铁路路基土石方调配最优化模型研究.pdf

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1、铁路路基土石方调配最优化模型研究杨波：中铁第四勘测设计院集团有限公司线站处，工程师，湖北武汉，430065摘要：土石方调配优化平衡是铁路路基设计的关键环节，传统的人工调配方法因为设计人员不同，结果往往差异很大。结合线性规划方法，以土石方调配总费用最小为目标函数，考虑调配过程中各种条件函数，提出土石方调配最优化基础模型和拓展模型，对模型进行优缺点分析，得出最优化调配方案，并结合实例加以验证。关键词：土石方调配；最优化；模型2土石方调配影响因素分析中图分类号：U416．1文献标识码：A2．1子系统划分文章编号：

2、1001—683X(2014)10-0050—04铁路建设往往工程浩大，全线土石方调配需要统筹考虑，运用系统工程思想分析。由于行政区划、施T主体及投资主体等多方面原因，需要对全线划分为多个概算单元，各个概算单元又可以划分为若干区段及子区段，因而可以划分为若干子系统(见图1)。全线土石方调配成为该项目最顶层的土石方平衡系统，不同概算单元下的土石方调配则成为全线土石方调配的各个子系统。子系统越多，土石方调配越复杂；反之，子系统较少时，土石方调配则相对容易。1概述2．2填挖方量及利用率路基工程是铁路工程的重要组成

3、部分，土石方调配土石方调配系统的本质是整个系统的土石方费用最则是路基工程设计的关键环节。科学合理、技术和经济少。填挖方数量及是否能移挖做填、移挖做填后剩余取较优的调配方案不仅能降低工程造价，还能减少取土场弃土量对整个铁路路基调配的影响至关重要，凶此，在的开挖量和弃土场的弃土量，减少对周边地表的影响，考虑调配前需要准确掌握路基地质资料，分析路基填料对保护生态环境有重要意义。类型，判断路基挖方利用率。一5O一(二。苎CH

4、NEsERA／LWAYs2014／102⋯⋯)；从到处的运输单价为r·，相应渊配量．(内含

5、移挖做填部分从刀到埘处，取土部分从到111处，弃土部分从，，到七处)．上石方凋配最优实质即为调配费用最省设该概算单元范闱内路基刚好移挖做填，挖方部分满足填方部分。则陔调配数学最优化模型如下、基础模I见陶2。图1全线土石方平衡系统示意2．3取弃土场参数图2模型I示意、Ⅳ取土场的距离、可』{lJ填料类型及数量直接影响目标函数：MinZ=∑∑，，(1)，=I，=】整个土渊系统收卉土场越近，可J{』填料类型越、"多，9jlj整个渊配系统费JIj最少条件数：∑=∑T，(，7=l，2⋯⋯N；卅：1，=I，=I2．4其他

6、2⋯⋯)．(2)土石]j-涮配系统还与全线桥隧分布、各种调配方式)的价(移挖做填单价和取弃土场单位米运价、外购或『1((1r)—，(1r)r，I)=0，(3)n土位米运价等)等素有关∑=II(1"-l，2⋯⋯；=l，2⋯⋯)，(4)．，：l3传统土石方调配方法’∑=，(ixl，2⋯⋯；=1．2⋯⋯)(5)．，1传统土方渊配往往采川人T调配方法，主要采4．2土石方调配模型拓展研究取就近渊配的原则，移挖做填后，剩余就近选择对应路基础模型I要求移挖做填命平衡，过于删想化，I展琐料类型的取弁土场，最终达到路基T程调

7、配平衡程实践巾，填挖方数量很少会刚好相等，f{

8、挖方部分地陔州配方法人丁成分往往比较多，难以精确衡量调配效质状况不同地段差异较大。设铁路路基移挖做填挖疗部果，不同配人调配结果相差较大．分对应到处渊配Llh的利用音夏为J；对应r1取土场至4新型土石方调配模型研究处调配量，勺利j1J率为；则綦石}l{模型I可拓展如下、4．2．1拓展模型lI(见图5)4．1土石方调配基础模型研究日标函数：没地形对应里程-，的高程为D(r)，路基面设计高：1／(I)，令线为一个概算单元、设有处挖方，每Mir~=∑∑r，+∑∑Pf+

9、Fi、r七，=l=l，=1=l处挖方为If．(，．，=l，2⋯⋯N)；设有处填方，每处、^∑∑(．)，(6)填量为7(Ill=l，2⋯⋯)；设有处取土场，每处，=1，=1、{，、^允许借办世为，(=l，2⋯⋯I)，每处的借方单价为条件雨数：∑∑“+∑∑=，(7)=I=l，：I(i-l，2⋯⋯，)；没有处弃土场，每处允许卉方量’,III／∑∑+∑∑．Y=，(8)为C(=1，2⋯⋯)，每处的弃方单价为(后=l，CHINESERAILWAYs20'4，1o曼．51—4．3土石方调配模型说明土石方调配模型实质是多元

10、线性规划费用最省模型。根据实际设计过程，上述3个模型考虑了各种调配方式、取弃土场容量，取弃土运输单价等各种因素，建立了土石方调配最优化模型。但模型I、Ⅱ和Ⅲ也存在以下几个问题，有待下一步解决。(1)调配过程中运输路径选择及运输路径容量限制问题可以结合图解模型和网络理论进一步研究。(2)调配过程中未考虑路基填料类型。移挖做∑≤，(=1，2⋯⋯Jr)，(9)，=l填、取土或弃土过程中，实际需要填料类型级别应高于Zx≤