铁路站场排水设施网络系统布设方法、存储介质及设备

1.铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，包括：步骤S1、获取铁路站场排水设施网络系统布设的初始资料；步骤S2、根据所述初始资料提取决策变量；根据所述决策变量确定工程造价目标函数；根据所述决策变量结合水动力模型SWMM确定排水效率目标函数；由铁路站场道路和排水设计规范和铁路车站及枢纽设计规范确定约束条件；由所述决策变量、所述工程造价目标函数、所述排水效率目标函数和所述约束条件构建得到排水设施网络系统优化模型；步骤S3、将所述排水设施网络系统优化模型初始化，生成初始种群；使用多目标差分进化算法对初始种群进行差分进化操作，快速生成备选方案集；使用多目标粒子群优化算法对所述备选方案集中的方案进行迭代优化，输出全局最优方案。 2.根据权利要求1所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，所述初始资料包括不同排水设施的铺砌类型、断面形式、结构宽度、沟底宽度、最小排水坡度、最小起点沟深、最大沟深和站场设计区域地面数据信息以及基线数据信息。 3.根据权利要求1所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，在提取所述决策变量前，先以站场基线起点为坐标原点建立三维坐标系 ；其中， 轴为平面横坐标轴，其与站场基线平行； 轴为平面纵坐标轴，其与所述 轴垂直，且设置在站场平面内； 轴为高程坐标轴，其垂直于站场平面设置；所述决策变量包括路基面纵向排水槽的决策变量 、路基面横向排水槽的决策变量 和路基外排水设施的决策变量 ；其中， ； 为第 条路基面纵向排水槽控制点的坐标向量， 取1、2、......、 中的任一值； 为路基面纵向排水槽的数量； ； 、 和 分别表示路基面纵向排水槽第 个控制点的横坐标值、纵坐标值和高程坐标值， 取1、2、......至 中的任一值； 为路基面纵向排水槽控制点的数量，且各控制点的排列顺序按照路基面纵向排水槽的自起点至终点的排布顺序排布； ； 为第 条路基面横向排水槽控制点的坐标向量， 取1、2、......至 中的任一值； 为路基面横向排水槽的数量； ； 、 和 分别表示横向排水槽起点处控制点的横坐标值、纵坐标值和高程坐标值； 、 和 分别表示横向排水槽终点处控制点的横坐标值、纵坐标值和高程坐标值； ； 为第 条路基外排水设施的控制点坐标向量； 取1、2、......至 中的任一值； 为路基外排水设施的数量； ； 、 和 分别表示路基外排水设施第 个控制点的横坐标值、纵坐标值和高程坐标值， 取1、2、......至 中的任一值； 为路基外排水设施控制点的数量，且各控制点的排列顺序按照路基外排水设施的自起点至终点的排布顺序排布。 4.根据权利要求1所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，所述工程造价目标函数为 ；其中， 为第 条路基面排水设施的工程造价； 为第 条路基外排水设施的工程造价； 表示路基面排水设施的数量， ； 表示路基外排水设施的数量， ；所述排水效率目标函数为 ；其中， 为排水设施在桥涵处排水口的数量； 表示第 个排水口的平均排水流量。 5.根据权利要求1所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，所述约束条件包括维养约束、水力约束、设施间约束和其他约束；其中，在所述水动力模型SWMM计算前便可判断是否成立的约束条件称为前约束条件；必须经所述水动力模型SWMM计算后才可判断是否成立的约束条件称为后约束条件；所述维养约束采用以下约束： ；其中， 指路基面排水设施的沟深； 为最大沟深限值，其值由设施沟底宽度确定；所述水力约束采用以下约束： ；其中： ； 表示路基外排水设施的纵坡坡度； 表示路基面纵向排水槽的纵坡坡度； 表示路基面纵向排水槽的起点槽深； 表示横向排水槽的纵坡坡度； 表示横向排水槽的起点槽深； 表示路基外排水设施的沟深； 表示路基外排水设施的水深； 表示下游坡度 大于等于上游坡度 ； 表示最大水流平均流速； 表示水流平均流速； 为路基面纵向排水槽最小排水坡度； 为路基外排水设施最小排水坡度； 为横向排水槽最小排水坡度； 为纵向排水槽起点最小槽深； 为横向排水槽起点最小槽深； 指路基面纵向排水槽的起点路基面标高； 指横向排水槽的起点路基面标高； 表示路基面纵向排水槽的起点沟底高程； 表示路基面横向排水槽的起点沟底高程；所述设施间约束采用以下约束： ；其中， 表示横向排水槽终点沟底高程； 表示对应横向排水槽终点的路基外排水设施沟底高程； 表示路基面纵向排水槽终点沟底高程； 表示连接处横向排水槽沟底高程； 表示桥涵连接处泄水面设计高程； 表示路基外排水设施上 所在控制点处的地面高程；所述其他约束采用以下约束： ；其中， 表示排水设施上 所在控制点处的路基面高程； 表示排水设施上 所在控制点处对应的路肩高程； 表示初始种群个体中排水设施上横坐标为 的点对应的 坐标值， 为当前 对应的横坐标值； 表示路基外排水设施允许的侧移量。 6.根据权利要求5所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，所述多目标差分进化算法为MODE算法；采用所述MODE算法随机选取初始种群中的三个个体进行变异、交叉和选择操作，通过所述选择操作决定新个体是否替换当前个体；其中，所述选择操作基于新个体是否满足所述后约束条件进行；若新个体不满足所述后约束条件，则不替换当前个体；若新个体满足所述后约束条件，则利用 支配准则，比较所述工程造价目标函数的值与所述排水效率目标函数的值，判断新个体与当前个体的优劣，决定新个体是否替换当前个体；采用所述MODE算法循环所述变异、所述交叉和所述选择操作，当种群达到最大差分进化次数100至300次时，结束种群差分进化，当前方案种群即为备选方案集；所述初始种群中包括铁路站场排水设施网络系统所有的布设方案，每个布设方案为一个个体，且所有个体均满足所述前约束条件。 7.根据权利要求6所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，所述多目标粒子群优化算法为MOPSO算法；采用所述MOPSO算法对所述备选方案集中的方案进行迭代优化，当迭代次数达到200至500次或种群收敛时，结束迭代优化，输出全局最优方案，即输出纵横向线性排水设施最优布设方案。 8.根据权利要求1所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法，其特征在于，还包括步骤S4布设检查井；当排水设施与桥涵连接点的沟底高程与桥涵顶部高程的差值为正时，需在桥涵顶部开口接收水流，则需在排水设施与桥涵连接点处设置检查井。 9.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法。 10.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的铁路站场排水设施网络系统布设方法。