一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，特別是設(shè)及一種基于響應(yīng)面模型的 鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵路搗固作業(yè)是有巧鐵路養(yǎng)護(hù)和維修的主要作業(yè)之一，通過搗固機(jī)中搗搞對(duì)鐵路 道床的道巧進(jìn)行夾持和振動(dòng)，提高道床的密實(shí)度，增加軌道的穩(wěn)定性，保證列車的運(yùn)行安 全。
[0003] 實(shí)踐表明，搗固效果的好壞主要取決于搗固參數(shù)的選擇，而不同狀況的鐵路軌道 對(duì)搗固參數(shù)的要求又不一樣，因此針對(duì)不同狀況的鐵路軌道，進(jìn)行搗固參數(shù)的優(yōu)化就顯得 非常重要。目前，對(duì)搗固參數(shù)的優(yōu)化通常采用比較法，也就是設(shè)計(jì)人員根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，安排 一定數(shù)量的參數(shù)組合進(jìn)行數(shù)值模擬和分析計(jì)算，從中選擇最好的一個(gè)參數(shù)組合。該種方法， 為了提高優(yōu)化精度，要求安排盡可能多的參數(shù)組合進(jìn)行數(shù)值模擬和分析計(jì)算，需要花費(fèi)大 量的時(shí)間和精力，優(yōu)化效率比較低，而且無法保證最優(yōu)的參數(shù)組合就一定在被安排的參數(shù) 組合中，也就是優(yōu)化精度得不到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，W用于解決現(xiàn) 有技術(shù)的缺陷所導(dǎo)致的搗固參數(shù)優(yōu)化效率比較低和優(yōu)化精度得不到保證的問題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述 方法的具體步驟如下： stepl、根據(jù)鐵路軌道的實(shí)際狀況，運(yùn)用離散元分析軟件創(chuàng)建鐵路搗固的分析模型； Step2、確定體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)及其優(yōu)化目標(biāo)，并確定對(duì)搗固效果有明顯影 響的搗固參數(shù)及其設(shè)計(jì)空間； Step3、根據(jù)步驟Step2確定的設(shè)計(jì)空間，運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取鐵路搗固的試驗(yàn)樣 本點(diǎn)； Step4、根據(jù)步驟Step3選取的試驗(yàn)樣本點(diǎn)，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型運(yùn)用離散元 分析方法進(jìn)行分析計(jì)算，提取體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)響應(yīng)值； Steps、根據(jù)步驟Step4得到的響應(yīng)值，運(yùn)用回歸分析方法，建立反映搗固指標(biāo)與搗固 參數(shù)之間關(guān)系的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型； Step6、根據(jù)步驟Step5創(chuàng)建的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型和步驟Step2確定的優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用 遺傳算法，尋找搗固指標(biāo)最優(yōu)時(shí)的搗固指標(biāo)優(yōu)化值和與其相對(duì)應(yīng)的搗固參數(shù)優(yōu)化值； Step7、根據(jù)步驟steps得到的搗固參數(shù)優(yōu)化值，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型進(jìn)行分 析計(jì)算，提取搗固指標(biāo)響應(yīng)值，如果提取的搗固指標(biāo)響應(yīng)值與步驟Steps得到的搗固指標(biāo) 優(yōu)化值比較吻合，則滿足要求，優(yōu)化過程結(jié)束，輸出優(yōu)化結(jié)果，否則，回到步驟steps重新構(gòu) 建多項(xiàng)式響應(yīng)面模型，繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，直到滿足要求為止。
[0006] 所述的鐵路軌道的實(shí)際狀況，包括鋼軌和軌枕的規(guī)格，軌枕間距，道巧顆粒的材 質(zhì)、大小和級(jí)配，搗固作業(yè)前的道床密實(shí)度。
[0007] 所述的搗固指標(biāo)是搗固區(qū)域軌枕下方的道床密實(shí)度，所述的優(yōu)化目標(biāo)是道床密實(shí) 度越大越好，所述的搗固參數(shù)是搗搞的振幅和搗搞的振動(dòng)頻率，所述的設(shè)計(jì)空間是搗搞的 振幅在1~13mm范圍內(nèi)變動(dòng)，搗搞的振動(dòng)頻率在5~6甜Z范圍內(nèi)變動(dòng)。
[000引本發(fā)明的有益效果是：采用了上述的一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè) 計(jì)方法，針對(duì)不同狀況的鐵路軌道，選擇少量的幾個(gè)試驗(yàn)樣本點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬和分析計(jì)算， 就可W得到最優(yōu)的搗固參數(shù)，提高了搗固參數(shù)的優(yōu)化效率和優(yōu)化精度。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法流程圖； 圖2為本發(fā)明的道床密實(shí)度響應(yīng)曲面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 實(shí)施例1 ;如圖1-2所示，一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所 述方法的具體步驟如下： Stepl、根據(jù)鐵路軌道的實(shí)際狀況，運(yùn)用離散元分析軟件創(chuàng)建鐵路搗固的分析模型； Step2、確定體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)及其優(yōu)化目標(biāo)，并確定對(duì)搗固效果有明顯影 響的搗固參數(shù)及其設(shè)計(jì)空間； Step3、根據(jù)步驟Step2確定的設(shè)計(jì)空間，運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取鐵路搗固的試驗(yàn)樣 本點(diǎn)； Step4、根據(jù)步驟Step3選取的試驗(yàn)樣本點(diǎn)，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型運(yùn)用離散元 分析方法進(jìn)行分析計(jì)算，提取體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)響應(yīng)值； Steps、根據(jù)步驟Step4得到的響應(yīng)值，運(yùn)用回歸分析方法，建立反映搗固指標(biāo)與搗固 參數(shù)之間關(guān)系的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型； Step6、根據(jù)步驟Step5創(chuàng)建的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型和步驟Step2確定的優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用 遺傳算法，尋找搗固指標(biāo)最優(yōu)時(shí)的搗固指標(biāo)優(yōu)化值和與其相對(duì)應(yīng)的搗固參數(shù)優(yōu)化值； Step7、根據(jù)步驟steps得到的搗固參數(shù)優(yōu)化值，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型進(jìn)行分 析計(jì)算，提取搗固指標(biāo)響應(yīng)值，如果提取的搗固指標(biāo)響應(yīng)值與步驟Steps得到的搗固指標(biāo) 優(yōu)化值比較吻合，則滿足要求，優(yōu)化過程結(jié)束，輸出優(yōu)化結(jié)果，否則，回到步驟steps重新構(gòu) 建多項(xiàng)式響應(yīng)面模型，繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，直到滿足要求為止。
[0011] 所述的鐵路軌道的實(shí)際狀況，包括鋼軌和軌枕的規(guī)格，軌枕間距，道巧顆粒的材 質(zhì)、大小和級(jí)配，搗固作業(yè)前的道床密實(shí)度。
[0012] 所述的搗固指標(biāo)是搗固區(qū)域軌枕下方的道床密實(shí)度，所述的優(yōu)化目標(biāo)是道床密實(shí) 度越大越好，所述的搗固參數(shù)是搗搞的振幅和搗搞的振動(dòng)頻率，所述的設(shè)計(jì)空間是搗搞的 振幅在1~13mm范圍內(nèi)變動(dòng)，搗搞的振動(dòng)頻率在5~6甜Z范圍內(nèi)變動(dòng)。
[001引實(shí)施例2 ;如圖1-2所示，一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所 述方法的具體步驟如下： Stepl、根據(jù)鐵路軌道的實(shí)際狀況，運(yùn)用離散元分析軟件創(chuàng)建鐵路搗固的分析模型； Step2、確定體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)及其優(yōu)化目標(biāo)，并確定對(duì)搗固效果有明顯影 響的搗固參數(shù)及其設(shè)計(jì)空間； Step3、根據(jù)步驟Step2確定的設(shè)計(jì)空間，運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取鐵路搗固的試驗(yàn)樣 本點(diǎn)； Step4、根據(jù)步驟Step3選取的試驗(yàn)樣本點(diǎn)，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型運(yùn)用離散元 分析方法進(jìn)行分析計(jì)算，提取體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)響應(yīng)值； Step5、根據(jù)步驟Step4得到的響應(yīng)值，運(yùn)用回歸分析方法，建立反映搗固指標(biāo)與搗固 參數(shù)之間關(guān)系的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型； Step6、根據(jù)步驟Step5創(chuàng)建的多項(xiàng)式響應(yīng)面模型和步驟Step2確定的優(yōu)化目標(biāo)，運(yùn)用 遺傳算法，尋找搗固指標(biāo)最優(yōu)時(shí)的搗固指標(biāo)優(yōu)化值和與其相對(duì)應(yīng)的搗固參數(shù)優(yōu)化值； Step7、根據(jù)步驟steps得到的搗固參數(shù)優(yōu)化值，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型進(jìn)行分 析計(jì)算，提取搗固指標(biāo)響應(yīng)值，如果提取的搗固指標(biāo)響應(yīng)值與步驟Steps得到的搗固指標(biāo) 優(yōu)化值比較吻合，則滿足要求，優(yōu)化過程結(jié)束，輸出優(yōu)化結(jié)果，否則，回到步驟steps重新構(gòu) 建多項(xiàng)式響應(yīng)面模型，繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，直到滿足要求為止。
[0014] 所述的鐵路軌道的實(shí)際狀況，包括鋼軌和軌枕的規(guī)格，軌枕間距，道巧顆粒的材 質(zhì)、大小和級(jí)配，搗固作業(yè)前的道床密實(shí)度。
[001引實(shí)施例3 ;如圖1-2所示，一種基于響應(yīng)面模型的鐵路搗固參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所 述方法的具體步驟如下： Stepl、根據(jù)鐵路軌道的實(shí)際狀況，運(yùn)用離散元分析軟件創(chuàng)建鐵路搗固的分析模型； Step2、確定體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)及其優(yōu)化目標(biāo)，并確定對(duì)搗固效果有明顯影 響的搗固參數(shù)及其設(shè)計(jì)空間； Step3、根據(jù)步驟Step2確定的設(shè)計(jì)空間，運(yùn)用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選取鐵路搗固的試驗(yàn)樣 本點(diǎn)； Step4、根據(jù)步驟Step3選取的試驗(yàn)樣本點(diǎn)，對(duì)步驟Stepl創(chuàng)建的分析模型運(yùn)用離散元 分析方法進(jìn)行分析計(jì)算，提取體現(xiàn)鐵路搗固效果的搗固指標(biāo)響