基于粒子群優(yōu)化反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡的鐵路路基沉降量預測

王瑜鑫， 王 旭， 楊昊天

(1.中鐵西北科學研究院有限公司， 蘭州 730070； 2.蘭州交通大學 土木工程學院， 蘭州 730070)

在鐵路建設與營運期間，由于路基土體或后期周圍農(nóng)田大面積漫灌的影響，路基出現(xiàn)不均勻沉降。同時，在長期整修過程中，由于不斷補充石碴和起道作業(yè)，造成下沉地段的線路道床厚度逐年增大，道床厚度的不均勻和路基沉降的不均勻兩種因素疊加，致使下沉地段線路幾何尺寸不易保持。對路基的沉降進行防控是鐵路工程中一個緊要問題，直接影響運輸安全與效率。所以，準確的預測鐵路路基的沉降量，對指導施工、節(jié)約工程造價均具有不可小覷的作用。

如今，眾多學者在路基下沉情況預測領域進行研究。曲線擬合法是預測路基下沉量的常用手段，文獻[1]選取其中三種曲線實現(xiàn)對軟土路基下沉量的預測，該方法簡單實用，但在前期預測中不夠穩(wěn)定，與實際偏差略大。文獻[2]在沉降觀測數(shù)據(jù)的基礎上，通過Peck公式與雙線疊加原理進行沉降預測，但公式法受不同地區(qū)地質(zhì)情況影響大，方法具有局限性。文獻[3]選擇灰色GM(1,1)模型來分析路基在加固后產(chǎn)生的下沉變化，掌握其變化規(guī)律，然而這種模型需要數(shù)值呈指數(shù)分布，適用于短時間內(nèi)的預測，對中期以及長期預測的準確程度相對就比較低。由于影響路基沉降的因素眾多，各因素影響程度難以量化，因此較難用目前的預測方法建立輸入和輸出的關系。鐵路路基沉降為一個動態(tài)過程，沉降歷史數(shù)據(jù)量大且數(shù)據(jù)間存在非線性關聯(lián)，反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡具有并行計算能力、泛化性強，可以任意精度逼近任何非線性函數(shù)[4]。……