G06F 30/27(2020.01) (56)对比文件 CN 102663192 A,2012.09.12 CN 109918803 A,2019.0 6.21 CN 10916 5427 A,2019.01.08 JP 2006166132 A,20 06.06.22 审查员 张驰 (54)发明名称 一种纵断面线路布设方法、 系统、 终端及可 读存储介质 (57)摘要 本发明公开了一种纵断面线路布设方法、 系 统、 终端及可读存储介质， 所述方法包括： 获取待 布设线路的线路信息， 并构建纵断面线路优化模 型； 基于所述约束条件获取车站站坪高程搜索的 可行域以及线路纵断面变坡点搜索的可行域， 并 生成线路纵断面的初始布设结果； 所述初始布设 结果为设计变量的初始值； 基于纵断面线路优化 模型以及车站站坪高程搜索的可行域、 线路纵断 面变坡点搜索 的可行域 以及线路纵断面的初始 布设结果， 采用优化算法寻优 得到纵断面线路布 设结果。 本发 明实现了地铁线路纵断面变坡点布 设和车站站坪高程的协同优化， 顾及到了线路纵 断面变坡点和站坪高程的耦合关系及动态特征， 使得方案更为 合理。 权利要求书3页 说明书15页 附图4页 CN 113190892 B 2022.06.10 CN 113190892 B 1.一种纵断面线路布设方法， 其特 征在于： 包括如下步骤： 步骤1： 获取待布设线路的线路信息， 并构建纵断面线路优化模型； 所述纵断面线路优化模型包括： 设计变量、 约束条件以及优化函数， 所述设计变量为车 站站坪高程、 变坡点的里程及其高程； 步骤2： 基于所述约束条件获取车站站坪高程搜索的可行域以及线路纵断面变坡点搜 索的可行域， 并生成线路纵断面的初始 布设结果； 所述初始 布设结果 为设计变量的初始值； 步骤3： 基于步骤1的纵断面线路优化模型以及步骤2中的车站站坪高程搜索的可行域、 线路纵断面变坡点搜索的可行域以及线路纵断面的初始布设结果， 采用优化算法寻优得到 纵断面线路布设结果。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 步骤2中基于所述约束条件获取车站站坪 高程搜索的可 行域以及线路纵断面变坡点搜索的可 行域的获取 过程如下： 车站站坪高程搜索的可行域： 以线路的起终点能达到的最大、 最小高程确定初始范围； 再基于约束条件以及车站 站中心位置调节初始范围得到车站 站坪高程搜索的可 行域； 线路纵断面变坡点搜索的可行域： 获取线路的区间段， 再针对每个区间段均以区间起 点、 区间终点确定区间内的第一个变坡点以及最后一个变坡点， 然后基于第一个变坡点以 及最后一个变坡点能够达到的最大、 最小高程形成线路高程范围， 再基于约束条件调整所 述线路高程范围得到线路纵断面变坡点搜索的可 行域； 其中， 约束条件至少包 含几何约束、 管线桩约束和禁区约束。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于： 车站站坪高程搜索的可行域的获取过程如 下： 首先确定起终点范围内能达到的最大、 最小高程形成一个四边形区域A； 然后根据高程 控制点、 地下管线桩的位置和最小覆土厚度要求， 调整四边形区域A， 即分别以最大坡度从 每个高程控制点和线路终点出发形成多个平行四边形， 取每个平行四边形和四边形区域A 重叠区域， 对四边形区域A进行修剪， 形成调整后的多边形区域A ′； 再将禁区从调整后的多 边形区域A ′中挖去， 形成站坪可 行域Ω1； 基于所述线路信息获取纵断面 地面线向量Hd和车站站中心平面位置坐标向量Xs、 Ys； 其中， 在每个车站位置建立一个独立的局部坐标系， 以第 i个车站中心点的平面位置坐 标(Xsi， Ysi)和此处地面线高程Hdi形成的空间点(Xsi， Ysi， Hdi)为坐标系原点Oi， 以竖直向下 为坐标轴正向， 沿坐标轴正向即竖直向下方向， 取Ai、 Bi两点； Ai、 Bi两点分别距离原点Lp、 Ln； 其中， Lp、 Ln分别为车站处最大埋深和最小覆土层厚度； 然后， 逐个连接Ai、 Bi两点， 形成站坪高程可 行域Ω2； 最后， 将取 可行域Ω1与可行域Ω2的交集形成车站 站坪高程搜索的可 行域。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于： 线路纵断面变坡点搜索的可行域的获取过 程中针对每 个区间段均执 行如下步骤： 若S点为区间起点， E点为区间终点， 按照如下公式计算得出所示区间内第一个变坡点 VPI1和最后一个 变坡点VPIe的高程和里程： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113190892 B 2Hi， 1＝Hi， start Hi， n＝Hi， end 式中： Ki， 1、 Hi， 1分别为第i个区间的第一个变坡点的里程和高程， Ki， n、 Hi， n分别为第i个 区间最后一个变坡点的里程和高程； Ki， start、 Hi， start分别为第i个区间起点车站的里程和站 坪高程， Ki， end、 Hi， end分别为第i个区间终点车站的里程和站坪高程； Lss为规定的车站站坪 长； 然后， 以第一个变坡点和最后一个变坡点范围内能达到的最大、 最小高程形成一个四 边形区域B作为线路高程范围； 最后， 根据高程控制点、 地下管线桩的位置和最小覆土厚度要求， 调整所述 四边形区域 B， 即分别以最大坡度从每个高程控制点和区间最后一个变坡点出发形成多个平行四边形， 取每个平行四边形和四边形区域B重叠区域， 对四边形区域B进行修剪， 形成调整后的多边 形区域B′； 再将禁区从调整后的多边形区域B ′中挖去形成线路纵断面变坡点搜索 的可行 域。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 步骤3 中的优化算法为粒子群优化算法， 其 中， 以优化函数作为粒子的适应度函数， 将每一种布设结果作为一个粒子， 第m个粒子的位 置向量sm记为： sm＝(Hs1m， Hs2m， ...， Hsjm， ...， Hskm， H1m， H2m， ...， Him， ...， Hlm K1m， K2m， ...， Kim， ...， Klm)T 其中， sm中的元素Hsjm为第m个纵断面布设结果中第j个 车站的站坪高程， k为线路中车站 的总个数； Him和Kim分别为第m个纵断面布设结果中第i个变坡点的高程和里程， l为线路纵 断面方案中变坡点的总个数。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于： 利用粒子群算法得到纵断面线路布设结果 的过程如下： S4‑1： 根据线路纵断面的初始布设结果初始化一个包含D个粒子的粒子群， 每个粒子的 位置向量代表一个线路纵断面布设结果， 所述线路纵断面布设结果为车站站 坪高程和变坡 点布设； S4‑2： 选取当前种群的个体最优粒子位置pbest和全局最优粒子位置gbest， 并利用速度 更新公式和位置更新 公式更新车站站坪高程搜索的可行域内车站站 坪高程， 生成新的车站 站坪高程结果； S4‑3： 获取各粒子新生成的站坪高程结果， 逐区间确定线路纵断面变坡点搜索的可行 域， 再基于 速度更新公式和位置更新公式更新相应的线路纵断面变坡点； S4‑4： 整饰线路纵断面， 生成完整的线路纵断面方案； S4‑5： 遍历粒子群中所有粒子， 并计算粒子群中各个粒子的适应度， 进 而评估解的优劣； S4‑6： 循环步骤S4‑2至步骤S4‑5， 直至全局最优解前后两次迭代不再发生变化或达到最大 迭代次数为止， 得到最终的线路纵断面布设结果。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述优化函数为线路的综合成本， 所述线权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113190892 B 3