地鐵停車列檢庫咽喉自適應(yīng)生成方法

代 剛，舒 冬

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063）

地鐵停車列檢庫主要承擔(dān)地鐵列車的日常停放、保養(yǎng)的任務(wù)，不同線路停車列檢庫的接軌條件、設(shè)計(jì)規(guī)模、結(jié)構(gòu)柱尺寸等需求各異，導(dǎo)致停車列檢庫庫線數(shù)量、線間距均存在差異。為確保停車列檢庫收發(fā)車順暢，站場平面圖設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)對(duì)不同功能定位的地鐵停車列檢庫咽喉進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，存在勞動(dòng)強(qiáng)度高、設(shè)計(jì)周期長、經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)的問題，且難以定量分析，設(shè)計(jì)成果通常存在進(jìn)一步優(yōu)化的空間。鑒于此，本文通過分析地鐵停車列檢庫咽喉圖型特征與約束條件，創(chuàng)建并求解停車列檢庫咽喉區(qū)計(jì)算模型，解決停車列檢庫咽喉區(qū)自適應(yīng)生成問題。

1.停車列檢庫咽喉區(qū)圖型結(jié)構(gòu)與約束條件分析

1.1 停車列檢庫咽喉圖型基本結(jié)構(gòu)分析

如圖1所示，停車列檢庫咽喉平面圖一般由股道中心線、道岔基線、設(shè)備符號(hào)、道岔編號(hào)等組成。線路中心線、道岔基線是基本結(jié)構(gòu)圖元[1]，所采用的鋼軌規(guī)格為50 kg/m，道岔型號(hào)為7號(hào)單開道岔，轍叉角。由停車列檢庫咽喉圖型可以得出停車列檢庫的進(jìn)路數(shù)JN、股道數(shù)LN、線間距SL、道岔數(shù)量CN及各基本結(jié)構(gòu)圖元之間的鄰接關(guān)系。

圖1 地鐵停車列檢庫咽喉圖型示例

為便于計(jì)算，將上述基本結(jié)構(gòu)圖元進(jìn)行矢量化處理[2]，并假設(shè)如下：

1.1.1 線路中心線圖元：0代表與鄰接道岔1的連接端點(diǎn)，1代表與鄰接道岔2的連接端點(diǎn)，其中道岔2比道岔1更靠近停車列檢庫區(qū)線路。

1.1.2 道岔圖元：0表示道岔基點(diǎn)，即岔心；1、2、3分別表示單開道岔的3個(gè)端部。

圖2 地鐵停車列檢庫咽喉基本結(jié)構(gòu)圖元矢量化示意圖

1.2 地鐵停車列檢庫咽喉圖型約束條件分析

為確保列車安全運(yùn)行，兩組道岔之間應(yīng)設(shè)置直線鋼軌連接，其鋼軌長度L不應(yīng)小于表1中的規(guī)定[3]。

道岔布置相對(duì)位置 線別插入鋼軌長度L（按軌縫中心）一般地段 困難地段兩組道岔前端對(duì)象布置?正、配線 12．5 6．0車場線 4．5 3．0兩組道岔前后順向布置?正、配線 6．0 4．5車場線 4．5 3．0兩組道岔根端對(duì)向布置?正、配線 6．0 6．0車場線 4．5 3．0

地鐵停車列檢庫相關(guān)線路均為車場線，根據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)際，一般采用7號(hào)道岔。為簡化計(jì)算，設(shè)定兩個(gè)道岔圖元之間的線路中心線圖元長度f=L+0.008 m=4.508 m，其中0.008 m為L未包含的軌縫寬度。

2.停車列檢庫咽喉區(qū)模型創(chuàng)建與求解

2.1 計(jì)算模型創(chuàng)建

在停車列檢庫咽喉圖型確定的條件下，為了提高咽喉區(qū)作業(yè)效率，減少咽喉區(qū)占地面積，應(yīng)保證在滿足停車列檢庫咽喉圖型約束條件的前提下咽喉長度最短。

設(shè)停車列檢庫咽喉圖型中所有圖元組成的點(diǎn)集為P，各基本結(jié)構(gòu)圖元之間的鄰接關(guān)系組成一個(gè)邊集合E，給定停車列檢庫咽喉區(qū)與牽出線相接的任一道岔基點(diǎn)的坐標(biāo)為（0，0），圖元的坐標(biāo)為（xA,yA)，圖元?的坐標(biāo)為（xB,yB)。若存在邊，則圖元A、B基點(diǎn)之間在X軸和Y軸方向均存在約束方程，進(jìn)而可將停車列檢庫咽喉區(qū)岔心位置的計(jì)算轉(zhuǎn)化為約束條件下的目標(biāo)優(yōu)化問題，其最優(yōu)解集即為最優(yōu)岔心坐標(biāo)[4]。

計(jì)算模型形式如下：

2.2 自適應(yīng)優(yōu)化求解方法

基于標(biāo)準(zhǔn)微分進(jìn)化算法，結(jié)合停車列檢庫咽喉區(qū)岔心位置計(jì)算模型特點(diǎn)，引入動(dòng)態(tài)調(diào)整控制參數(shù)策略，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算模型的自適應(yīng)優(yōu)化求解[4]。

3.數(shù)值算例

如圖1所示的停車列檢庫咽喉圖型，股道間距如圖所示，全部為7號(hào)道岔，則點(diǎn)集，邊集合E=｛（1，3）,（1，4），（2，3），（2，4），（3，5），（4，6），（5，7），（6，8），（7，8），（8，9），（6，10）｝，設(shè)編號(hào)為2的道岔基點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0），X、Y軸方向如圖1所示。建立計(jì)算模型如下：

表2 設(shè)定坐標(biāo)系下各道岔基點(diǎn)坐標(biāo)表

圖3 停車列檢庫咽喉區(qū)智能創(chuàng)建示例

4.結(jié)論

本文通過分析地鐵停車列檢庫咽喉圖型特征與約束條件，建立了停車列檢庫咽喉區(qū)計(jì)算模型，引入動(dòng)態(tài)調(diào)整控制參數(shù)策略對(duì)標(biāo)準(zhǔn)微分進(jìn)化算法進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了模型的自適應(yīng)優(yōu)化求解。數(shù)值算例證明，本文提出的方法適用于符合文中咽喉圖型特征的地鐵停車列檢庫咽喉區(qū)模型自適應(yīng)創(chuàng)建。