面向產品譜系的高速列車轉向架定制設計方法研究.pdf

1、轉向架是高速列車最重要的核心組成部件，其設計的合理性直接影響高速列車的運行品質與安全性。隨著高速列車技術水平和市場需求個性化、多樣化發(fā)展，高速列車轉向架不僅呈現出縱向的單一代系關系，而且開始向橫向的多元化發(fā)展，將會形成龐大的產品譜系，對現有的高速列車轉向架研發(fā)模式提出了挑戰(zhàn);同時高速列車轉向架設計知識的積累與重用不足，導致設計反復和修改過程中存在大量的重復工作，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向架的研發(fā)效率來適應復

2、雜多變的市場需求，因此本文開展面向產品譜系的高速列車轉向架定制設計方法研究，其核心問題是在構建高速列車轉向架產品譜系的基礎上，運用這個譜系來加速轉向架的研發(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)點進行繼承與設計變更，選擇相應的設計工具來支持新產品的研發(fā)過程。本文從譜系構建、定制設計關鍵技術方法和原型系統(tǒng)開發(fā)驗證三個方面進行高速列車轉向架研究，主要的研究內容如下:
　　(1)高速列車轉向架產品譜系構建

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

4、的設計空間，分析提取高速列車轉向架及其模塊元模型的各領域屬性參數，構建產品元模型;結合矢量化和陣列化描述數據結構形成高速列車轉向架產品元模型的矢量陣列表達;制定基于產品元模型的高速列車轉向架定制設計流程。
　　(3)高速列車轉向架概念設計方案生成
　　在基于產品元模型的高速列車轉向架定制設計流程建立的基礎上，全新定制設計是面向多樣化、個性化需求驅動生成其概念設計方案。建立PDS-Behavior-Structure概念設計模

5、型及支持概念設計分析和綜合過程的矢量映射工具;以高速列車基礎制動裝置設計為實例驗證面向需求驅動的高速列車轉向架概念設計方案生成方法;基于PDS-Behavior-Structure概念設計模型及其分解過程，結合黑箱法，構建高速列車轉向架的功能-結構映射分解模型。
　　(4)高速列車轉向架結構定制設計
　　高速列車轉向架結構定制設計包括需求映射、配置設計和變型設計等關鍵步驟。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、高速列車轉向架設計知識提取方法，以高速列車轉向架動力學性能設計知識提取為例驗證方法的正確性和有效性。在配置設計階段，提出基于產品元模型高速列車轉向架的配置設計方法;在變型設計階段，提出一種面向需求變化的快速有效的尋找設計變更路徑的方法，指導產品的變型設計。
　　(5)高速列車轉向架定制設計原型系統(tǒng)開發(fā)與驗證
　　根據高速列車轉向架產品譜系及定制設計關鍵技術，開發(fā)了一套面向產品譜系的高速列車轉向架定制設計系統(tǒng)，并在某主機廠的設

7、計研發(fā)部門試運行。首先從整個高速列車的譜系設計制造一體化平臺技術架構的具體內容開展需求分析，再具體描述高速列車轉向架定制設計系統(tǒng)設計方法及其主要的關鍵技術。最終以某型車轉向架的快速設計為例對高速列車轉向架的定制設計系統(tǒng)的應用進行實例驗證。
　　本文的研究表明，面向產品譜系的高速列車轉向架定制設計研究不僅完善了高速列車轉向架研發(fā)設計技術體系，并且實現了高速列車轉向架設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)數字化設計與制