CN119227185A - 一种桥梁设计方案的生成方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种桥梁设计方案的生成方法、装置、设备及存储介质，涉及工程设计技术领域；所述方法包括：获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。本申请结合桥梁设计知识库和遗传算法实现了桥梁设计方案的自动化优化推荐，提高了设计效率和方案选择多样性，充分利用了经验知识库并减少了人为误差，同时能够快速响应设计需求变化，推动了桥梁设计的创新和发展。

Description

一种桥梁设计方案的生成方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及工程设计技术领域，尤其涉及一种桥梁设计方案的生成方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

铁路勘察设计是一项庞大而复杂的系统性工程，具有设计技术复杂、类型多样、受地域条件影响大和不可预见风险因素多等特点。铁路桥梁常常用于跨越河流、峡谷、田地、道路等，跨越这些障碍物时的孔跨布置称为桥梁分孔或墩位选择。铁路桥梁孔跨布置与桥址工程条件息息相关，如地形、地貌、地质、气候、气象、水文、构筑物和建筑物等。

在传统铁路桥梁设计中，铁路桥梁的布跨方式可能有多种组合方式，设计人员需要面对大量不同的选择。在这个复杂的设计过程中，受限于设计人员的个人经验和专业知识，往往难以全面考虑所有可能的情况和方案，导致设计效率低下、方案选择多样性不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁设计方案的生成方法、装置、设备及存储介质，以改善上述问题。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种桥梁设计方案的生成方法，包括：

获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

第二方面，本申请还提供了一种桥梁设计方案的生成装置，包括：

数据提取模块，用于获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

种群生成模块，用于根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

种群优化模块，用于通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

第三方面，本申请还提供了一种桥梁设计方案的生成设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述桥梁设计方案的生成方法的步骤。

第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述桥梁设计方案的生成方法的步骤。

本发明的有益效果为：

本申请提出的一种桥梁方案生成方法，在桥梁案例知识库的基础上结合了遗传算法，利用既有的知识库检索匹配方案，并将这些匹配方案编码成适当的遗传表示形式，作为初始种群；在遗传算法的迭代过程中，通过选择、交叉和变异等遗传操作，不断演化种群，得到最优的桥梁跨度布置方案。本申请的方法解决了传统铁路桥梁布跨设计效率低、方案选择多样性不足、对设计人员经验要求高等问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例中桥梁设计方案的生成方法的流程图；

图2为本申请实施例中桥梁设计方案的生成装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中桥梁设计方案的生成设备的结构示意图。

图中标记：100、数据提取模块；200、种群生成模块；210、起点坐标编码单元；220、跨度编码单元；221、编码长度生成单元；222、基因序号生成单元；223、编码填充单元；300、种群优化模块；310、第一函数构建单元；320、第二函数构建单元；330、第三函数构建单元；340、遗传优化单元；800、桥梁设计方案的生成设备；801、处理器；802、存储器；803、多媒体组件；804、I/O接口；805、通信组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

铁路勘察设计是一项庞大而复杂的系统性工程，具有设计技术复杂、类型多样、受地域条件影响大和不可预见风险因素多等特点。为节约土地资源、提高线路平顺性，桥梁在铁路工程中占比很高。铁路桥梁常常用于跨越河流、峡谷、田地、道路等，跨越这些障碍物时的孔跨布置称为桥梁分孔或墩位选择，孔跨布置是桥梁方案设计的一项重要内容。铁路桥梁孔跨布置与桥址工程条件息息相关，如地形、地貌、地质、气候、气象、水文、构筑物和建筑物等。而且，铁路工程上部结构标准化程度较高，传统的24m、32m、40m简支梁和一般连续梁等标准梁型等在设计中占比较多，因此对于一般的桥梁来说，桥梁的设计往往可转化为对标准梁型组合求最优解的问题。

在传统铁路桥梁设计中，铁路桥梁的布跨方式可能有多种组合方式，设计人员需要面对多样性的选择。在这个复杂的设计过程中，受限于设计人员个人经验和专业知识，往往难以全面考虑所有可能的情况和方案，容易导致设计效率的低下、方案选择多样性的不足，甚至可能导致设计结果与实际需求不符。另一方面，在铁路桥梁设计领域，已经积累了大量的设计经验和案例，传统的设计方法往往无法很好地利用这些经验，导致设计过程缺乏系统性和科学性，如何有效地利用这些已有经验并将其纳入到设计过程中，是亟待研究的问题。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种桥梁设计方案的生成方法，包括步骤S100、步骤S200和步骤S300。

步骤S100、获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

本步骤获取的约束资料是包含桥址区域信息的资料，可以是图纸、文档文本等资料，也可以是遥感影像资料，遥感影像资料可以是无人机或卫星拍摄的照片等影像资料，通过人工或现有识别技术从这些资料中识别出桥址区域的道路、河流或建筑等各种特征。本实施例以桥址区域的道路、河流或建筑等特征作为示例。

作为示例，本步骤具体包括：

获取桥址区域的遥感影像资料，通过图像识别技术从所述遥感影像资料中识别地理特征或/和建筑特征，如道路、河流、峡谷、田地、铁路和房屋等。

获取所述地理特征或/和建筑特征对应的特征数据，如河流宽度、峡谷宽度和建筑高度等。

作为示例，本步骤具体包括：

获取文本资料，通过语义识别技术从所述文本资料中识别地理特征或/和建筑特征；

获取所述地理特征或/和建筑特征对应的特征数据。

得到桥址区域的特征数据后，就可根据特征数据在已有的桥梁设计案例的知识库中匹配相应的设计案例。

本实施例中，所述桥梁设计方案的生成方法还可包括步骤S001：

对既有桥梁案例进行分类，按照固定约束条件，建立矩阵表格，对桥梁进行分类，构建知识库。例如，按照跨越约束条件，将桥梁分为跨河、跨道路、跨铁路等，并按照河流、道路、铁路的特征数据(如宽度)等进行细分类别的划分，得到桥梁设计案例的知识库。

步骤S200、根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

以下提供一个根据特征数据获取匹配方案的具体示例：步骤S100中从遥感影像资料上识别到有一条40m宽的道路，即根据“跨道路”+“道路宽度为40m”的条件，在知识库中检索既有的设计案例，作为匹配方案。

对所述匹配方案进行编码具体包括：

根据待设计桥梁的起点位置，对所述桥梁的起点坐标进行编码，在对桥梁进行设计时，桥梁的修建位置的确定的，因此其起点位置是已知条件，根据已知的起点进行编码即可，编码为[x,y]，如[20,30]表示起点坐标为(20，30)。

根据待设计桥梁的长度和匹配方案中桥梁的孔跨信息，对所述的桥梁的跨度进行编码；所述孔跨信息包括孔跨数量和孔跨对应的跨度数据，具体为：

将所述匹配方案桥梁的跨度数据按桥梁沿线方向依次排列，得到初始跨度集；

比较所述匹配方案中桥梁的长度与待设计桥梁的长度：

若所述匹配方案中桥梁的长度大于待设计桥梁的长度，则按照两者的长度差将初始孔跨集中末尾的跨度数据剔除，得到目标跨度集；

剔除的数据之和优选小于该长度差或差值在一定范围内，例如：待设计桥梁长200m，匹配方案中桥梁长230m，长度差为30m，而初始跨度集末尾的2个跨度数据依次为32m、32m，32m+32m＝64m，远大于30m，则保留倒数第二个跨度数据，剔除最后一个跨度数据。同理，若长度差小于或大于最后一个跨度数据一定数值(此数值可根据需要预先设定)，则可以不剔除。

若匹配方案中桥梁的长度小于待设计桥梁的长度，则按照两者的长度差用标准跨度填充在所述初始孔跨集末尾，得到目标跨度集；标准跨度包括24米、32米和112米；

填充的标准跨度之和应大于或等于该长度差，例如：待设计桥梁长200m，匹配方案中桥梁长150m，长度差为50m，可以用24米、32米填充至孔跨集(填充的位置可交换)，也可以用32米、32米填充，本实施例优选采用标准跨度之和最小的方案进行填充。

若匹配方案中桥梁的长度等于待设计桥梁的长度，则目标跨度集为初始跨度集；

基于所述目标跨度集对应的孔跨数量，确定编码长度；

基于所述目标跨度集，生成跨度数据的基因序号；

获取所述孔跨的排列顺序，将所述基因序号按照孔跨的排列顺序填充进编码。

作为一种跨度编码的示例，得到的目标跨度集中，对应桥梁有3个孔跨，跨度依次为24米、32米和40米；

对不同跨度数据，生成对应的基因序号，例如，24米跨度对应的基因序号为1，32米跨度对应的基因序号为2，40米跨度对应的基因序号为3；将基因序号按顺序填充，得到编码[1,2,3]；

当没有检索到合适的匹配方案，可按照标准跨度，结合待设计桥梁的长度给出初始方案:

获取待设计桥梁的长度，根据跨数预估公式计算孔跨数量，根据孔跨数量确定编码长度；

基于预设的标准跨度生成基因序号；

将基因序号随机填充至编码中。

所述跨数预估公式为：

其中，最大跨度和最小跨度可根据需求预先给定，一般可使用标准跨度，即最小跨度24米，最大跨度112米。选择满足该范围的所有孔跨数量作为编码长度。

例如，待设计桥梁的长度为200m，根据跨数预估公式计算得到桥梁有2-8个孔跨，即生成长度为2、3、4、5、6、7、8的编码，再对这8个编码进行填充。

目前有3种标准跨度：24米、32米和112(32+48+32)米。对3种标准跨度数据，生成对应的基因序号，24米跨度对应的基因序号为1，32米跨度对应的基因序号为2，112米跨度对应的基因序号为4；

按铁路桥梁沿线方向，以长度为5的编码为例，将基因序号按顺序填充，得到编码[1,4,2,1,1]，表示第一跨是24米，第二跨是112米，第三跨是32米，第四跨和第五跨是24米。

需要说明的是，随着孔跨数量的不同，编码长度会有不同的选择，编码时，除了随机填充标准跨度生成基因序号之外，也可以用基因序号0填充其中1-2个位置，代表此处不设置孔跨。

当所有匹配方案完成编码后，即得到种群。

步骤300、通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

通过遗传算法对所述种群进行优化，首先需要构建适应度函数，用于对桥梁布跨方案进行评价，本实施例中，根据桥梁设计的控制点信息、地质和线路等设计作为输入条件，提取约束信息(特征数据)，设计适应度函数；

控制点信息代表地物与铁路关系，以40m道路举例，其两边边缘与铁路线路上有两个投影，两个投影分别对应线路的里程数值或者相应的坐标，都可以作为控制点信息。

步骤300具体包括：

步骤310：根据地理特征或/和建筑特征，构建地形适应子函数,用于评价跨度设计；

地形适应子函数：基于河流、道路的宽度等因素构建跨度选择的评分表格，得分越高表示地形适应性越好。

S₁＝f(l，w)

其中,S₁是某个方案地形适应性的综合评分，l是跨度(考虑各个跨越点后得到的平均值)，w是河流宽度(考虑河流与线路夹角后的宽度),预先根据跨度和地物(如河流)的数据构建评分表格存入数据库中，评价方案跨度时，基于方案的跨度和地物的数据从数据库的评分表格中检索对应的评分。

表1评分表格示例

表1作为示例性评分表格，供本实施例说明使用。

需要说明，在无控制点的时候，优先选择32m简支梁型跨度，其对应的评分为1.0；24m简支梁型跨度的评分为0.6。

步骤320：根据墩台(包括桥墩与桥台)与地物的位置关系，构建地物避让子函数，用于评价墩台设计；

地物避让子函数：根据墩台位置与地物的关系构建一个评分机制，得分越高表示地物避让越好。

S₂＝f(d)

其中d是桥墩里程数组，S₂是地物避让评分。

根据约束条件，划定红线范围，判断红线范围内是否有桥墩，若桥墩在红线范围内，则给出0分的评分，反之为评分1。

所述根据约束条件，划定红线范围，即以桥址区域的河流、建筑等地物边界条件，划定范围，以某一条25m宽的河流为例，其与线路夹角为60°，则以河流中心里程向线路大里程、小里程方向各14.5m设定为红线范围，此范围内不能设置桥墩。

桥墩里程数组即桥墩里程信息，例如桥梁布置了3个孔跨，对应有2个桥墩，2个桥台，桥墩里程信息就是沿线路方向2个桥墩，2个桥台的定位信息，表明了桥墩的具体位置。

步骤330：根据桥梁结构、地形条件和地质条件，构建结构安全子函数，用于评价桥梁稳定性；

结构安全子函数：

S₃＝f(k)

其中，S₃是结构安全性评分，k为各个桥墩的刚度值。

根据地形条件、地质条件、跨度信息，组集荷载组合，对每个桥墩计算墩高、桩长以及桥墩的刚度，按照规范规定对刚度进行计分，对同一工程项目，桥墩的刚度要求有一个标准值M，刚度大于或等于标准值得1分，小于标准值的得0分，再计算所有桥墩的得分平均值，作为结构安全性评分。

其中，q表示第q个桥墩，k_q为第q个桥墩的刚度值，E_q为第q个桥墩的评分；

其中，Q表示桥墩总数量；

步骤340：根据桥梁的上部结构类型、桥墩高度，桩长等因素，构建经济成本子函数，得分越高表示经济成本越低

经济成本子函数：

S₄＝f(c)

其中，S₄是经济成本评分，c为单个桥梁布跨方案信息，信息中包含墩高、梁型和桩长等因素，得分越高表示经济成本越低。构建方法例如，对不同梁型预先给定对应的成本值；设定墩高成本系数，以墩高成本系数×墩高可得到一个成本值；设定桩长成本系数，以桩长成本系数×桩长可得到一个成本值；根据三个成本值综合计算可得到经济成本评分。

步骤350：基于所述地形适应子函数、所述地物避让子函数、所述结构安全子函数和所述经济成本子函数，得到方案的综合评分F_i：

本实施例中地物避让若不满足要求可直接否决该方案，即当地物避让子函数评分为0时，能使得综合评分F_i的值足够小，使该方案能被剔除，因此本步骤构建F_i为：

F_i＝S₂(n₁S₁+n₂S₂+n₃S₃+n₄S₄)

其中n₁、n₂、n₃、n₄为各个子函数的权重系数，可根据不同设计需求进行调整。

综上，某个案例的适应度函数P_i：

其中，n为子函数的数量。

步骤360：对种群进行选择操作；

根据适应度函数对所述种群进行选择，即将综合评分低于预设数值的种群淘汰，剩下的种群继续进行后续操作。

步骤370：对种群进行交叉操作；

对于上述的起点坐标编码，可以采用实数交叉操作，如算术交叉或均匀交叉。如两组坐标编码：P1＝[10,20]、P2＝[15,25]，采用算术交叉，选择交叉参数α＝0.6，则可以衍生出两个新的个体子代个体；子代个体C1＝P1×α+P2×(1-α)＝[12，22]；子代个体C2＝P1×(1-α)+P2×α＝[13，23]；

对于布跨编码，可以采用单点交叉或多点交叉。例如，两个布跨方案编码A＝[1,3,2,1,1]，B＝[1,3,2,2,1]，采用单点交叉后，生成方案C＝[1,3,2,2,1](前3个来自编码A，后2个来自编码B)，方案D＝[1,3,2,1,1](前3个来自编码B，后2个来自编码A)。

步骤380：对种群进行变异操作；

对于上述的起点坐标编码，可以在一定范围内随机调整x和y坐标的值。

对于布跨编码，可以随机改变某个位置的取值，其取值的范围在步骤S200生成的基因序号内，即生成了基因序号1、2、3、4，变异时，基因序号1只能变为2或3或4。

将交叉和变异后的种群再进行选择操作，如此重复，直至达到收敛。本实施例中判断收敛条件具体为：当遗传次数达到预设次数，或者适应度函数在迭代至少5次后的变化小于预设阈值，即认为达到收敛，此时生成的方案为桥梁的推荐设计方案。

本申请的桥梁设计方案的生成方法还可以包括步骤S400:

将步骤S300生成的推荐设计方案，按照固定约束条件，存入桥梁设计案例的知识库，不断对知识库进行优化完善，提升种群多样性。

本发明提出的一种桥梁设计方案的生成方法，通过引入智能算法克服了传统桥梁设计的局限性，能充分考虑桥梁布跨设计中的因素多样性，利用已有的设计经验，实现桥梁的自动化设计，提高了设计效率和方案选择多样性、降低了设计成本，同时该方法能够快速响应需求变化，推动了桥梁设计的创新和发展，为工程建设提供了更科学、高效的解决方案。

实施例2

如图2所示，本实施例提供了一种桥梁设计方案的生成装置，装置包括：

数据提取模块100，用于获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

种群生成模块200，用于根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

种群优化模块300，用于通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

在本申请公开的一种具体实施方式中，所述种群生成模块200，包括：

起点坐标编码单元210，用于根据匹配方案中桥梁的布跨范围，对所述桥梁的起点坐标进行编码；

跨度编码单元220，用于根据匹配方案中桥梁的孔跨数据和孔跨对应的跨度数据，对所述的桥梁的跨度进行编码。

在本申请公开的一种具体实施方式中，所述跨度编码单元220，包括：

编码长度生成单元221，用于基于所述桥梁的孔跨数量，确定编码长度；

基因序号生成单元222，用于基于所述跨度数据，生成跨度数据的基因序号；

编码填充单元223，用于获取所述孔跨的排列顺序，将所述基因序号按照孔跨的排列顺序填充进编码。

在本申请公开的一种具体实施方式中，所述种群优化模块300，包括：

第一函数构建单元310，用于根据地理特征或/和建筑特征，构建地形适应子函数；

第二函数构建单元320，用于根据墩台与地物的位置关系，构建地物避让子函数；

第三函数构建单元330，用于根据桥梁结构、地形条件和地质条件，构建结构安全子函数；

遗传优化单元340，用于基于所述地形适应子函数、所述地物避让子函数和所述结构安全子函数，对所述种群循环进行选择、交叉和变异操作，直至达到收敛。

实施例3

相应于上面的方法实施例，本实施例中还提供了一种桥梁设计方案的生成设备，下文描述的一种桥梁设计方案的生成设备与上文描述的桥梁设计方案的生成方法可相互对应参照。

图3是根据示例性实施例示出的一种桥梁设计方案的生成设备800的框图。如图3所示，该桥梁设计方案的生成设备800包括处理器801和存储器802。该桥梁设计方案的生成设备800还可以包括多媒体组件803，输入/输出(I/O)接口804，以及通信组件805中的一者或多者。其中，处理器801用于控制桥梁设计方案的生成设备800的整体操作，以完成上述的桥梁设计方案的生成方法中的全部或部分步骤。存储器802用于存储各种类型的数据以支持在该桥梁设计方案的生成设备800的操作，这些数据例如可以包括用于在该桥梁设计方案的生成设备800上操作的任何应用程序或方法的命令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器802可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(StaticRandomAccessMemory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称PROM)，只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

多媒体组件803可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。

所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器802或通过通信组件805发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口804为处理器801和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件805用于该桥梁设计方案的生成设备800与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件805可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。

在一示例性实施例中，数字文件互签互验的设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(Application SpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(DigitalSignal ProcessingDevice，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的桥梁设计方案的生成方法。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序命令的计算机可读存储介质，该程序命令被处理器执行时实现上述的桥梁设计方案的生成方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序命令的存储器802，上述程序命令可由桥梁设计方案的生成设备800的处理器801执行以完成上述的桥梁设计方案的生成方法。

实施例4

相应于上面的桥梁设计方案的生成方法实施例，本实施例中还提供了一种可读存储介质，下文描述的一种可读存储介质与上文描述的桥梁设计方案的生成方法可相互对应参照。

一种可读存储介质，可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述桥梁设计方案的生成方法实施例的桥梁设计方案的生成方法的步骤。

该可读存储介质具体可以为U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的可读存储介质。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种桥梁设计方案的生成方法，其特征在于，包括：

获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

2.根据权利要求1所述的桥梁设计方案的生成方法，其特征在于，所述对所述匹配方案进行编码，包括：

根据待设计桥梁的起点位置，对所述桥梁的起点坐标进行编码；

根据待设计桥梁的长度和匹配方案中桥梁的孔跨信息，对所述的桥梁的跨度进行编码；所述孔跨信息包括孔跨数量和孔跨对应的跨度数据。

3.根据权利要求2所述的桥梁设计方案的生成方法，其特征在于，所述根据待设计桥梁的长度和匹配方案中桥梁的孔跨信息，对所述的桥梁的跨度进行编码，包括：

将所述匹配方案桥梁的跨度数据按桥梁沿线方向依次排列，得到初始跨度集；

比较所述匹配方案中桥梁的长度与待设计桥梁的长度：

若所述匹配方案中桥梁的长度大于待设计桥梁的长度，按照两者的长度差将初始孔跨集中末尾的跨度数据剔除，得到目标跨度集；

若匹配方案中桥梁的长度小于待设计桥梁的长度，按照两者的长度差用标准跨度填充在所述初始孔跨集末尾，得到目标跨度集；

若匹配方案中桥梁的长度等于待设计桥梁的长度，则目标跨度集为初始跨度集；

基于所述目标跨度集对应的孔跨数量，确定编码长度；

基于所述目标跨度集，生成跨度数据的基因序号；

获取所述孔跨的排列顺序，将所述基因序号按照孔跨的排列顺序填充进编码。

4.根据权利要求1所述的桥梁设计方案的生成方法，其特征在于，所述通过遗传算法对所述种群进行优化，包括：

根据地理特征或/和建筑特征，构建地形适应子函数；

根据墩台与地物的位置关系，构建地物避让子函数；

根据桥梁结构、地形条件和地质条件，构建结构安全子函数；

基于所述地形适应子函数、所述地物避让子函数和所述结构安全子函数，对所述种群循环进行选择、交叉和变异操作，直至达到收敛。

5.一种桥梁设计方案的生成装置，其特征在于，包括：

数据提取模块，用于获取约束资料，从所述约束资料中提取特征数据；

种群生成模块，用于根据所述特征数据，从桥梁设计案例的知识库中获取匹配方案，并对所述匹配方案进行编码，得到种群；

种群优化模块，用于通过遗传算法对所述种群进行优化，生成桥梁设计方案。

6.根据权利要求5所述的一种桥梁设计方案的生成装置，其特征在于，所述种群生成模块，包括：

起点坐标编码单元，用于根据匹配方案中桥梁的布跨范围，对所述桥梁的起点坐标进行编码；

跨度编码单元，用于根据匹配方案中桥梁的孔跨数据和孔跨对应的跨度数据，对所述的桥梁的跨度进行编码。

7.根据权利要求6所述的一种桥梁设计方案的生成装置，其特征在于，所述跨度编码单元，包括：

编码长度生成单元，用于基于所述桥梁的孔跨数量，确定编码长度；

基因序号生成单元，用于基于所述跨度数据，生成跨度数据的基因序号；

编码填充单元，用于获取所述孔跨的排列顺序，将所述基因序号按照孔跨的排列顺序填充进编码。

8.根据权利要求5所述的一种桥梁设计方案的生成装置，其特征在于，所述种群优化模块，包括：

第一函数构建单元，用于根据地理特征或/和建筑特征，构建地形适应子函数；

第二函数构建单元，用于根据墩台与地物的位置关系，构建地物避让子函数；

第三函数构建单元，用于根据桥梁结构、地形条件和地质条件，构建结构安全子函数；

遗传优化单元，用于基于所述地形适应子函数、所述地物避让子函数和所述结构安全子函数，对所述种群循环进行选择、交叉和变异操作，直至达到收敛。

9.一种桥梁设计方案的生成设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任意一项所述桥梁设计方案的生成方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述桥梁设计方案的生成方法的步骤。