5第五章路线优化设计.ppt

第五章 路线优化设计 主讲人：杨宏志 第一节 概述 路线优化设计技术是随计算机技术的发展和应用数学的日趋成熟而逐步发展和形成的。优化技术自60年代开始应用研究，主要集中在纵断面优化方面。 一、优化技术的概念 优化技术是应用计算机高速度、高质量地完成“设计-评价-再设计”，直至获得满意方案为止的过程，即从一系列众多可行的方案中找出一个最好的方案。 第一节 概述 二、路线优化设计层次 　1、路线方案优化：路线总体走向和起伏模型的建立与优化。 　2、路线设计参数优化：是在路线初始方案给定情况下，优化设计参数。 主要包括两方面内容：一是建立优化数学模型，这是优化设计关键。二是利用优化方法求解这个数学模型。 三、路线优化设计的目的 在满足给定的约束条件下（如控制点、路线几何设计标准等），通过优化技术确定路线方案的最优位置，从而使公路建设项目的社会、经济效益最大。 路线优化设计程序流程 该图表示了路线优化设计的大致过程，但按图示过程进行路线优化，需反复对平面线形与纵断面线形优化，即每设定一个平面方案就要进行一次纵断面优化、计算规模太大。因此人们大都分别对平、纵线形进行优化。 第二节 路线优化设计数学模型的建立 第二节 路线优化设计数学模型的建立 二 、优化设计中数学模型的建立 二 、优化设计中数学模型的建立 以纵断面优化设计为例： （1）以变坡点里程、标高、竖曲线半径作为设计变量，此时若变坡点为n个，则设计变量为3n个，求解难度过大。 （2）给定变坡点里程、竖曲线半径中的任一个，则设计变量变为2n个 （3）给定竖曲线半径、变坡点里程，设计变量向量n个 （4）以纵断面线形为设计变量（见图5－3） 3、目标函数的确定 评价纵断面设计方案的标准是多方面的。如土石方工程费用、桥梁工程费用等。目标函数就是对上述评价标准的数学描述。纵断面优化设计中目标函数有（1）土石方费用（2）支挡工程费用（3）桥梁工程费用 (4)车辆营运费用 4、约束条件的确定　 约束条件可归纳为几何设计标准约束、高程控制。 5．单目标优化和多目标优化的问题 公路平面线形优化设计 公路平面线形的优化分为三个阶段： 1．在工程可行性研究阶段采用宽带范围内的选线优化技术； 2．在初步设计阶段进行中等宽度地带的线形的优化； 3．在施工图设计阶段进行局部的移线。 * * 一、路线优化设计的基本概念 路线的优化设计是在满足给定的约束条件下（如控制点、路线几何设计标准等），通过优化技术确定路线方案的最优位置，从而使公路建设项目的社会、经济效益最大。 以公路纵断面设计为例，公路纵断面优化设计任务是在使纵断面指标满足技术标准的要求、标高控制等条件下，合理确定变坡点位置、标高和竖曲线半径，而达到工程量，工程费用尽可能低，而行车速度较高、燃料最省的目的。