軌道車輛數(shù)字化制造技術(shù)平臺(tái)應(yīng)用探索

雒少雄

摘要：通過某軌道車輛數(shù)字化樣機(jī)的整體構(gòu)造、規(guī)劃工序、車輛各連接處的接合，以及基本軟硬件的組成部分。最后建造的數(shù)字化樣機(jī)含有車輛線纜在內(nèi)的全部空問占有信息、品質(zhì)高低和電氣設(shè)備的銜接信息。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;數(shù)字化;建造

軌道客車股份有限公司以動(dòng)車組、城市軌道車輛、鐵路客車三大產(chǎn)品平臺(tái)為核心，構(gòu)建了軌道客車新造、檢修及運(yùn)維三大主營(yíng)業(yè)務(wù)，是我國大型軌道客車研發(fā)、制造、檢修及出口基地。中車長(zhǎng)客基于新一代信息技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)，以數(shù)字化貫通全制造過程，以關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)智能化為核心，以網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為支撐，通過智能裝備、智能物流、制造執(zhí)行系統(tǒng)的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工業(yè)布局、工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、維修維護(hù)的產(chǎn)品全生命周期的優(yōu)化控制，提升了公司運(yùn)行質(zhì)量和效率。

一、軌道車輛建造方案

根據(jù)日前的實(shí)際情況，運(yùn)用三維技術(shù)來構(gòu)建軌道車輛的數(shù)字化樣機(jī)，就變成了車輛建造行亞的必經(jīng)之路。在構(gòu)建三維車輛模型時(shí)，必須對(duì)于車輛規(guī)劃的車輛設(shè)計(jì)與建造規(guī)劃，確保車輛模型不會(huì)因設(shè)計(jì)的更改而導(dǎo)致大規(guī)模的返工等問題。

（一）建造協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)平臺(tái)。可利用常用的各類三維軟件建造一個(gè)完備的三維協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)平臺(tái)，利用嚴(yán)苛的客戶權(quán)限監(jiān)管以及模型檢測(cè)體系，給予設(shè)計(jì)人員一個(gè)協(xié)調(diào)合作的車輛數(shù)字化模型制造空間。同時(shí)，根據(jù)車輛產(chǎn)品的特性，由信息化機(jī)構(gòu)建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)字模型設(shè)計(jì)環(huán)境，其中包含：三維設(shè)計(jì)模型、二維繪畫模擬以及資料庫、標(biāo)準(zhǔn)件庫等各類文檔，塑造規(guī)范的數(shù)字模型設(shè)計(jì)環(huán)境，讓車輛設(shè)計(jì)人員可以更好地進(jìn)行設(shè)計(jì)和策劃。

（二）構(gòu)建科學(xué)的三維設(shè)計(jì)程序。用三維設(shè)計(jì)來替換二維設(shè)計(jì)，工作方式上的轉(zhuǎn)換必定會(huì)導(dǎo)致其程序上的變換，解決整車三維設(shè)計(jì)的重要且關(guān)鍵的任務(wù)在于設(shè)計(jì)出一套比較科學(xué)的車輛模擬三維設(shè)計(jì)程序，摸索出一套符合車輛整車模型設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)思想和措施。在三維模型的設(shè)計(jì)過程中，其過程是從上而下的，是逐漸細(xì)致化的過程，也是設(shè)計(jì)信息的逐漸傳承和完備的過程。為構(gòu)建順應(yīng)設(shè)計(jì)思想的三維模擬設(shè)訓(xùn)粱已序，需要充分運(yùn)用所建設(shè)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)平臺(tái)，再加上統(tǒng)一的數(shù)字模型設(shè)計(jì)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)的模型監(jiān)管，完成車輛子系統(tǒng)模型間的信息傳播和體系把控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)從上到下的車輛三維模型設(shè)計(jì)。

二、軌道車輛數(shù)字化設(shè)計(jì)骨架結(jié)構(gòu)模型實(shí)現(xiàn)

（一）骨架結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)符合軌道車輛需要的骨架結(jié)構(gòu)，包含骨架層次、重要參考、骨架事項(xiàng)、幾何參數(shù)等信息，利用骨架來進(jìn)行整體設(shè)計(jì)思想從上而下的表達(dá)，完成軌道車輛數(shù)字化樣機(jī)的連接性。因此，如何構(gòu)建科學(xué)完備的骨架結(jié)構(gòu)，完成車輛設(shè)計(jì)參數(shù)的遞交和表達(dá)，以及各子系統(tǒng)模型間的設(shè)計(jì)聯(lián)系是車輛模型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。根據(jù)軌道交通車輛的規(guī)劃特性，設(shè)計(jì)利用三級(jí)骨架結(jié)構(gòu)，來依次把控車輛、大構(gòu)件和零部件三個(gè)層次的信息傳播和聯(lián)系，之所以把骨架結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)層次，其主要原因是三級(jí)骨架結(jié)構(gòu)非常適應(yīng)軌道車輛的體系區(qū)分，同時(shí)還適合現(xiàn)行的設(shè)計(jì)組成，完全符合設(shè)計(jì)表達(dá)的要求并且很簡(jiǎn)單不繁雜。

（二）骨架的建造。擔(dān)負(fù)各種設(shè)施裝配和線管依靠的主體，骨架模型往往是精簡(jiǎn)過的車輛構(gòu)造模型。軌道交通軌道表面這種具有整體性質(zhì)的車輛模型基準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)在各層次的裝配過程中維持獨(dú)一性，從而衍生出車頂、橫梁中心等部分區(qū)域的參照標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行骨架建造時(shí)，必須完全考慮今后的更改及修補(bǔ)工作，唯有充足穩(wěn)定性的數(shù)字化樣機(jī)才可以達(dá)到靈活應(yīng)變的程度。在構(gòu)建車輛整體骨架模型如下。

（1）依據(jù)設(shè)計(jì)原則構(gòu)建設(shè)計(jì)控制。設(shè)計(jì)控制指的是上級(jí)骨架模型對(duì)下級(jí)骨架模型的管控，與上級(jí)設(shè)計(jì)文檔對(duì)下級(jí)設(shè)計(jì)文件的管控相似，整車骨架必須確定控制信息的具體內(nèi)容，這類信息是怎樣存在的，依據(jù)怎樣的體制進(jìn)行控制。

（2）骨架模型邏輯必須一致。骨架模型中存在著眾多的平面協(xié)調(diào)、整體架構(gòu)等，這些信息必須繼承相同的信息源，進(jìn)而保證其邏輯一致性。

（3）模型設(shè)計(jì)的更改便捷性。整體設(shè)計(jì)中的些許修改是設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常遇見的問題，高層次上的方案更改必定會(huì)造成整車模型的建造更改，優(yōu)秀的模型是可以更改但不復(fù)雜的，對(duì)大規(guī)模設(shè)計(jì)的修復(fù)思路是明了的。

（三）骨架的整體發(fā)布。構(gòu)建整車骨架的目標(biāo)在于匯總所有車輛的幾何參數(shù)，再把它們遞送給車輛主體、轉(zhuǎn)向器、內(nèi)部裝配、外部裝配的模型設(shè)計(jì)組。再由總工程師構(gòu)建從整車模型到各子系統(tǒng)的骨架模型，整車骨架模型清晰顯示了車體長(zhǎng)度、車輪軸距、車體輪廓、車體重心、門窗規(guī)格、車廂區(qū)域劃分、車頭形狀、空調(diào)管道尺寸、車廂通道規(guī)格等整車參數(shù)，還包括了車輛的動(dòng)態(tài)曲面。將整車設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)利用基準(zhǔn)點(diǎn)、心、面等方式對(duì)各設(shè)計(jì)小組進(jìn)行幾何參數(shù)的發(fā)布。

（四）車體骨架。與整體骨架相比較而言，二級(jí)骨架的建造主要是對(duì)一級(jí)骨架幾何參數(shù)的繼承，并在這個(gè)基礎(chǔ)之上進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)細(xì)化。車體骨架是車輛全部構(gòu)件的載體，因此車體骨架具有非常高的關(guān)聯(lián)性，相對(duì)而言其模塊化程度就比較低，其骨架建造的優(yōu)劣至關(guān)重要，車體骨架在建造的時(shí)候需要考慮以下要素。

（1）需要安排好與內(nèi)外裝構(gòu)架的設(shè)計(jì)連接處，必須協(xié)調(diào)整車結(jié)構(gòu)與內(nèi)外裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員兩者共同關(guān)心的問題，以及今后建造設(shè)計(jì)中可能要重復(fù)調(diào)節(jié)修整的結(jié)構(gòu)和尺寸。

（2）需要控制結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的表達(dá)程度，骨架既不可以太過粗放，也不可以過于展示細(xì)節(jié)。比如在設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，各組件的設(shè)計(jì)人員并沒有全部參加，因而方案策劃人員不適合也很難全面展示出整體的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。

對(duì)軌道交通車輛所進(jìn)行的數(shù)字化樣機(jī)建設(shè)，非常順利地利用整車三維設(shè)計(jì)模型完成了從設(shè)計(jì)理念到各子系統(tǒng)制造方案的設(shè)計(jì)，進(jìn)而獲得了詳細(xì)的工程建設(shè)圖紙和設(shè)計(jì)工序，整體上順應(yīng)了自上而下的設(shè)計(jì)理念。產(chǎn)品設(shè)計(jì)師建設(shè)模型之后，經(jīng)過獲取各方反饋建議之后，推進(jìn)設(shè)計(jì)模型的不管優(yōu)化。進(jìn)而降低設(shè)計(jì)過程中的資源損耗并建造出高品質(zhì)的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹能，馮梅.車下設(shè)備彈性懸掛對(duì)高速客車平穩(wěn)性的影響[J].現(xiàn)代制造工程，2018（3）50.

[2]王濤，古桂茹.載重對(duì)列車車體固有頻率及平穩(wěn)性指標(biāo)的影響[J].機(jī)械，2016（3）：28-33.

[3]李玉翔.鐵道車輛平穩(wěn)性指標(biāo)對(duì)比分析[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2017（5）06.