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龙图腾网恭喜西南交通大学;成都中电建瑞川轨道交通有限公司申请的专利一种基于遗传优化算法的道岔辙叉廓形优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118332635B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410144150.3，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于遗传优化算法的道岔辙叉廓形优化方法是由曾东亮;蒋蔚;黄骏;李畅;胡晓宇;曾楷煜;漆小虎设计研发完成，并于2024-02-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于遗传优化算法的道岔辙叉廓形优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于遗传优化算法的道岔辙叉廓形优化方法，属于铁路道岔辙叉区型面设计优化领域；包括提取铁路道岔辙叉区样本截面数据，将样本截面曲线进行NURBS参数化进行表征，再将参数编码化以建立初始种群，带入动力学模型中进行优化计算，将过道岔时的轮轨垂向力作为目标函数寻找其最优解，通过建立动力学约束和几何约束对种群个体进行判定，得到基于遗传优化优化的辙叉廓形优化型面。本发明能够优化选择道岔辙叉区型面，从而降低轮轨相互作用力，从而提高轮轨滚动解除疲劳寿命，抑制裂纹产生，提高行车安全性。

本发明授权一种基于遗传优化算法的道岔辙叉廓形优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于遗传优化算法的辙叉廓形优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、统计辙叉关键型面廓形，选择实测所得的多组辙叉区的翼轨和心轨型面数据，作为初始输入导入车辆-道岔耦合动力学模型，并将其作为优化初始解；步骤2、通过NURBS曲面拟合将道岔廓形曲面参数化表征，生成型值点、控制点、插值点，通过修改控制点的权因子对道岔直尖轨进行优化后的廓形设计；所述步骤2具体如下：所述型值点为原始数据值，插值生成插值点，再通过NURBS算法生成控制点对其进行控制，为一一对应关系；一条多次非均匀有理B样条曲线由n+1个多边形控制顶点进行定义，得到一条分段有理多项式矢函数，形式如下： 式中：Ni,pu为有理基函数，由节点矢量U＝[u0,u1,…,un+k+1]决定，其中u∈[0,1]，di是控制点，其中，i＝1,2,...,n，ωi是相应的权因子序列；根据考克斯和德布尔定义的递推公式，得到e次规范B样条基函数为： 已知n个插值点Qi，通过公式对控制点进行反算设计： 式中：n+1个控制点Pi是未知量；Qk为插值点；为Qk的参数值；参数值通过弦长参数化法求出，式中l为总弦长，其中及节点矢量U通过公式求出： 将参数值代入公式8，通过对公式8的换算得到控制点的坐标： NURBS曲面规定在u方向p次、v方向q次，其双变量分段有理矢值函数如下所示： 其中{Pi,j}构建了两个方向的控制网格，{ωi,j}是权因子，{Ni,pu}是定义节点矢量U的非有理B样条基函数，{Nj,qv}是定义V的非有理B样条基函数，而： 这里r＝n+p+1,s＝m+q+1；引入分段有理基函数： 则式9改写为： 步骤3、在多体动力学软件中建立车辆-道岔耦合动力学模型，进行动力学计算得到初始优化解；步骤4、采用遗传算法进行廓形优化迭代，对当前解中的变量集进行选择、交叉、变异等操作后得到新解，然后再次计算目标函数和约束函数，并与全局最优解进行比对，若当前解更优，则全局最优解更新，然后将更新后的全局最优解重新输入，进行迭代计算，当迭代步数达到设定值时，输出最优解，即优化设计廓形；在步骤4中，采用遗传算法进行廓形优化迭代具体如下：将得到的控制点进行底层二进制编码，采用分割，交叉、变异得到新数据，运用交叉变异生成单个截面新数据，所有截面组成三维道岔即新种群，用约束函数判定新种群适应度，淘汰不适应种群，在适应的种群中寻求目标函数最小值；步骤4中，将过道岔时的轮轨垂向力作为目标函数，同时为保证拟合廓形曲线的光滑且无奇异点、波浪点，在通过NURBS曲线描述辙叉区钢轨廓形时，加入型值点坐标、钢轨廓形曲线单调性、廓形凹凸性以及标准廓形纵坐标作为优化的几何约束条件；型值点坐标约束具体如下：依据实测的道岔心轨不同截面处廓形，将其廓形型值点纵坐标与该截面标准廓形的型值点纵坐标作为优化廓形的边界条件，确保优化后的廓形与原本廓形一致；即优化后廓形型值点纵坐标与标准廓形型值点纵坐标对应相等；钢轨廓形曲线单调性约束具体如下：通过分段函数表达截面廓形曲线的单调性约束条件，确保辙叉心型面的单调性；廓形凹凸性约束具体如下：对辙叉区钢轨廓形的凹凸特性进行分析，设定整体廓形曲线为凸曲线，要求优化廓形的曲线方程二阶导不小于0，以保证廓形始终为外凸曲线；此外，为保证设计廓形的列车运行安全性，依据Nadal脱轨系数计算公式，建立脱轨系数的约束函数； 式中：fd为脱轨系数目标函数；Q、P分别为轮轨横向力和轮轨垂向力；α为最大轮缘角；μ为轮缘处的摩擦因数；Coefit为适应度匹配参数。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人西南交通大学;成都中电建瑞川轨道交通有限公司，其通讯地址为：610000 四川省成都市二环路北一段111号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。