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桥梁拆除中基于NSGA-Ⅲ算法的SPMT车组路径规划研究
| 论文题名： | 桥梁拆除中基于NSGA-Ⅲ算法的SPMT车组路径规划研究 |
| 关键词： | 桥梁拆除;SPMT车组;路径规划;NSGA-Ⅲ算法;多目标优化 |
| 摘要： | 近年来，我国部分桥梁由于材料老化、通行能力不足、结构病害等原因导致其难以满足当前社会经济的发展，面临着拆除的境况。桥梁拆除具有安全要求高、社会影响大、环保要求高、施工难度大且工期紧的特点，相较于传统拆桥技术，SPMT技术能较大程度满足现代桥梁拆除的要求。在拆除过程中，SPMT车组的路径规划问题是核心问题，直接影响拆除施工时的安全、成本、进度，而我国对该问题的研究还处于启蒙阶段。因此，本文针对桥梁拆除中SPMT车组的路径规划问题开展深入的分析和研究，建立适应SPMT车组移运梁体的多目标路径规划模型和求解算法，主要工作如下： （1）SPMT车组路径规划目标分析与模型建立。分析SPMT车组施工工艺及路径规划特点，基于实际项目的施工要求，提出安全性、路程、折弯点、转折角度四个优化目标，依次建立了四大优化目标的数学模型。 （2）多目标路径规划模型求解方法研究。针对高维多目标优化问题，对常用的求解算法进行了分析与比选，采用NAGA-Ⅲ算法进行求解。详细阐述了算法的设计思路及求解步骤，利用四大优化目标对算法的收敛性进行验证，结果表明算法的收敛性能够得到保证，但安全性和路程两个目标的收敛速度较慢。 （3）NSGA-Ⅲ算法参数调优及改进。为提高模型求解过程中搜索速度，提出采用栅格法对环境建模。通过仿真分析，进一步探讨不同参数对算法性能的影响，对变异概率及交叉点数进行参数调优。针对算法收敛时可能陷入局部最优问题，提出采用扰乱、缓存、删除算子的改进措施，有效地减少了迭代次数，显著加快了收敛速度。 （4）工程实例应用分析。将本文提出的数学模型与求解方法应用于上海S26公路入城段的桥梁拆除工程，并利用栅格法建立环境模型，将求解路径与实际施工项目路径对比，结果表明算法求解路径相较于人工经验选择的路径而言更优。 本文的研究工作为SPMT拆除技术提供了理论支持，并具备一定的现实意义。在SPMT施工工艺上补充了路径规划问题的研究，其研究成果可帮助施工单位对SPMT车组路径的选择提供指导性建议，有助于提高路径安全性、降低成本，同时对SPMT车组日后可能应用于其他领域提供一定借鉴作用。 |
| 作者： | 庄子婧 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 肖本林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖北工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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