轨道车辆数字化制造技术平台应用探索

雒少雄

摘要：通过某轨道车辆数字化样机的整体构造、规划工序、车辆各连接处的接合，以及基本软硬件的组成部分。最后建造的数字化样机含有车辆线缆在内的全部空问占有信息、品质高低和电气设备的衔接信息。

关键词：轨道车辆;数字化;建造

轨道客车股份有限公司以动车组、城市轨道车辆、铁路客车三大产品平台为核心，构建了轨道客车新造、检修及运维三大主营业务，是我国大型轨道客车研发、制造、检修及出口基地。中车长客基于新一代信息技术和先进制造技术，以数字化贯通全制造过程，以关键制造环节智能化为核心，以网络互联为支撑，通过智能装备、智能物流、制造执行系统的集成应用，实现了对产品设计、工业布局、工艺设计、生产制造、维修维护的产品全生命周期的优化控制，提升了公司运行质量和效率。

一、轨道车辆建造方案

根据日前的实际情况，运用三维技术来构建轨道车辆的数字化样机，就变成了车辆建造行亚的必经之路。在构建三维车辆模型时，必须对于车辆规划的车辆设计与建造规划，确保车辆模型不会因设计的更改而导致大规模的返工等问题。

（一）建造协调设计平台。可利用常用的各类三维软件建造一个完备的三维协调设计平台，利用严苛的客户权限监管以及模型检测体系，给予设计人员一个协调合作的车辆数字化模型制造空间。同时，根据车辆产品的特性，由信息化机构建设统一的数字模型设计环境，其中包含：三维设计模型、二维绘画模拟以及资料库、标准件库等各类文档，塑造规范的数字模型设计环境，让车辆设计人员可以更好地进行设计和策划。

（二）构建科学的三维设计程序。用三维设计来替换二维设计，工作方式上的转换必定会导致其程序上的变换，解决整车三维设计的重要且关键的任务在于设计出一套比较科学的车辆模拟三维设计程序，摸索出一套符合车辆整车模型设计要求的设计思想和措施。在三维模型的设计过程中，其过程是从上而下的，是逐渐细致化的过程，也是设计信息的逐渐传承和完备的过程。为构建顺应设计思想的三维模拟设训粱已序，需要充分运用所建设的协调设计平台，再加上统一的数字模型设计环境和标准的模型监管，完成车辆子系统模型间的信息传播和体系把控，进而实现从上到下的车辆三维模型设计。

二、轨道车辆数字化设计骨架结构模型实现

（一）骨架结构。设计符合轨道车辆需要的骨架结构，包含骨架层次、重要参考、骨架事项、几何参数等信息，利用骨架来进行整体设计思想从上而下的表达，完成轨道车辆数字化样机的连接性。因此，如何构建科学完备的骨架结构，完成车辆设计参数的递交和表达，以及各子系统模型间的设计联系是车辆模型设计的关键。根据轨道交通车辆的规划特性，设计利用三级骨架结构，来依次把控车辆、大构件和零部件三个層次的信息传播和联系，之所以把骨架结构划分为三个层次，其主要原因是三级骨架结构非常适应轨道车辆的体系区分，同时还适合现行的设计组成，完全符合设计表达的要求并且很简单不繁杂。

（二）骨架的建造。担负各种设施装配和线管依靠的主体，骨架模型往往是精简过的车辆构造模型。轨道交通轨道表面这种具有整体性质的车辆模型基准应当在各层次的装配过程中维持独一性，从而衍生出车顶、横梁中心等部分区域的参照标准。在进行骨架建造时，必须完全考虑今后的更改及修补工作，唯有充足稳定性的数字化样机才可以达到灵活应变的程度。在构建车辆整体骨架模型如下。

（1）依据设计原则构建设计控制。设计控制指的是上级骨架模型对下级骨架模型的管控，与上级设计文档对下级设计文件的管控相似，整车骨架必须确定控制信息的具体内容，这类信息是怎样存在的，依据怎样的体制进行控制。

（2）骨架模型逻辑必须一致。骨架模型中存在着众多的平面协调、整体架构等，这些信息必须继承相同的信息源，进而保证其逻辑一致性。

（3）模型设计的更改便捷性。整体设计中的些许修改是设计过程中经常遇见的问题，高层次上的方案更改必定会造成整车模型的建造更改，优秀的模型是可以更改但不复杂的，对大规模设计的修复思路是明了的。

（三）骨架的整体发布。构建整车骨架的目标在于汇总所有车辆的几何参数，再把它们递送给车辆主体、转向器、内部装配、外部装配的模型设计组。再由总工程师构建从整车模型到各子系统的骨架模型，整车骨架模型清晰显示了车体长度、车轮轴距、车体轮廓、车体重心、门窗规格、车厢区域划分、车头形状、空调管道尺寸、车厢通道规格等整车参数，还包括了车辆的动态曲面。将整车设计数据利用基准点、心、面等方式对各设计小组进行几何参数的发布。

（四）车体骨架。与整体骨架相比较而言，二级骨架的建造主要是对一级骨架几何参数的继承，并在这个基础之上进行相关的设计细化。车体骨架是车辆全部构件的载体，因此车体骨架具有非常高的关联性，相对而言其模块化程度就比较低，其骨架建造的优劣至关重要，车体骨架在建造的时候需要考虑以下要素。

（1）需要安排好与内外装构架的设计连接处，必须协调整车结构与内外装结构设计人员两者共同关心的问题，以及今后建造设计中可能要重复调节修整的结构和尺寸。

（2）需要控制结构细节的表达程度，骨架既不可以太过粗放，也不可以过于展示细节。比如在设计方案的时候，各组件的设计人员并没有全部参加，因而方案策划人员不适合也很难全面展示出整体的设计细节。

对轨道交通车辆所进行的数字化样机建设，非常顺利地利用整车三维设计模型完成了从设计理念到各子系统制造方案的设计，进而获得了详细的工程建设图纸和设计工序，整体上顺应了自上而下的设计理念。产品设计师建设模型之后，经过获取各方反馈建议之后，推进设计模型的不管优化。进而降低设计过程中的资源损耗并建造出高品质的产品。

参考文献：

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