２０１０年（第３９卷）第６期 建筑设计 既有铁路纵断面优化设计拟合方法研究 黄 劲 （甘肃铁道综合工程勘察院有限公司，甘肃兰州７３００００） 摘要：在线路平面已定的条件下，不同的变坡点位置和不同的设计高程决定了不同的纵断面设计方案。线路纵断面优化设 计就是从众多的设计方案中确定一组最佳的变坡点位置和设计高程，并在满足《铁路线路设计规范》及其它技术经济要求的 前提下，使线路纵断面设计最优化。 关键词：铁路纵断面；拟合；方法研究 优化是决策的一种手段，为决策提供一个可行的 技术依据。铁路选线领域知识作为一个异构知识体系， 影响方案评选的因素非常复杂，既有定量指标，又有 ｌ ｌ ０．８１８Ｄ 定性描述，既有客观条件，也有主观偏好，而且各个因 素相互关联。因此，广义的优化应该在外决策准则上考 虑构成一个满足设计者要求的综合表达，这些彼此间 或关联或的方面又如何用一定的特征指标来描 述，从内决策准则上要考虑这些特征指标达到满意的 结果，最后就是采取一定的求解策略对得到的解如何 评价，将工程问题数学处理后进行回归。 １ 单坡度无约束拟合方法 设Ｎ。一Ｎ 为一坡段，优化目标是确定最优的Ｉ，以 及相应的Ｈｉ ，使得抬降量平方和最小，如下图１所示： 圈１坡度拟合不惫图 １．１最优坡度值的选择 图中横坐标为里程，纵坐标为轨面标高，以起落道 量的平方和为目标函数，Ｑ点为初始点列方程： ＝ △，＝艺◇ 一 ）２＝ 一ＫＱ）－ｍ．一 ）］ ：∑Ｏ・厶一Ｄ．） 式中：，一拟合坡度线的斜率；Ｋｏ．—起点里程：Ｋ 一 各测点的里程；／－／—参照点标高； ，—各测点的标高。 对上式求导，并使 ｄ＝ｏ即霉Ａ， ＝ｍｉｎ 辩ｄ ｃ 吡 一 竖曲线范围内：），＝， ） 求导后ｙ １ １４３ 建筑设计 ２０１０年（第３９卷）第６期 故可用二阶导数判断变坡点，利用差分法曲线二 阶导数： 。ｖ： ２＝｛二 ± ±！： Ｓ Ｓ 式中： Ｎ一点号（５０米整倍数）； 相邻点的里程差。 判断如果１．２ １．２ 则ｎ点为变坡点。 １．４变坡点修正 利用上述方法，分别对各个坡段进行优化，优化后 在坡段的交点处标高不一定相同，需要对其进行整饰。 我们采用以下方法： ＨＩ！ 盟 式中：Ｈ广第ｉ个变坡点的参照高程；ＨＩ－ —第ｉ一１ 个变坡点的参照高程；Ｌ一广第ｔ一１个坡段的长度（变坡 点ｉ到变坡点ｔ—ｌ的里程差）；Ｌｉ一厂第｛一１个坡段的坡 度；Ｈ广第ｉ个变坡点的修饰后的高程。 １．５设计坡度的计算 ， ： 二星！ ，＋１ （１）如果Ｉｏ＞１３％ｏ，则：Ｈ０＝Ｈ．０（１ 一１３％ｏ）×Ｌｌ （２）如果Ｉｔ＞１３％。，且为上坡，则：Ｈｔ＝Ｈ ｉ（ＩＩｉＩ一１３％ｏ） ×Ｌｉ＋ｌ （３）如果Ｉｔ＞１３％ｏ，且为下坡，则：Ｈｉ＋，＝Ｈ （１Ｉｉｌ一１３％ｏ） ×Ｌｉ＋ｌ （４）如果Ｉｌ＞１３％ｏ，贝４：｝Ｌ＝Ｈ （ＩＩｘ＿ｊＩ一１３％ｏ）×Ｉ Ｉ广第ｔ个坡段的坡度；Ｈｉ、Ｈ 广第个变坡点的参 照高程；Ｈｉ＋ｌ、Ｈｉ 一第ｉ个变坡点的参照高程；ＬＩ＿第 ｉ＋１个坡段的长度（变坡点｛到变坡点ｉ＋ｌ的里程差）； Ｉ 靼１个坡段的坡度；Ｈ。、Ｈ 一第１个变坡点的参照 高程；Ｌｉ一第１个坡段的长度；Ｌ 最后一个坡段的长 度；Ｉ 最后一个坡段的坡度；Ｉｘ－厂倒数第二个坡段的 坡度；ＨＩ、Ｈ 最后一个变坡点的参照高程。 ２考虑约束时拟合方法 上述算法，没有考虑有控制点约束的情况，存在明 桥面地段不允许起落道作业，隧道地段不能许降不需 抬，桥梁地段抬道量需要控制在一定范围等问题。利用 上面的算法，可以通过改变最优初始点的分割区问范 围的形式，即改变［Ｈ ，Ｈｂ］来实现，桥梁地段取Ｈａ＝Ｈｉ一 ０，０５，Ｈ ＝Ｈｉ＋ｈ㈣，隧道地段Ｈ８：＝Ｈｉ一０．４，Ｈｂ＝Ｈ；。对于明桥 面等不允许变化区间，将控制点标高做为最优标高输 入，只需拟和最优坡度即可。其他情况类似处理。 ２．１高程约束 起道量（隧道）和落道量（桥梁）的地段作为高 程约束点，以无约束最优初始点和最优坡度为中值，对 称平移或旋转坡度线，直到达到要求为止。 ２．２限坡约束 ｉ≤ｉ 式中： ｉｆ一坡度； １３‰；ｉ一实际坡度； ——曲线当量坡度。 ２．３平面约束 竖缓、竖岔不能重合，重合时移动变坡点的位置， 移动方向以改变纵断面较小为准。所以，必须计算平面 曲线的坡度折减值。 平面曲线的坡度折减在直缓、缓直之问进行，如下 所示： Ｌ＞￣６００ ｉ＝ｉ一 Ｌ＜６００ ｉ＝ｉｘ－半 式中：卜圆曲线长；ｉ一实际坡度；ｔ 坡度。 ３计算结果 ３．１结果比较 以ＤＫ１６７８００ ＤＫ１６８００Ｏ为例进行比较分析（见 表１）： 表１比较分析表 程序结果 计算结果 ｑｄｌｅ＝１６７８０００ 起点里程：ＤＫ１６７８０００ ｚｄｌｃ＝１６８ｏｏＯ０ 终点里程：ＤＫ１６８００００ ｌｃ ｈ ｐｄ 里程 标高 坡度 ｌ６７８Ｏ０ｏ １９８９．６２—０．Ｏｌ２７ １６７８Ｏｏ０ １９８９．６６一Ｏ．Ｏ１２５ １６７８３０ｏ １９８５．８ｌ—Ｏ．Ｏｌ ｌ６ １６７８５ｏｏ １９８３．４１－０．０１０５ ｌ６７８５ｏｏ １９８３．４９－０．０】】３ １６７８７ｏｏ １９８１．３１—０．０１２Ｏ １６７８８０ｏ ｌ９８０．１ｌ—Ｏ．Ｏ１２ｌ １６７９２５０ １９７４．７ｌ一０．Ｏ１０５ １６７９２００ １９７５．２７—０．０ｌ０７ １６７９５５０ １９７１．５６＿ＪＤ．Ｏｌ １５ ｌ６７９６ｏｏ ｌ９７０．９８—０．０１ １７ ｌ６７９７５０ １９６９．２６一Ｏ．０１２０ １６８Ｏ０Ｏ０ １９６６．０８—０．００９１ ｌ 抬降量 一２ １ ６ ８ １Ｏ ４ 一， 一， △一抬降量８＝∑（Ａ ２）８，＝６８ｅａｒ ８￣＝６５３ｃｍ 比较：８ ｌ＜８ ２ （下转１９０页） 医药卫生 动等引起 。 ４．３导管堵塞 ２０１０年（第３９卷）第６期 针眼处皮肤形成牵拉刺激，造成活动性渗血。 ４．６周围皮肤炎症 患者活动过多，穿刺时致静脉内膜损伤，导管尖 胶布透气性不够、出汗多极易造成皮肤炎症。患者 洗脸时不注意，沾湿透明敷帖，造成皮肤炎症。患者发 生皮肤炎症后均给予及时拔除留置针，患处皮肤给予 络合碘消毒后保持干燥，每日涂擦络合碘２～３次，均 于３ ４天痊愈，一般不会发生继发感染。 端有破损等均易导致小血栓形成，回血凝固等是造成 导管堵塞的重要原因。还有个别因为导管送入血管长 度不够或固定不良导管打折引起，这种情况一般在重 新固定后能够解除堵塞。还有前臂留针的患者，随着 手臂的旋转，易造成针管的扭曲、打折，可嘱患者留针 的胳膊尽量减少活动，告知患者尽量平移，不要上下 垂直活动。 ４．４静脉炎 ５结束语 总之，周围静脉留置针应用于临床后，打破了以往 输液每天穿刺的常规，避免了由于反复穿刺给患者带 来的痛苦，为抢救病重患者赢得了时间，大大减轻了护 理工作量，也减少了血液污染的机会。在今后的工作 中，我们会继续总结和积累经验，使周围静脉留置针的 应用做到更大程度的安全、舒适和经济。 参考文献： 均为１级静脉炎。有学者认为［ ］静脉炎的发生与输 注高分子溶液和换药次数有关，而与性别、年龄、穿刺 部位无关。因此我们考虑除输注药物及溶液刺激所致 的化学性静脉炎外，主要为血管管腔过小增强了留置 针导管对静脉的机械性刺激，而导致的机械性静脉炎。 所以我们在输入刺激性强、浓度高、高渗性、黏稠性或 强缩血管的药物及长时间持续大量地输液时尽量选择 大血管穿刺，必要时可使用２条静脉通路，交替使用， ［１］ 张家荣．新生儿头皮静脉留置针封管方法探讨［Ｊ］．中华护理 杂志，２０００，３５（７）：４３８～４３９． 如颅内出血病人使用甘露醇时，则不能用留置针，需用 静脉钢针输入，以免药液刺激血管，造成静脉炎，影响 留置时问；发生静脉炎后，可在局部使用硫酸镁湿热 敷，每天两次，可以痊愈。 ４．５针眼出血 ［２］戚虹．封闭式留置针在头皮静脉输液中的效果观察［Ｊ］．护理 学杂志，２０００，１５（２）：７８—７９． ［３］曹艳．浅谈儿科静脉留置针保留失败的原因与对策［Ｊ］．中华 临床杂志，２００２，２（３）：２６． ［４］许燕，赵 伟．头皮套管针的留置时间及影响因素分析［Ｊ］． 实用护理杂志，１９９９，１５（１２）． 皮肤较松弛，血管表浅，关节活动时留置针胶布对 （上接１４４页） 参考文献 ３．２结果分析 通过对ＤＫｌ６７８０ｏ０一ＤＫ１６８０００的结果进行比较， 可以看出： ［１］鲁铁定，陶本藻，周世健．基于整体最小二乘法的线性回归建 模和解法［Ｊ］＿武汉大学学报，２００８，０５（１８）． ［２］方成，丁建明．道路纵断面优化设计的研究［Ｊ］．交通与计算 机，２００６．５． （１）程序选取的变坡点、坡度比较合理； （２）程序的抬降量比计算的抬降量小。 ［３］罗俊文．铁路纵断面优比设计的数学模型探讨［Ｊ］．铁道勘测 与设计，２００５（５）． ４结束语 优化过程涉及到的因素很多，特别是优化目标的 价值难以确定等各种影响致使优化设计至今尚未广泛 地应用到实际的工程设计中。针对这样的现实状况，人 ［４］段晓峰，易思蓉．基于满意度原理的铁路新线纵断面优化设 计方法［Ｊ］．铁道学院，２００８（１）． ［５］谢春玲，蒲浩．基于遗传算法的铁路纵断面优化系统的研究 ［Ｊ］＿铁路计算机应用，２００９（１０）． ［６］王勇．基于差异演化算法的公路纵断面优化设计［Ｊ］．交通标 准化，２００９（２０）． 们对优化理论和方法做了很多改进。这些方法对实际 问题的改进有着重要的意义，但仍然可以看到优化理 论与实践之间的矛盾依然存在，因此需要在深刻理解 ［７］宋占峰，杨名．基于蚁群算法的铁潞纵断面优化算法研究［Ｊ］． 铁道科学与工程学报，２００８（６）． 专业内涵的基础上，寻求工程思维与数学逻辑的新的 结合方式。 １９０
