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铁道标准设计2026年第01期:基于列车能耗与建设成本的重载铁路线路纵断面双目标优化

来源:期刊VIP网 时间:


作者:孙铭浩;曾勇;

单位:西南交通大学土木工程学院;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室;

摘要:为了在重载铁路线路纵断面优化中达到同时降低列车运行能耗和建设成本的目的,首先,以变坡点里程和高程为决策变量,考虑坡长与坡度两类约束,以最小化列车能耗与建设成本为目标,建立重载铁路线路纵断面双目标优化模型;其次,将“擂台赛”法与粒子群算法相结合,利用“擂台赛”法改进非支配解集构造过程,通过聚集距离和边际效益分析获取全局最优解,提出双目标粒子群改进算法,并将排除法作为对比方法,以反世代距离评价指标(IGD)为评价指标,采用典型测试函数对改进算法性能进行分析;最后,结合某线路设计案例,对构建的双目标优化模型与改进算法进行应用分析。研究结果表明:与排除法相比,基于“擂台赛”法的粒子群改进算法性能有明显提升,利用其优化典型测试函数时得到的IGD值为0.028,比排除法小0.052,得到的Pareto最优解个数为20个,比排除法多5个,耗时比排除法少0.26s;与人工设计方案相比,通过本模型优化后的方案,其列车能耗降低3.44%,建设成本降低22.1%。

关键词:重载铁路;;纵断面优化;;双目标粒子群改进算法;;“擂台赛”法;;列车能耗;;建设成本

基金资助:国家自然科学基金项目(51878576)