[发明专利]一种高速列车轮对的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速列车的数字化设计与制造领域，特别是以高速列车设计模型为核心的面向协同的设计制造一体化平台的快速定制设计。

背景技术

随着我国高速列车技术的快速发展，如何运用现有高速列车设计经验和实例知识建立快速响应市场需求变化的高速列车设计模型成为一个亟待解决的问题。高速列车设计模型的信息集成和管理在企业设计与制造中充当重要的角色，对缩短响应市场时间、提高设计效率和准确性具有重要的作用。轮对作为高速列车的核心零部件，然而在现有的高速列车研究领域中，还没有形成一种高速列车轮对设计模型表达与描述的方法，因此需将与高速列车轮对设计相关联的参数集成起来进行设计模型表达与描述。

关于产品设计模型的研究，目前已从面向几何和特征的产品模型发展到集成的产品模型。闫喜强提出了“元模型的复杂产品多学科信息建模方法”，【计算机辅助设计与图形学学报，2013，25(10):1540-1548】，文中采用五元组描述设计元模型；郑荣茂提出了“面向对象元数据技术的产品质量信息描述”，【现代制造工程，2009(6):18-22】，文中基于UML设计面向对象的产品质量元模型，采用XML描述对象元模型的结构；但上述产品设计模型表达与描述方法缺乏对已有设计经验和知识的重用，没有对设计模型中参数的重要程度进行序列化描述，致使众多的参数处于一种无序的状态，影响设计效率；同时没有充分反映出设计模型中参数之间的映射关系，致使设计过程的相关参数处于一种无向的状态，无法体现设计参数与设计目标间的关联关系，难以实现一致性映射。

针对于高速列车轮对这种典型的复杂机械产品，需要建立一种具有参数一致性、结构分层次的产品设计模型，以一种有序和有向的表达与描述方式，来反映高速列车轮对设计过程中复杂的参数信息及其关联关系。然而，现有的设计模型和描述方法无法解决这一问题，为此，有必要对高速列车轮对参数设计模型的矢量阵列进行研究创新。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速列车轮对的建模方法，它能有效地实现高速列车轮对参数设计模型的参数有序有向表达，为高速列车轮对的设计提供了更准确的方法和模型，进而将高速列车已有的设计知识的重用和快速响应客户需求提供技术支持。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：具体过程如下：

一种高速列车轮对的建模方法，采用映射、集成、矢量、阵列综合的方式实现，首先，将高速列车轮对所有的属性参数分类归纳为需求元参数、功能元参数、性能元参数、结构元参数、接口元参数、关系元参数，通过对所述各元参数的分析和提取，构建高速列车轮对的各元参数设计模型；

其次，利用矢量阵列对高速列车轮对的各元参数设计模型进行描述，包括四个步骤：

第一、各元参数初始化：将高速列车轮对的各元参数设计模型中的各元参数初始化为对应的各元参数数组；

第二、各元参数数组序列化：对高速列车轮对的各元参数设计模型阵列化描述，除关系元参数外的各元参数数组，按各元参数的重要度降序排列并转化为有权值的序列化数组；

第三、关系元参数转化为关系矩阵：对高速列车轮对的各元参数设计模型矢量化描述，将模型中结构元参数、功能元参数、性能元参数、接口元参数和需求元参数之间的映射关系作为关系元参数转化为关系矩阵，利用有向边作为映射关系的载体，以矢量图描述高速列车轮对设计模型参数之间的映射方向；

第四、环状多边形矢量阵列描述：结合高速列车轮对的各元参数设计模型的矢量化和阵列化描述，采用环状多边形数据结构构造高速列车轮对的矢量阵列；

最后，对于整个高速列车车轮而言，每一个结构的层级对象均采用这一过程进行矢量阵列描述，层级对象之间通过关系元参数将各个环状多边形矢量阵列结合形成最终的高速列车轮对的矢量阵列描述。

本发明与现有技术相比的优点与效果：

(1)实现了高速列车轮对的抽象化和参数化表达

在现有的高速列车研究领域中，还没有形成一种高速列车轮对设计模型参数化表达与抽象化描述的方法。因此，需将与高速列车轮对设计相关联的参数集成起来进行设计模型表达与描述，过程复杂而效率低下。本发明根据高速列车轮对实例设计过程，分别提取各型高速列车轮对的属性信息建立高速列车轮对参数设计模型，以实现高速列车轮对的抽象化和参数化表达。

(2)实现了高速列车轮对设计参数的有序和有向的表达