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

1、轉(zhuǎn)向架是高速列車最重要的核心組成部件，其設(shè)計的合理性直接影響高速列車的運行品質(zhì)與安全性。隨著高速列車技術(shù)水平和市場需求個性化、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，將會形成龐大的產(chǎn)品譜系，對現(xiàn)有的高速列車轉(zhuǎn)向架研發(fā)模式提出了挑戰(zhàn);同時高速列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計知識的積累與重用不足，導(dǎo)致設(shè)計反復(fù)和修改過程中存在大量的重復(fù)工作，使研發(fā)的效率低下。針對上述問題，需要不斷提高高速列車轉(zhuǎn)向架的研發(fā)效率來適應(yīng)復(fù)

2、雜多變的市場需求，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，運用這個譜系來加速轉(zhuǎn)向架的研發(fā)過程，即在給定一個需求條件如運用環(huán)境等前提下，選擇已有的譜系節(jié)點進行繼承與設(shè)計變更，選擇相應(yīng)的設(shè)計工具來支持新產(chǎn)品的研發(fā)過程。本文從譜系構(gòu)建、定制設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)方法和原型系統(tǒng)開發(fā)驗證三個方面進行高速列車轉(zhuǎn)向架研究，主要的研究內(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;制定基于產(chǎn)品元模型的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計流程。
　　(3)高速列車轉(zhuǎn)向架概念設(shè)計方案生成
　　在基于產(chǎn)品元模型的高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計流程建立的基礎(chǔ)上，全新定制設(shè)計是面向多樣化、個性化需求驅(qū)動生成其概念設(shè)計方案。建立PDS-Behavior-Structure概念設(shè)計模

5、型及支持概念設(shè)計分析和綜合過程的矢量映射工具;以高速列車基礎(chǔ)制動裝置設(shè)計為實例驗證面向需求驅(qū)動的高速列車轉(zhuǎn)向架概念設(shè)計方案生成方法;基于PDS-Behavior-Structure概念設(shè)計模型及其分解過程，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
　　高速列車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)定制設(shè)計包括需求映射、配置設(shè)計和變型設(shè)計等關(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)計知識提取方法，以高速列車轉(zhuǎn)向架動力學性能設(shè)計知識提取為例驗證方法的正確性和有效性。在配置設(shè)計階段，提出基于產(chǎn)品元模型高速列車轉(zhuǎn)向架的配置設(shè)計方法;在變型設(shè)計階段，提出一種面向需求變化的快速有效的尋找設(shè)計變更路徑的方法，指導(dǎo)產(chǎn)品的變型設(shè)計。
　　(5)高速列車轉(zhuǎn)向架定制設(shè)計原型系統(tǒng)開發(fā)與驗證
　　根據(jù)高速列車轉(zhuǎn)向架產(chǎn)品譜系及定制設(shè)計關(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)計系統(tǒng)，并在某主機廠的設(shè)

7、計研發(fā)部門試運行。首先從整個高速列車的譜系設(shè)計制造一體化平臺技術(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)計系統(tǒng)設(shè)計方法及其主要的關(guān)鍵技術(shù)。最終以某型車轉(zhuǎn)向架的快速設(shè)計為例對高速列車轉(zhuǎn)向架的定制設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用進行實例驗證。
　　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)計研究不僅完善了高速列車轉(zhuǎn)向架研發(fā)設(shè)計技術(shù)體系，并且實現(xiàn)了高速列車轉(zhuǎn)向架設(shè)計知識有效管理以及知識的共享與交流，有助于提升了企業(yè)數(shù)字化設(shè)計與制