铁路施工多目标均衡优化模型与改进NSGA-Ⅲ算法

分析了铁路基础设施建设施工方案的特点、优化模型与优化算法,绘制双代号网络图,以工序所需时间为自变量计算了总工期,提出一种考虑资金时间价值的施工成本计算方法;引入系统可靠性理论对施工质量进行量化评估,探讨施工质量安全水平与时间、成本之间相互关系,计算了施工质量安全水平,提出铁路基础设施施工质量-安全-工期-成本多目标均衡优化模型;引入随机整数基因编码方式与惩罚函数法改进NSGA-Ⅲ算法,以求得模型的帕累托解集,对比了改进NSGA-Ⅲ算法与NSGA-Ⅱ算法的求解性能,并利用轨道工程施工案例对模型进行验证。分析结果表明:设定种群数量为140,迭代次数为900,试验次数为40时,改进NSGA-Ⅲ算法对NSGA-Ⅱ算法的每代平均覆盖率均值比算法NSGA-Ⅱ对改进NSGA-Ⅲ算法的每代平均覆盖率均值提高了将近27倍,改进NSGA-Ⅲ算法的每代平均超体积均值比NSGA-Ⅱ算法的每代平均超体积均值提高了将近54%,表明改进NSGA-Ⅲ算法明显优于传统的NSGA-Ⅱ算法;提出的铁路施工多目标均衡优化模型与改进NSGA-Ⅲ算法能很好地适用于铁路施工管理的多目标均衡优化,在轨道工程施工案例中,当设定种群数量为140,迭代次数为900,每个维度上参考点个数为8时,求解得到140个帕累托解,其中质量水平最大优化0.1121,安全水平最大优化0.1073,工期最大优化36 d,成本最大优化将近720万元,可以更好地指导决策者进行施工安排。