中南大学秦进获国家专利权
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龙图腾网获悉中南大学申请的专利一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法及系统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:CN120912262B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12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:202511429947.9,技术领域涉及:G06Q30/0204;该发明授权一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法及系统是由秦进;张晓宇;高晨轩;郑熙国;徐光明;周文梁设计研发完成,并于2025-10-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法及系统在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法及系统,方法包括:获取高速铁路线路图;根据高速铁路线路图及高铁铁路列车的列车开行方案和初始停站方案,构建列车运行网;根据旅客出行需求及列车运行网,基于弹性需求的用户平和分配问题构建停站下层规划模型;根据运营收入最大化和能耗最小化原则,构建停站上层优化模型;通过遗传算法对停站下层规划模型和停站上层优化模型进行求解,得到优化停站方案。在初始停站方案的基础上,考虑经济效益的同时,需要满足旅客的出行需求,构建了停站上层优化模型和停站下层规划模型组成的双层决策机制,并设计了遗传算法对模型进行求解。使得高速铁路列车既满足旅客出行需求也减少了运行能耗。
本发明授权一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于能耗控制的高速铁路列车停站方法,其特征在于,包括: 获取高速铁路线路图; 根据所述高速铁路线路图及高铁铁路列车的列车开行方案和初始停站方案,构建列车运行网; 根据旅客出行需求及所述列车运行网,基于弹性需求的用户平和分配问题构建停站下层规划模型; 根据运营收入最大化和能耗最小化原则,构建停站上层优化模型; 通过遗传算法对所述停站下层规划模型和所述停站上层优化模型进行求解,得到优化停站方案; 所述根据旅客出行需求及所述列车运行网,基于弹性需求的用户平和分配问题构建停站下层规划模型,包括: 通过旅客出行广义费用公式计算得到运行路段的旅客出行广义费用;所述旅客出行广义费用公式的表达式为: ;其中,所述为沿着所述运行路段出行的列车票价支出;所述为预设的平均时间价值;所述为沿着所述运行路段出行的时间消耗;所述为沿着所述运行路段出行的拥挤费用;所述为所述在所述至所述运行区间的客流量; 所述的拥挤费用计算公式为:; 其中,所述为所述的定员人数;所述为所述的最大容纳人数;所述和所述为预置调整参数;所述G为大于所述多倍的正整数; 构建旅客出行弹性需求函数的表达式为: ; 其中,所述表示所述至所述的旅客出行需求量;所述表示所述初始停站方案下所述至所述的旅客出行需求量;所述,所述表示所述初始停站方案下经所述至所述的列车停站数量,所述表示所述初始停站方案下经所述至所述的列车停站数量,所述和所述b为预置固定参数;所述,所述表示所述至所述的最小广义出行费用,所述表示所述时所述至所述的广义出行费用,所述为所述和所述之差的变化关系,所述和所述为预置固定参数;所述表示所述的矩阵的逆矩阵; 基于弹性需求的用户平和分配问题,构建停站下层规划模型,所述停站下层规划模型的表达式为: Min; s.t; ; 其中,所述表示旅客出行满足度,所述f表示所述旅客出行弹性需求函数,所述表示所述至所述的第1个线路路段的线路距离值,所述W表示所述至所述的所有线路路段的线路距离值之和; 所述根据运营收入最大化和能耗最小化原则,构建停站上层优化模型之前,还包括: 根据运动学规律,构建阻力与速度的函数表达式:,其中,所述、所述及所述为预置实验系数值; 根据所述高速铁路列车的重量M,计算以恒加速度从0加速到所述的过程中的牵引力做功,所述表示重力加速度; 计算当速度降至再牵引将速度升至目标速度的过程中的牵引力做功,表达式为: ; 其中,所述为预置固定参数; 在所述运行路段的距离值上列车运行全程的牵引力做功为,表达式为: ; 其中,所述表示列车质量为所述M的列车运行过程中全程停站区间的数量,;所述表示列车制动期间的减速度,所述表示达到所述的最小距离值;所述表示预置列车惰行距离;所述表示已知二次加速过程中列车运行距离; 考虑牵引能耗改变列车势能,基于机械效率条件下得到列车运行全程的牵引能耗为,表达式为: ; 其中,所述为已知的列车机械效率;所述为起点站与终点站之间的高程差; 所述根据运营收入最大化和能耗最小化原则,构建停站上层优化模型,包括: 根据所述旅客出行需求量和所有旅客的金额开支,计算得到运营收入; 根据所述牵引能耗计算得到总能耗,表达式为: ; 基于运营收入最大化和能耗最小化原则,构建停站上层优化模型的表达式为: ; ; s.t; ; ; ; 所述表示所述的预置列车最大停站次数;所述表示所述的预置列车最小停站次数;所述表示所述的最大停站数量;所述表示每两个车站之间都有直达的高速铁路列车,若,表示所述在所述不停车,若,表示所述在所述停车。
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