基于Unity3D的軌道車輛軸重輪重偏差計算軟件開發(fā)及應用

趙明慧

摘 要：隨著現(xiàn)代城市軌道交通的快速發(fā)展，城軌車輛應具備高安全性、高可靠性、高載客量、低能耗等特點。車輛重量作為城軌車輛的重要參數(shù)，直接決定著城軌車輛的碰撞性能、載客能力、動力學性能、牽引制動性能、能耗及車輛使用壽命等各項關鍵性能指標。本文探討了城軌車輛軸重偏差和輪重偏差的計算方法，并利用Unity3D開發(fā)計算軟件以提高效率和計算的準確性。

關鍵詞：軌道車輛;軸重偏差;輪重偏差;Unity3D

1 研究背景

軸重平衡偏差（下文簡稱軸重偏差）和輪重平衡偏差（下文簡稱輪重偏差）應滿足標準GB/T7928《地鐵車輛通用技術條件》和GB50157《地鐵設計規(guī)范》的規(guī)定。車輛軸重和輪重偏差計算與控制是城軌車輛設計的重要基礎工作。本文利用Unity3D開發(fā)專用的車輛軸重和輪重偏差計算軟件，以提高工作效率和準確性。

2 軸重、輪重偏差計算方法

2.1 建立車輛整體座標系與轉向架重心坐標系（如圖1所示）

說明：X、Y、Z——車體中心坐標系（以車體縱、橫中心線交點在軌面上的投影為原點）。

u、v、w——轉向架中心坐標系（以轉向架中心在軌面上的投影為原點）。

2.2 車輛方位和車軸編號如圖2所示

2.3 計算符號如表1所示

2.4 計算公式

2.4.1 軸重計算

2.4.2 輪重計算

（1）車輛A側：

（2）車輛B側：

2.5 軸重偏差與輪重偏差計算

軸重與兩側輪重分別計算出來以后，與平均值比較計算出偏差率。

平均軸重計算：

軸重偏差率百分比：

同一輪對輪重差異百分比：

3 軟件開發(fā)思路

3.1 開發(fā)目的

軸重、輪重偏差為車輛整體性能的一個關鍵指標，為提高效率和計算的準確性，通過Unity3D軟件設計了一個平臺計算軌道車輛的軸重、輪重偏差。

3.2 具體步驟

新建一個“重量重心表”界面，創(chuàng)建UI（Text/Button）打開存儲了將這個Excel文件添加到Unity項目目錄中（這里添加到了根目錄）。

具體地，把腳本Test綁定到UI上并運行程序，然后在Console中成功看到打印出了Excel表格內的全部內容，定義新建的按鈕變量。

在得到所需的數(shù)據(jù)后，再新建兩個界面，使用UGUI做一個大概的樣式。新建一個CalculateTool腳本并且掛在場景中的任何一個物體上，定義新建的按鈕變量，所得的數(shù)據(jù)以UI格式保存。編輯軸重與輪重計算公式，拖動變量將其與UI（Text＼Button）綁定。就此我們得到了根據(jù)車體重量、中心表以及軸重、輪重公式所得到的軸重、輪重。

根據(jù)軸重、輪重計算各自的偏差率與前面的方法類似，再創(chuàng)建兩個界面求解軸重、輪重的偏差率，新建腳本，定義按鈕變量，編輯偏差計算公式，拖動變量將其與UI（Text＼Button）綁定。按下定義完成的“計算偏差”按鈕，即得到所求車型的軸重、輪重偏差率，再利用EPPlus插件將所求結果寫入Excel。

4 應用實例

4.1 某地鐵三號線項目的基本情況

該地鐵三號線運營初期采用三輛編組列車，三輛編組分別為DM1車（帶司機室動車）、T車（拖車）、M2車（不帶司機室動車），本文以DM1車為具體實例，通過軟件計算軸重、輪重偏差率。

4.2 計算結果

（1）DM1車軸重差異百分比計算。車軸負重（最大不超過162 kN）和差異率（≦1.4%）計算結果如圖3所示。

（2）車輪負重和同軸車輪差異百分比（≦±2.4%）如圖4所示。

5 結論

本文開發(fā)的軟件能對車輛設計過程的重量參數(shù)進行有效計算，與實際情況偏差較小，滿足相關標準要求。這為車輛的輕量化設計及整車性能優(yōu)化提供了準確的基礎數(shù)據(jù)支持，對研發(fā)出具有高安全性、高可靠性、高載客量、高節(jié)能性的城市軌道車輛具有重要意義。

參考文獻：

[1]楊懷生，尚歌.城市軌道車輛重量管理、計算及測定方法[J].中國設備工程，2020（22）：31-32.

[2]劉永梅.機車重心計算與測定方法[J].機車電傳動，2006（6）：1-3.