軌道車輛數字化制造技術平臺應用探索

雒少雄

摘要：通過某軌道車輛數字化樣機的整體構造、規劃工序、車輛各連接處的接合，以及基本軟硬件的組成部分。最后建造的數字化樣機含有車輛線纜在內的全部空問占有信息、品質高低和電氣設備的銜接信息。

關鍵詞：軌道車輛;數字化;建造

軌道客車股份有限公司以動車組、城市軌道車輛、鐵路客車三大產品平臺為核心，構建了軌道客車新造、檢修及運維三大主營業務，是我國大型軌道客車研發、制造、檢修及出口基地。中車長客基于新一代信息技術和先進制造技術，以數字化貫通全制造過程，以關鍵制造環節智能化為核心，以網絡互聯為支撐，通過智能裝備、智能物流、制造執行系統的集成應用，實現了對產品設計、工業布局、工藝設計、生產制造、維修維護的產品全生命周期的優化控制，提升了公司運行質量和效率。

一、軌道車輛建造方案

根據日前的實際情況，運用三維技術來構建軌道車輛的數字化樣機，就變成了車輛建造行亞的必經之路。在構建三維車輛模型時，必須對于車輛規劃的車輛設計與建造規劃，確保車輛模型不會因設計的更改而導致大規模的返工等問題。

（一）建造協調設計平臺。可利用常用的各類三維軟件建造一個完備的三維協調設計平臺，利用嚴苛的客戶權限監管以及模型檢測體系，給予設計人員一個協調合作的車輛數字化模型制造空間。同時，根據車輛產品的特性，由信息化機構建設統一的數字模型設計環境，其中包含：三維設計模型、二維繪畫模擬以及資料庫、標準件庫等各類文檔，塑造規范的數字模型設計環境，讓車輛設計人員可以更好地進行設計和策劃。

（二）構建科學的三維設計程序。用三維設計來替換二維設計，工作方式上的轉換必定會導致其程序上的變換，解決整車三維設計的重要且關鍵的任務在于設計出一套比較科學的車輛模擬三維設計程序，摸索出一套符合車輛整車模型設計要求的設計思想和措施。在三維模型的設計過程中，其過程是從上而下的，是逐漸細致化的過程，也是設計信息的逐漸傳承和完備的過程。為構建順應設計思想的三維模擬設訓粱已序，需要充分運用所建設的協調設計平臺，再加上統一的數字模型設計環境和標準的模型監管，完成車輛子系統模型間的信息傳播和體系把控，進而實現從上到下的車輛三維模型設計。

二、軌道車輛數字化設計骨架結構模型實現

（一）骨架結構。設計符合軌道車輛需要的骨架結構，包含骨架層次、重要參考、骨架事項、幾何參數等信息，利用骨架來進行整體設計思想從上而下的表達，完成軌道車輛數字化樣機的連接性。因此，如何構建科學完備的骨架結構，完成車輛設計參數的遞交和表達，以及各子系統模型間的設計聯系是車輛模型設計的關鍵。根據軌道交通車輛的規劃特性，設計利用三級骨架結構，來依次把控車輛、大構件和零部件三個層次的信息傳播和聯系，之所以把骨架結構劃分為三個層次，其主要原因是三級骨架結構非常適應軌道車輛的體系區分，同時還適合現行的設計組成，完全符合設計表達的要求并且很簡單不繁雜。

（二）骨架的建造。擔負各種設施裝配和線管依靠的主體，骨架模型往往是精簡過的車輛構造模型。軌道交通軌道表面這種具有整體性質的車輛模型基準應當在各層次的裝配過程中維持獨一性，從而衍生出車頂、橫梁中心等部分區域的參照標準。在進行骨架建造時，必須完全考慮今后的更改及修補工作，唯有充足穩定性的數字化樣機才可以達到靈活應變的程度。在構建車輛整體骨架模型如下。

（1）依據設計原則構建設計控制。設計控制指的是上級骨架模型對下級骨架模型的管控，與上級設計文檔對下級設計文件的管控相似，整車骨架必須確定控制信息的具體內容，這類信息是怎樣存在的，依據怎樣的體制進行控制。

（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調、整體架構等，這些信息必須繼承相同的信息源，進而保證其邏輯一致性。

（3）模型設計的更改便捷性。整體設計中的些許修改是設計過程中經常遇見的問題，高層次上的方案更改必定會造成整車模型的建造更改，優秀的模型是可以更改但不復雜的，對大規模設計的修復思路是明了的。

（三）骨架的整體發布。構建整車骨架的目標在于匯總所有車輛的幾何參數，再把它們遞送給車輛主體、轉向器、內部裝配、外部裝配的模型設計組。再由總工程師構建從整車模型到各子系統的骨架模型，整車骨架模型清晰顯示了車體長度、車輪軸距、車體輪廓、車體重心、門窗規格、車廂區域劃分、車頭形狀、空調管道尺寸、車廂通道規格等整車參數，還包括了車輛的動態曲面。將整車設計數據利用基準點、心、面等方式對各設計小組進行幾何參數的發布。

（四）車體骨架。與整體骨架相比較而言，二級骨架的建造主要是對一級骨架幾何參數的繼承，并在這個基礎之上進行相關的設計細化。車體骨架是車輛全部構件的載體，因此車體骨架具有非常高的關聯性，相對而言其模塊化程度就比較低，其骨架建造的優劣至關重要，車體骨架在建造的時候需要考慮以下要素。

（1）需要安排好與內外裝構架的設計連接處，必須協調整車結構與內外裝結構設計人員兩者共同關心的問題，以及今后建造設計中可能要重復調節修整的結構和尺寸。

（2）需要控制結構細節的表達程度，骨架既不可以太過粗放，也不可以過于展示細節。比如在設計方案的時候，各組件的設計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計細節。

對軌道交通車輛所進行的數字化樣機建設，非常順利地利用整車三維設計模型完成了從設計理念到各子系統制造方案的設計，進而獲得了詳細的工程建設圖紙和設計工序，整體上順應了自上而下的設計理念。產品設計師建設模型之后，經過獲取各方反饋建議之后，推進設計模型的不管優化。進而降低設計過程中的資源損耗并建造出高品質的產品。

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