中南大学蒲浩团队在国际顶级土木学术期刊发表复杂环境智能选线最新科研成果

近日，中南大学土木工程学院蒲浩教授所带领的铁路线、站数字化建造科研团队，在土木工程领域国际顶尖学术期刊Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering（简称CACAIE，IF=5.475，土木、建造技术等领域影响因子全球排名第1）发表了复杂山区铁路线路智能优化最新研究成果《A Three-Dimensional Distance Transform for Optimizing Constrained Mountain Railway Alignments》，提出一种广义-双向-三维距离变换算法，处理复杂、多维、耦合性线路约束，动态求解非线性、不连续、不可微的隐式目标函数，最终实现广域三维搜索空间下的铁路线位智能搜索。蒲浩教授为该论文第一作者，中南大学土木工程学院在读博士宋陶然为第二作者，土木工程学院李伟副教授为通讯作者。这是近3年来，该团队在复杂环境智能选线领域连续发表在CACAIE期刊的第3篇论文，也是继该团队在《Transportation Research Part C: Emerging Teachnologies》、《Computers & Industrial Engineering》、《Applied SoftComptuing》等国际著名期刊发表基础上的又一创新成果，其中中南大学均为第一单位和通讯单位。

中南大学铁路线站数字建造技术研究团队，由我国著名选线专家詹振炎教授创建于上世纪70年代，是我国数字选线领域研究时间最早，持续时间最长的研究团队，构建了铁路数字智能选线技术体系，解决了全阶段、全类型、全时态的数字选线设计难题，研发的铁路数字选线系列软件已在中铁一、二、四、五、六院、中铁上海院、中铁咨询、中交铁道院、中土福州院等国内80%以上的铁路勘察设计单位推广应用，辅助完成了国内外6万余公里的铁路选线设计，是目前国内功能最齐全，推广应用最广，行业认可度最高的数字选线设计系统。

铁路线路设计是从源头上保证铁路安全性、经济性、可持续性的核心关键，对铁路全生命周期具有不可逆转的重要影响。随着铁路建设的重点从中东部向西部发展并向丝绸之路经济带沿线国家延伸，面临地形地质复杂、气候恶劣、灾害频发、生态脆弱等多重叠加性复杂环境。线路设计的搜索空间、影响因素、约束条件、优化目标等均呈几何级数增长。国内外智能选线技术历经50余年发展，现已实现平易地形下的智能选线，但在复杂环境超多目标与约束组合效应下常常无法生成可行方案。针对复杂艰险环境下铁路线路智能优化设计这一世界性难题，中南大学数字选线团队联合中铁一、二、四院等大型铁路设计单位，以川藏铁路建设为背景，对复杂环境下的线路智能优化设计理论与方法开展了系统深入研究，并取得了突破性进展。该成果现已成功应用于中国-巴基斯坦铁路、宜昌至巴东、郑州至贵阳、长沙至赣州等铁路等选线设计中，大幅提高了设计效率和质量。当前，正用于世界上最复杂的川藏铁路设计，在如此复杂的环境下，即使有经验的工程师也要花费数月才能找出一条满足所有复杂约束的可行方案，应用本成果可在1-2小时内可自动搜索出数百条有价值的线路方案，且最优方案的各项指标明显优于人工方案。

该团队研究成果被AAAS, IEEE, AIMBE 会士 Adeli 教授等国际著名专家引用。其中 IEEE 会士 Halgamuge 教授在国际权威期刊 Transportation Research Part C上发表论文评述课题组提出的方法解决了复杂山岭地区大量约束条件下的线路优化难题。土木、交通领域国际权威专家，美国土木工程师协会（ASCE）、交通工程师协会（ITE）会士（ Fellow）、ASCE 交通工程 “詹姆斯·劳里” 终身成就奖获得者 Paul Schonfeld 教授高度评价了课题组研究成果，认为该团队在铁路选线领域所做的研究是The best in the world（“I am very highly impressed with the research your group is doing, which I consider the best in the world on railway alignment. I was very glad to visit Central South University and learn more about its great achievements in railway alignment analysis”）。

文案/铁道工程系

编辑/余海龙

责编/杨涛、赖梓辰