面向產(chǎn)品譜系的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向架是高速列車最重要的核心組成部件，其設(shè)計(jì)的合理性直接影響高速列車的運(yùn)行品質(zhì)與安全性。隨著高速列車技術(shù)水平和市場(chǎng)需求個(gè)性化、多樣化發(fā)展，高速列車轉(zhuǎn)向架不僅呈現(xiàn)出縱向的單一代系關(guān)系，而且開始向橫向的多元化發(fā)展，將會(huì)形成龐大的產(chǎn)品譜系，對(duì)現(xiàn)有的高速列車轉(zhuǎn)向架研發(fā)模式提出了挑戰(zhàn);同時(shí)高速列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)知識(shí)的積累與重用不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)反復(fù)和修改過(guò)程中存在大量的重復(fù)工作，使研發(fā)的效率低下。針對(duì)上述問題，需要不斷提高高速列車轉(zhuǎn)向架的研發(fā)效率來(lái)適應(yīng)復(fù)

2、雜多變的市場(chǎng)需求，因此本文開展面向產(chǎn)品譜系的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)方法研究，其核心問題是在構(gòu)建高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品譜系的基礎(chǔ)上，運(yùn)用這個(gè)譜系來(lái)加速轉(zhuǎn)向架的研發(fā)過(guò)程，即在給定一個(gè)需求條件如運(yùn)用環(huán)境等前提下，選擇已有的譜系節(jié)點(diǎn)進(jìn)行繼承與設(shè)計(jì)變更，選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)工具來(lái)支持新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程。本文從譜系構(gòu)建、定制設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)方法和原型系統(tǒng)開發(fā)驗(yàn)證三個(gè)方面進(jìn)行高速列車轉(zhuǎn)向架研究，主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品譜系構(gòu)建

3、　　在高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品共性技術(shù)和適應(yīng)性技術(shù)特征分析的基礎(chǔ)上，借鑒譜系生物遺傳學(xué)定義，給出產(chǎn)品譜系的定義，并明確與其密切相關(guān)概念之間的區(qū)別與聯(lián)系?；谧V系學(xué)的思想，提出產(chǎn)品譜系的構(gòu)建與描述方法。從高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品需求譜系、演化譜系和特征譜系三個(gè)維度構(gòu)建高速列車轉(zhuǎn)向架譜系信息圖表。
　　(2)面向產(chǎn)品譜系的高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品元模型構(gòu)建
　　在高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品譜系構(gòu)建的基礎(chǔ)上，給出產(chǎn)品元模型定義及建模流程;建立高速列車轉(zhuǎn)向架

4、的設(shè)計(jì)空間，分析提取高速列車轉(zhuǎn)向架及其模塊元模型的各領(lǐng)域?qū)傩詤?shù)，構(gòu)建產(chǎn)品元模型;結(jié)合矢量化和陣列化描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形成高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品元模型的矢量陣列表達(dá);制定基于產(chǎn)品元模型的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)流程。
　　(3)高速列車轉(zhuǎn)向架概念設(shè)計(jì)方案生成
　　在基于產(chǎn)品元模型的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)流程建立的基礎(chǔ)上，全新定制設(shè)計(jì)是面向多樣化、個(gè)性化需求驅(qū)動(dòng)生成其概念設(shè)計(jì)方案。建立PDS-Behavior-Structure概念設(shè)計(jì)模

5、型及支持概念設(shè)計(jì)分析和綜合過(guò)程的矢量映射工具;以高速列車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為實(shí)例驗(yàn)證面向需求驅(qū)動(dòng)的高速列車轉(zhuǎn)向架概念設(shè)計(jì)方案生成方法;基于PDS-Behavior-Structure概念設(shè)計(jì)模型及其分解過(guò)程，結(jié)合黑箱法，構(gòu)建高速列車轉(zhuǎn)向架的功能-結(jié)構(gòu)映射分解模型。
　　(4)高速列車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)定制設(shè)計(jì)
　　高速列車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)定制設(shè)計(jì)包括需求映射、配置設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)等關(guān)鍵步驟。在需求映射階段需要映射規(guī)則支持，提出基于粗糙集理論的

6、高速列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)知識(shí)提取方法，以高速列車轉(zhuǎn)向架動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)知識(shí)提取為例驗(yàn)證方法的正確性和有效性。在配置設(shè)計(jì)階段，提出基于產(chǎn)品元模型高速列車轉(zhuǎn)向架的配置設(shè)計(jì)方法;在變型設(shè)計(jì)階段，提出一種面向需求變化的快速有效的尋找設(shè)計(jì)變更路徑的方法，指導(dǎo)產(chǎn)品的變型設(shè)計(jì)。
　　(5)高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)開發(fā)與驗(yàn)證
　　根據(jù)高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品譜系及定制設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了一套面向產(chǎn)品譜系的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并在某主機(jī)廠的設(shè)

7、計(jì)研發(fā)部門試運(yùn)行。首先從整個(gè)高速列車的譜系設(shè)計(jì)制造一體化平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)的具體內(nèi)容開展需求分析，再具體描述高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及其主要的關(guān)鍵技術(shù)。最終以某型車轉(zhuǎn)向架的快速設(shè)計(jì)為例對(duì)高速列車轉(zhuǎn)向架的定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。
　　本文的研究表明，面向產(chǎn)品譜系的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計(jì)研究不僅完善了高速列車轉(zhuǎn)向架研發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)體系，并且實(shí)現(xiàn)了高速列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)知識(shí)有效管理以及知識(shí)的共享與交流，有助于提升了企業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)與制