【摘要】：公路通道線形設(shè)計(jì)旨在以安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ),同時(shí)滿足全部設(shè)計(jì)規(guī)范和相關(guān)指標(biāo)要求,是公路設(shè)計(jì)的重要組成部分。從以前的傳統(tǒng)紙上定線設(shè)計(jì)方式到后來(lái)的虛擬環(huán)境選線、公路選線CAD技術(shù)等,研究思路也逐漸向計(jì)算機(jī)輔助與人工智能領(lǐng)域發(fā)生轉(zhuǎn)變,突出的是遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等許多智能優(yōu)化算法的引入和深入,大力推進(jìn)了智能選線的發(fā)展且取得了里程碑式的巨大進(jìn)步,為后續(xù)的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ),意義重大。然而,目前的公路線形設(shè)計(jì)大多依然基于相應(yīng)的Auto CAD輔助系統(tǒng),雖然相較于傳統(tǒng)方法減少了繁瑣的計(jì)算工作,但也存在信息顯示不夠直觀、難以獲得深入信息從而較難保證結(jié)果方案最優(yōu)的問(wèn)題且設(shè)計(jì)效率與質(zhì)量有待提高。在此基礎(chǔ)上,基于“一帶一路”的國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展需要及國(guó)內(nèi)廣大山嶺區(qū)域發(fā)展需求的大背景,在合理考慮山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)需求的前提下,能夠較為全面地兼顧各類(lèi)復(fù)雜影響因素,同時(shí)最低程度地影響生態(tài)環(huán)境且滿足國(guó)民生產(chǎn)與生活中對(duì)交通安全、運(yùn)輸高效、行車(chē)舒適等方面需求的山區(qū)高等級(jí)公路通道方案三維智能輔助設(shè)計(jì)方法成為了當(dāng)下公路選線領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。逡論文基于公路智能選線的現(xiàn)有研究基礎(chǔ),結(jié)合國(guó)內(nèi)山區(qū)高等級(jí)公路線形設(shè)計(jì)專家經(jīng)驗(yàn),提出了基于GIS系統(tǒng)、輔助設(shè)計(jì)模塊和遺傳算法的山區(qū)高等級(jí)公路通道方案選線的三維智能輔助設(shè)計(jì)方法。該方法相較于傳統(tǒng)公路選線設(shè)計(jì)的研究引入并分析、考慮了高程、坡度、地質(zhì)、地物等具有山區(qū)選線特點(diǎn)的重要約束,能夠智能產(chǎn)生一條選線通道,更好地解決國(guó)內(nèi)山區(qū)地形條件下的公路選線設(shè)計(jì)問(wèn)題,論文完成了下幾項(xiàng)工作:逡(1)介紹了公路智能選線的發(fā)展研究現(xiàn)狀和優(yōu)化技術(shù)的方法,論述了研究的意義,將山區(qū)高等級(jí)公路通道方案路線設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容與方法及相關(guān)技術(shù)路線選擇加以總結(jié)概括。逡(2)分析了公路選線設(shè)計(jì)的總體流程及知識(shí)特性,最后從公路智能輔助選線平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)分別介紹了智能輔助設(shè)計(jì)方法及其優(yōu)化過(guò)程與方法。結(jié)合計(jì)算機(jī)智能輔助技術(shù)的相關(guān)研究,確立了本文所研究的智能優(yōu)化的總體框架及優(yōu)化工作的相關(guān)方法流程,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)構(gòu)建與算法設(shè)計(jì)。(3)通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等手段獲取地理信息,分析了公路智能選線中的地形分析與地形可視化,最后基于地理信息獲取公路用地信息及相關(guān)數(shù)據(jù)。選用Arc GIS作為地理信息平臺(tái),以Geo Database作為數(shù)據(jù)庫(kù)格式建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)并獲取地理信息中路線設(shè)計(jì)的輔助信息。(4)介紹了層次分析法和遺傳算法的基本概念與分析方法及最后的相應(yīng)應(yīng)用方法,隨后研究了公路線形的遺傳算法優(yōu)化模型,定義了模型的假設(shè)和約束,最后建立其目標(biāo)函數(shù)。在遺傳算法的優(yōu)化模型中僅考慮道路建設(shè)費(fèi)用即土石方費(fèi)用,最后設(shè)立約束條件和懲罰函數(shù),對(duì)不滿足指標(biāo)要求的線形要素產(chǎn)生懲罰函數(shù)值。(5)以重慶市某山嶺地區(qū)為實(shí)驗(yàn)區(qū)域,設(shè)定設(shè)計(jì)指標(biāo)與控制點(diǎn),利用GIS的柵格分析功能進(jìn)行多因素柵格分析并最終產(chǎn)生最佳成本路徑。將成本路徑轉(zhuǎn)換為經(jīng)過(guò)控制點(diǎn)的可供設(shè)計(jì)的平面導(dǎo)向線,產(chǎn)生初始平面與縱斷面。最后通過(guò)截取起、終點(diǎn)間DTM文件與編制MATLAB遺傳算法優(yōu)化程序生成優(yōu)化后的公路通道線形設(shè)計(jì)方案。智能輔助設(shè)計(jì)縮短了設(shè)計(jì)周期、提升了設(shè)計(jì)效率,具有的一定的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U412.3
【圖文】：

起點(diǎn)單元的累計(jì)費(fèi)用賦值 0。起點(diǎn)出發(fā)找到相鄰單元加入活動(dòng)列表，同時(shí)計(jì)算每個(gè)相鄰單元相對(duì)費(fèi)用值，將單元的指針指向起點(diǎn)。于上述列表中的單元找出其中費(fèi)用最小的單元 u，定其累計(jì)費(fèi)用為與 u 相鄰且不包含相鄰固定單元的單元集合為 S。對(duì)于 S 中的每個(gè)從 u 到 u′ 的移動(dòng)費(fèi)用 CM。如果u′在活動(dòng)列表中則比較 CC+CM與u，如果前者大于等于后者則繼續(xù)尋找其他單元，否則將 CC+CM的值將 u′ 單元的指針指向 u；如果 u′ 不在活動(dòng)列表中則將它加入活動(dòng)列于等于 CC+CM的累計(jì)費(fèi)用值，同時(shí)也將它的指針指向 u。時(shí)把 u 設(shè)定為固定單元，即將 u 移出活動(dòng)列表�；�(3)，直到活動(dòng)列表為空。算法可以雖然可以以柵格網(wǎng)格中的任意位置開(kāi)始為起點(diǎn)生成最小累但其第三步可能會(huì)產(chǎn)生大于一個(gè)的最小費(fèi)用相同的網(wǎng)格單元，會(huì)造一。因此處理好相鄰單元的費(fèi)用計(jì)算和選取問(wèn)題是實(shí)際運(yùn)用 Dijks更加合理的關(guān)鍵。

2）jKP （j=0，1，…，k-1）為所有控制點(diǎn)集合，對(duì)于最優(yōu)路徑中的控制點(diǎn)-1，在他們之間找出點(diǎn)jPM，使其至線段jKPj+1KP 的距離最大，為jDM。找出大值所在點(diǎn)，即 Dmax=max（jDM）=lDM，其對(duì)應(yīng)的點(diǎn)編號(hào)為lM 和lM ，控制點(diǎn)編號(hào)為lK 、l+1K 。如果 Dmax＜dmin，轉(zhuǎn) 5。否則把lM 插入整數(shù)列表之間，轉(zhuǎn) 3。3）此時(shí)整數(shù)列表中存在的點(diǎn)編號(hào)即為獲得點(diǎn)下標(biāo)，將其依次連接后便可平面的折線導(dǎo)向線，隨后進(jìn)行平曲線的自動(dòng)配置步驟，如果配置存在解，否則將lM 從整數(shù)列表中移出后，執(zhí)行 5。4）將點(diǎn)lPM當(dāng)作控制點(diǎn)，轉(zhuǎn) 2。5）將整數(shù)列表中的整數(shù)作為獲得點(diǎn)下標(biāo)，依次連接最優(yōu)路徑中的這些點(diǎn)平曲線自動(dòng)配置步驟，將結(jié)果保存并退出。

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本文編號(hào)：2732466