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摘要
随着铁路客货运量需求大幅度增长，为增强铁路网的运输能力，除了新建铁路之外，大量等级较低的既有铁路急需进行改建。目前，既有铁路线路改建设计依赖于人工经验，因此急需对既有铁路线路智能化改建设计开展研究，以提高改建的质量与效率。但是，现有的线路优化研究大多集中于新建铁路线路，几乎没有考虑既有线路与改建线路之间的复杂耦合关系，而导致这些方法无法直接运用于既有铁路线路改建优化设计中。针对铁路线路改建设计优化模型与方法，首先需要构建既有铁路线路改建优化模型。在该优化模型中，以逐层检测智能化分段结果中的线形几何参数作为设计变量，以改建综合工程费用为目标函数，并考虑几何、结构物和禁区3种复杂约束。为求解上述模型，提出“两阶段”改建优化方法。在第1阶段中，构建一种逐层筛选自动分段机制，根据改建线路设计标准、工程师设计需求等限制因素，将既有铁路线路划分为若干个利用段和改建段。在第2阶段中，基于广义距离变换算法，考虑改建段与相邻利用段之间的复杂耦合关系，提出一种“多向扫描”策略，运用于搜索研究区域内最优的改建线路。将上述优化模型与方法运用于一个复杂的实际铁路案例，最终机选方案要比最优人工方案节省7.2%的改建综合工程费用。通过详细结果分析验证了本文方法的有效性。
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单位中南大学; 中铁第一勘察设计院集团有限公司; 土木工程学院
