高速铁路建造技术国家工程研究中心;中国中铁股份有限公司;中南大学蒲浩获国家专利权
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龙图腾网获悉高速铁路建造技术国家工程研究中心;中国中铁股份有限公司;中南大学申请的专利一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法、介质及设备获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118965640B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410970898.9,技术领域涉及:G06F30/18;该发明授权一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法、介质及设备是由蒲浩;万昕洁;胡建平;乔俊飞;李伟;宋陶然;彭利辉;刘威;熊佳兴设计研发完成,并于2024-07-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法、介质及设备在说明书摘要公布了:本发明涉及铁路选线技术领域,公开了一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法、介质及设备,方法包括:将选线环境抽象为一系列三维体素,聚类得到适合与不适合线路通行的区域;将适宜线路通行的区域抽象为引力场,不适宜线路通行的区域抽象为斥力场;求取选线环境中各体素受到的引力和斥力的矢量和,整合所有体素的环境适宜度合力得到选线环境适宜度引力场;利用选线环境适宜度引力场修正三维随机树算法,使其能高效收敛并求得优化线路方案。本发明引入人工势场理论,通过铁路选线环境适宜度引力场建模,然后利用此环境适宜场引力场指导三维随机树算法的线路搜索过程,使得其能高效地收敛并产生优化线路方案。
本发明授权一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法、介质及设备在权利要求书中公布了:1.一种基于环境适宜度引力场的铁路选线方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:将选线环境抽象为一系列三维体素,聚类得到适合与不适合线路通行的区域; S2:将适宜线路通行的区域抽象为引力场,不适宜线路通行的区域抽象为斥力场; S3:求取选线环境中各体素受到的引力和斥力的矢量和,整合所有体素的环境适宜度合力得到选线环境适宜度引力场; S4:利用选线环境适宜度引力场修正三维随机树算法,使其能收敛并求得优化线路方案; 所述S1具体是: 将选线区域抽象为一系列三维体素,根据体素的中心高程与其对应的地面线高程的差值、铁路线路结构物分层阈值将体素划分至不同的结构物层中; 根据体素所处的结构物层求解体素包含造价、结构物稳定性、地灾风险以及碳排放的多项线路通行适宜度评价指标的值,其中不同结构物层各线路通行适宜度评价指标的量化计算公式不同,利用线性加权方法融合线路通行适宜度评价指标,得到选线区域内所有体素的线路通行环境适宜度值ES,其中ES越大,线路越适宜穿越此体素; 依据体素的ES值,利用k-mean算法将整个选线区域的体素划分为适宜线路通行的区域RF与不适宜线路通行的区域RU; 所述步骤S4具体包括: 步骤4.1:将线路起点加入三维随机树的节点,并设置树的扩展步长LE; 步骤4.2:在选线环境中随机生成一个平面点PH,找到三维随机树节点平面投影点上据PH最近的节点PN;平面上,从PN开始以指向PH的方向延长一个LE得到新生成节点PG的平面投影点PGH;纵面上,在PGH的z轴方向以指定间距DS采集PG的高程,选取三维点PN和PG造价最小的连线方向作为随机树的原始扩展方向Dori; 两个三维点之间的造价FCN,G通过以下公式计算: 其中ESp为三维点PN和PG连线穿越的体素p的环境适宜度值;P为PN和PG连线穿越的体素个数; 步骤4.3:通过点PN的原始扩展方向与选线环境适宜度引力场的引力方向Dfes确定随机树的最终扩展方向; 根据原始扩展步长与环境适宜度引力大小确定最终扩展步长; 则修正后的新生成节点PM的坐标XM,YM,ZM计算如下: 其中XN,YN,ZN为点PN的三维坐标;Dorix,Doriy,Doriz分别为原始方向单位矢量在x,y,z轴上的投影向量;Dfex,Dfey,Dfez分别为环境适宜度合力方向归一化矢量在x,y,z轴上的投影向量; 步骤4.4:重复步骤4.1~4.3直到距离线路终点最近的随机树节点满足规定阈值Dmin的要求且优化线路方案造价波动小于设定阈值ΔFC,得到优化线路方案。
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