广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法、介质及设备

1.广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：构建选线环境障碍物的表达模型；步骤S2：结合环境障碍物的表达模型，建立研究区域的综合地理信息模型；步骤S3：初始化线路方案并获取该线路方案的环境障碍物集合；步骤S4：基于优先级判别准则，对所得到的环境障碍物集合进行优先级排序，取环境障碍物集合中优先级最高的环境障碍物作为优先处置的障碍物；步骤S5：根据铁路线路交点正对面状环境障碍物的定线原则，构建当前线路穿越的面状环境障碍物的交点备选池；步骤S6：根据铁路线路正交线状环境障碍物的定线原则，构建当前线路相交的线状环境障碍物的交点备选池；步骤S7：进行评价指标量化评估并按照评价指标量化评估结果对交点备选池的备选点进行排序，得到推荐交点；步骤S8：根据得到的推荐交点，调整线路方案，然后基于综合地理信息模型，重新获取线路方案穿越的环境障碍物，并更新环境障碍物集合；若环境障碍物集合为空，则将该线路方案作为优选线路方案输出，否则重新转入步骤S4。 2.根据权利要求1所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S1-1：将研究区域内的环境障碍物分类并抽象为线、面实体，具体为线状环境障碍物和面状环境障碍物，具体如下：线状环境障碍物：地理环境中的线状环境障碍物包括地下管线、高压线、断裂带、既有道路、铁路、城市轨道交通和河流，其实体显示为非封闭多段线，取非封闭多段线各端点表示线状障碍物；面状环境障碍物：地理环境中的面状环境障碍物包括环境保护区、崩滑流地质区域、噪音及震动敏感区，其实体显示为封闭多段线，取封闭多段线各端点表示为面状环境障碍物；步骤S1-2：记录环境障碍物实体的存在特性和具体三维坐标值；步骤S1-3：对环境障碍物实体进行唯一性编码。 3.根据权利要求2所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，建立研究区域的综合地理信息模型的方法包括如下步骤：首先将研究区域划分为一系列规则单元网格，然后将环境实体信息以及线路搜索所需的其他相关信息存入对应位置的网格中；所述线路搜索所需的其他相关信息数据包括主要技术标准、地形特征、土地价格以及工程单价。 4.根据权利要求3所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将起终点连线形成一条初始线路方案 ；基于综合地理信息模型，对初始线路方案进行空间分析，提取其穿越的障碍物集合 ，并按类型记录障碍物信息，然后剔除满足交角约束的线状障碍物；所述障碍物信息具体为：面状障碍物：障碍物的编码号、穿越起终点网格号、面状障碍物的面积和穿越长度；线状障碍物：障碍物的编码号、交叉点网格号、与线路的交角和净空距离。 5.根据权利要求4所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S4包括：步骤S4-1：针对每种障碍物，构建环境障碍物的影响指数数学模型，模型包括：环境保护区的影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 表示环境保护区影响权重， 表示保护级别影响系数， 表示环保区的面积影响系数， 表示穿越环保区的线路长度影响系数；噪音及震动敏感区影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 表示噪音及震动敏感区的影响权重， 表示不同功能区的噪音及震动敏感性， 表示穿越该区域的线路长度影响系数， 表示该区域的面积影响系数， 表示不同结构物噪音的传播性；断裂带地震风险影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 为地震风险的影响权重， 为断裂带的活跃性等级影响系数， 为结构物易损性， 为断裂带交角影响系数， 大于交角阈值取0，否则取1；崩滑流地灾风险影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 为崩滑流地灾的影响权重， 表示危险性等级影响系数， 表示结构物的易损性， 表示该区域的面积影响系数， 表示穿越该区域的线路长度影响系数；既有交通线路影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 为既有交通线路的影响权重， 表示既有交通线路级别影响系数， 表示结构物易损性， 为既有交通线路交角影响系数， 大于交角阈值取0，否则取1；地表河流影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 为地表河流的影响权重， 为与是否通航有关的系数，若非通航取1，通航取2； 为洪水概率因子， 为地表河流交角影响系数， 大于交角阈值取0，否则取1；地下暗河影响指数 ，计算表达式如下： ；其中， 为地下暗河的影响权重， 为坡度因子， 为土壤渗透系数， 为地下暗河交角影响系数， 大于交角阈值取0，否则取1；所述环境保护区影响权重 、噪音及震动敏感区影响权重 、断裂带地震风险影响权重 、崩滑流地灾的影响权重 、既有交通线路影响权重 、地表河流影响权重 、地下暗河影响权重 由多准则决策方法计算确定；步骤S4-2：基于步骤S4-1的环境障碍物的影响指数数学模型，计算出 中所有环境障碍物的影响指数值，根据各环境障碍物的影响指数值从大到小进行排序，影响指数值最大的环境障碍物为优先级最高的环境障碍物 ；步骤S4-3：基于障碍物的几何类型，若步骤S4-2所述 为面状障碍物，则进入步骤S5，若步骤S4-2所述 为线状障碍物，则进入步骤S6。 6.根据权利要求5所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S5包括：步骤S5-1：基于当前面状环境障碍物形态特征，获取线路交点搜索的可行域，并生成扫描线集合，具体是：障碍物边界点投影定位确定基准点：将当前线路所穿越的面状环境障碍物的区域每一个角点投影到当前线路上，在所有投影点中，获取它们横坐标的最大值和最小值，求得中点坐标，将该点作为基准点；障碍物双侧空间分析：当前线路将所穿越的面状环境障碍物分成了两侧区域，分别计算每一侧区域中所有边界角点到线路的垂直距离，并找出每一侧的最大垂直距离；比较两侧的最大距离，取较小一侧作为后续新插入交点所在侧；可行域范围生成：以基准点向交点所在侧作垂线生成基准线，然后以基准点为圆心将基准线分别向两侧旋转15°，所覆盖的区域即为线路交点搜索的可行域 ；扫描线集参数化生成：在可行域内，以基准线为初始方向，按照预设角度参数z，旋转得到多条直线，组成线路交点的扫描线集 ；步骤S5-2：基于线路交点的扫描线集，逐网格扫描，生成所有满足条件的备选点，加入备选池 中得到当前线路穿越的面状环境障碍物的交点备选池，具体步骤为：从基准点出发沿扫描线找出第一个在当前障碍物外的网格作为起始网格；获取当前网格的平面坐标，将其作为线路的临时交点；基于临时交点配置曲线生成临时线路平面方案；所述配置曲线包括确定曲线半径和与之匹配的缓和曲线长，且临时交点的半径初始为最大曲线半径 ，所述 为基于行车速度、线路条件确定的；对临时线路平面方案进行约束检测，若当前交点满足约束条件，则直接将其纳入备选池并进入后续网格搜索阶段；若未满足约束条件，则启动半径迭代优化机制：通过逐步缩减临时交点的半径值并反复执行约束检测，直至半径低于最小曲线半径阈值时终止优化；在此过程中，若存在符合约束的半径值，则更新交点半径并将该交点加入备选池，跳至下一网格搜索；若迭代终止后仍未生成有效解，则舍弃当前临时交点，进入下一网格搜索；所述约束检测包括：平面绕避距离检测，最小圆曲线检测，最小夹直线检测；沿该扫描线逐一网格搜索备选点，同时判断该网格是否满足终止条件，若满足条件该扫描线的搜索停止，否则遍历网格继续搜索；所述终止条件为线路转角达到最大值。 7.根据权利要求6所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S6包括：将线路与其相交的线状障碍物的交点作为基准点，并分别向两侧作垂线形成扫描基线 和 ；将扫描基线沿着扫描基线方向分别向两侧各偏移 ，作为初始扫描起点 和 ；所述偏移量 计算公式如下： ；其中， 为最小切线长， 为最小夹直线长；从扫描起点出发，分别沿 、 进行备选点的搜索，具体是：逐网格生成临时交点，并配置曲线形成临时线路平面方案，然后进行约束检测，将满足要求的临时交点作为备选点，直至线路达到最大转角为止，最终得到备选点集和，如下： ； ；其中， 表示备选点集 中的备选点， 表示沿着 搜索出来的备选点的数量； 表示备选点集 中的备选点， 表示沿着 搜索出来的备选点的数量；所述约束检测包括：最小夹直线检测和最小圆曲线检测；基于备选点集 和 ，进行随机排列组合，以点对形式，形成当前线路相交的线状环境障碍物的交点备选池 ；基于备选池中备选点所对应的线路平面，通过结合综合地理信息模型进行地面线内插，按照最小坡段和土石方量最小原则，生成相应的线路纵断面；根据生成的线路纵断面，结合当前线状障碍物的净空约束，对备选池进行筛选，剔除不满足净空要求的备选点，然后进入步骤S7；所述净空约束为铁路线路上穿或下穿线状区域内必须保留的最小自由空间，避免物体、结构或设备之间的干涉。 8.根据权利要求7所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法，其特征在于，所述步骤S7包括：步骤S7-1：基于工程造价 、面状风险度 和线状风险度 三个指标建立指标量化评估模型，具体是：计算工程造价、面状风险度、线状风险度指标值，计算公式如下：工程造价 ；其中， 为全线桥梁工程费用， 为全线隧道工程费， 全线路基工程费， 全线铺轨费用， 全线征地费用， 为全线拆迁费用；面状风险度 ；其中， 为线路穿越面状障碍物的总个数， 为第 k 个面状障碍物的风险权重，权重由层次分析法确定， 为穿越长度；线状风险度 ；其中， 为线路穿越线状障碍物的总个数； 为第 j 个线状障碍物的等级权重； 为交角惩罚系数， 为净空惩罚系数； 为交角偏离度函数，公式如下： ；其中， 为线路与第 j 个线状障碍物的交角角度， 为障碍物与线路的交角阈值； 为净空偏离度函数，公式如下： ；其中， 为线路与第 j 个线状障碍物的净空值， 为障碍物与线路的净空阈值；利用CRITIC多准则决策法，将工程造价、面状风险度和线状风险度三个指标融合为此备选点的综合适应度 ，公式如下： ；其中， ， ， 为工程造价、面状风险度、线状风险度的指标权重， 、 、 为归一化后的值；步骤S7-2：基于指标量化评估模型解算备选池所有备选点的综合适应度值，并从小到大的进行排序，综合适应度值最小即为推荐交点。 9.一种可读存储介质，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中任一项所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法。 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如权利要求1至8中任一项所述的广布密集障碍物环境下铁路线路搜索方法。