CN106250620A - 轨道车辆车体设计方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种轨道车辆车体设计方法及装置。其中，轨道车辆车体设计方法，包括以下步骤：根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。轨道车辆车体设计装置，用于实现上述轨道车辆车体设计方法，包括：车体轮廓生成模块、车体型材断面生成模块、车体三维模型生成模块。本发明提供的轨道车辆车体设计方法及装置，通过参数化的方法生成车体三维模型，提高了设计的效率，减少了设计时间，节省了设计成本。

Description

轨道车辆车体设计方法及装置

技术领域

本发明涉及一种轨道车辆车体设计方法及装置，属于轨道车辆制造领域。

背景技术

近年来轨道交通事业快速发展，不同线路、不同速度、不同区域以及不同需求需要不同类型的轨道车辆，这就要求设计人员更快的进行轨道车辆车体的设计。但是，现有的轨道车辆车体设计需要在不同的设计软件中分段独立设计，只能单向进行，无法进行协同设计，严重影响了车体设计的效率。以铝合金车体为例，其首先需要在AutoCAD绘出车体轮廓，再在绘制好的车体轮廓的基础上画出型材断面，然后将画好的型材断面导入三维软件中进行三维建模。但是，上述从车体轮廓到三维建模的每一步都是不可逆的，也即如果在三维建模的过程中发现需要修改车体轮廓则只能重新进行设计，这极大的增加了设计的难度、降低了设计的效率、延长了设计的时间。

发明内容

本发明提供一种轨道车辆车体设计方法及装置，以解决现有技术中轨道车辆车体设计方法效率低的技术问题。

第一方面，提供一种轨道车辆车体设计方法，包括以下步骤：根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面包括：调整单段型材的长度；所述单段型材包括：圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁、侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材中的至少一种。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，调整单段型材的长度包括：调整所述单段型材到车体的距离；所述单段型材包括：圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁中的至少一种。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，调整单段型材的长度还包括：调整所述单段型材到轨面的距离；所述单段型材包括：侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材中的至少一种。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，还包括：根据所述单段型材的型材轮廓的参数、C型槽参数、焊接接头类型和筋板参数生成相应的单段型材断面。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，所述型材轮廓的参数包括：内壁厚度、型材宽度、插头类型及尺寸和过线孔尺寸中的至少一种；所述C型槽参数包括：数量、类型和位置中的至少一种；所述筋板参数包括：数量、厚度和位置中的至少一种。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面还包括：对所述单段型材中的选定结构进行替换，所述单段型材包括车顶边梁型材。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，还包括：在所述车体三维模型上生成相应的开口；所述开口包括电气铝合金框架切口、回风口、送风口、废排框切口、门口、手动解锁安装孔、窗口中的至少一种。

上述轨道车辆车体设计方法的进一步改进，所述车体轮廓参数还包括：底架边梁到轨面的高度、底架到轨面的高度、底架边梁到车体中心的距离、车体高度、车体中心到站台的距离。

第二方面，提供一种轨道车辆车体设计装置，用于实现上述轨道车辆车体设计方法，包括：车体轮廓生成模块，用于根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；车体型材断面生成模块，用于在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；车体三维模型生成模块，用于根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。

本发明提供的轨道车辆车体设计方法及装置，通过参数化的方法生成车体三维模型，提高了设计的效率，减少了设计时间，节省了设计成本。并且，在设计中无需进行设计软件的切换，并且在设计的过程中可以随时通过修改参数的方式对设计内容进行修改，既简单又方便。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的轨道车辆车体设计方法流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的车体轮廓示意图；

图3为本发明实施例一提供的车体型材断面示意图；

图4为本发明实施例一提供的单段型材断面示意图；

图5为本发明实施例一提供的车顶边梁型材示意图；

图6为本发明实施例一提供的车体三维模型示意图；

图7为本发明实施例二提供的轨道车辆车体设计装置的结构示意图。

图中：

101、车体弧度； 102、车体角度；

103、车体宽度； 104、底架到轨面高度；

105、底架边梁到轨面高度； 106、底架边梁到车体中心距离；

107、车体高度； 108、车体中心；

109、轨面； 110、底架；

111、底架边梁； 112、车体中心到站台距离；

113、站台； 114、圆顶中部型材；

115、第一圆顶型材； 116、第二圆顶型材；

117、车顶边梁型材； 118、地板中部型材；

119、第一地板型材； 120、第二地板型材；

121、侧墙窗上型材； 122、侧墙窗间型材；

123、侧墙窗下型材； 124、侧墙下部型材；

125、型材轮廓； 126、C型槽；

127、焊接接头； 128、筋板；

129、雨檐； 130、车顶部位；

131、端墙部位； 132、侧墙部位；

133、底架部位； 134、电气铝合金框架切口；

135、回风口； 136、送风口；

137、废排框切口； 138、门口；

139、手动解锁安装孔； 140、窗口；

201、车体轮廓生成模块； 202、车体型材断面生成模块；

203、车体三维模型生成模块； 204、开口生成模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

实施例一

本实施例提供一种轨道车辆车体设计方法，用于直接进行轨道车辆车体的三维模型设计，而无需在多个设计软件中切换，从而提高了设计效率，简化了设计操作的难度。

图1为本实施例提供的轨道车辆车体设计方法流程示意图；图2为本实施例提供的车体轮廓示意图；图3为本实施例提供的车体型材断面示意图；图4为本实施例提供的单段型材断面示意图；图5为本实施例提供的车顶边梁型材示意图；图6为本实施例提供的车体三维模型示意图。

如图1所示，本实施例提供轨道车辆车体设计方法，包括以下步骤：

S101、根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓。

具体的，车体轮廓参数可以通过用户输入，或者从存储数据中直接读取。例如，如图2所示，通过包括车体宽度103、车体高度107、车体角度102和车体弧度101在内的车体轮廓参数就可以得到一个初步的车体轮廓，从而可以减少设计人员绘制车体轮廓的时间，提高设计的效率，节省设计成本。

进一步，车体轮廓参数还可以包括底架边梁到轨面的高度105、底架到轨面的高度104、底架边梁到车体中心的距离106、车体中心到站台的距离112，其中，图2中还示出了底架110和站台113。随着车体轮廓参数内容的增多，生成的车体轮廓细节也越来越丰富，也就越来越符合最终成品的要求，需要设计人员进行修改或者调整的特征也会逐渐减小，从而可以极大的提高车体轮廓的设计效率以节省车体的设计时间和设计成本。

当然，可以理解的是，车体轮廓在生成时也包含对线条的几何约束关系，例如对于线与线之间的平行关系的约束，线与圆弧之间相切关系的约束，以及圆弧与圆弧之间相切关系的约束等，从而获得更加符合设计要求的车体轮廓细节以减少后续调整或者加工的工作量，以降低设计人员的劳动强度。

S102、在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面。

具体的，可以通过现有的方法来生成车体型材断面，比如，直接绘制。优选地，可以首先调整单段型材的长度；所述单段型材包括：圆顶中部型材114、第一圆顶型材115、第二圆顶型材116、车顶边梁型材117、地板中部型材118、第一地板型材119、第二地板型材120、底架边梁111、侧墙窗上型材121、侧墙窗间型材122、侧墙窗下型材123、侧墙下部型材124中的至少一种。

具体的，如图3所示，调整单段型材的长度可以通过设计人员生动调整的方式进行。优选地，通过调整所述单段型材到车体中心或轨面的距离来调整单段型材的长度。具体来说，可以通过调整圆顶中部型材114、第一圆顶型材115、第二圆顶型材116、车顶边梁型材117、地板中部型材118、第一地板型材119、第二地板型材120、底架边梁111到车体中心108的距离；也可以通过调整侧墙窗上型材121、侧墙窗间型材122、侧墙窗下型材123、侧墙下部型材124到轨面109的距离；还可以通过同时调整上述不同单段型材到车体中心的距离以及不同单段型材到轨面的距离来调整单段型材的长度。而且，通过调整各单段型材到车体中心108或轨面109的距离来调整各单段型材的长度由于各单段型材之间有相应的几何约束关系，从而可以避免对每一个单段型材都必须单独进行调整的弊端，也即通过本实施例的方法可以同时调整相邻的两段或多段型材长度，调整质量更为直观准确。

其次，根据单段型材的型材轮廓的参数、C型槽参数、焊接接头类型和筋板参数生成相应的单段型材断面。

具体的，如图4所示，型材轮廓125的参数可以包括：内壁厚度、型材宽度、插头类型及尺寸和过线孔尺寸中的至少一种。此外，在某些车体设计中，型材轮廓的参数还可以包括其他不属于C型槽、焊接接头、筋板的特征参数。当然，优选地，型材轮廓125的参数包括上述所有内容，从而可以避免通过型材轮廓125的参数生成型材轮廓125后还需要对型材轮廓125进行大量的调整和修订，从而提高设计效率，节省设计时间和设计成本。

C型槽可以包括：数量、类型、位置中的至少一种。此外，由于轨道车辆上使用的C型槽类型比较固定，因此，还可以直接将C型槽建模以后进行储存，从而在生成单段型材断面时直接按照需要从模型库中调取相应类型的C型槽126即可，这样可以简化参数的输入量，提高设计的效率，并节省设计的时间，而且还能提高设计的质量。当然，如果需要新的C型槽126，也可以重新使用参数建立一个新的C型槽模型，并且还可以将新建立的C型槽模型存储在模型库中以备下一次设计时使用。这样随着设计数量的增加，模型库中C型槽126的数量也在增加，能够直接调取的C型槽126越来越多，从而可以避免过多的重复设计，提高设计效率。总的来说，就是通过C型槽126参数建立C型槽126的步骤包括：新建C型槽模型，调取C型槽模型和存储C型槽模型。

焊接接头127的类型可以包括A型焊接接头、B型焊接接和搅拌摩擦焊接接头中的至少一种。

筋板128要是用于保证车体强度、降低车体型材的重量、保证C型槽位置承载强度等。筋板128的参数可以包括数量、厚度和位置中的至少一种。具体在通过筋板参数生成筋板时可以首先建立筋板模型再使用该筋板模型，当然也包括将该筋板模型存储在模型库中以备以后的设计时使用；也可以直接从模型库中调取已有的筋板模型使用。需要说明的是新建筋板模型非常适用于需要对型材进行增强而需要单独添加筋板的情形。更具体的，现在轨道车辆的筋板128主要的排布方式有三角形、矩形或者梯形。在实际生成筋板128时，为了简化生成操作的流程和难度，可以先按照梯形结构将筋板均匀排布在型材的型腔中，每两段型材做为一个周期，为每段型材预设八个周期筋板，并且将筋板128的周期数量、位置设置成可输入或者可获取的参数。将上述通过参数化定义的梯形排布的筋板特征内嵌到型材特征的自由排布方式中，通过将自由排布方式参数化即可实现三角形、矩形等其他排布方式。

再次，对选定的单段型材进行替换，所述单段型材包括车顶边梁型材。

具体的，如图5所示，由于一些单段型材中存在特殊结构，而在生成单段型材的同时通过参数化来同时创建这些特殊结构非常的困难，例如车顶边梁的雨檐129的结构会随着不同的车体发生很大变化。因此，可以单独创建这些特殊结构的型材，然后替换掉单段型材中生成的相应结构的型材。例如，可以在每次创建这些特殊结构的型材模型时将其存储在模型库中，从而在下次需要使用时从模型库中直接调用以减少重复设计，进而提高设计效率、节省设计时间并降低设计成本。

当然，上述调整单段型材长度、生成单段型材断面以及对选定的单段型材进行替换的顺序并不是必要的限制，在实际设计轨道车辆车体的过程中可以根据实际需要对顺序进行必要调整，这也应该视为在本申请的保护范围以内。

S103、根据包括车顶部位130、端墙部位131、侧墙部位132、底架部位133的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。

具体的，如图6所示，在车体轮廓及车体型材断面设计完成后，利用车体型材断面通过控制侧墙部位132、车顶部位130、底架部位133、端墙部位131的长度作为参数从而生成车体的三维模型。当然，在具体控制时，还可以同时控制车体中的其他组件。以上创建过程和方法可以直接使用现有的设计方法，在此，不做过多的赘述，本领域技术人员可以参照现有的方法进行。

本实施例的轨道车辆车体设计方法，通过参数化的方法生成车体三维模型，提高了设计的效率，减少了设计时间，节省了设计成本。并且，在设计中无需进行设计软件的切换，并且在设计的过程中可以随时通过修改参数的方式对设计内容进行修改，既简单又方便。

进一步，还可以包括以下步骤：

S104、在所述车体三维模型上生成相应的开口；所述开口包括电气铝合金框架切口、回风口、送风口、废排框切口、门口、手动解锁安装孔、窗口中的至少一种。

具体的，可以利用现有技术中的设计方法在车体三维模型中设计出电气铝合金框架切口134、回风口135、送风口136、废排框切口137、门口138、手动解锁安装孔139、窗口140，当然还可以包括座椅孔、套筒安装孔、水管安装座开孔、底架方孔、废排孔、双层圆孔、蹲便卫生间孔、多边形孔加工等以及它们的设置位置。当然，上述过程也可以通过参数化的方式实现，而且还可以将创建好的各种模型存储到模型库中以备以后调用，或者还可以通过将之前设计好的相应模型从模型库中调出并直接应用到已经生成的车体三维模型上从而减少设计时间，提高设计效率。

实施例二

本实施例提供一种轨道车辆车体设计装置，用于直接进行轨道车辆车体的三维模型设计，而无需在多个设计软件中切换，从而提高了设计效率，简化了设计操作的难度。图7为本实施例提供的轨道车辆车体设计装置结构示意图。

如图7所示，本实施例提供的车辆车体设计装置，用于实现上述轨道车辆车体设计方法，包括：

车体轮廓生成模块201，用于根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；

车体型材断面生成模块202，用于在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；

车体三维模型生成模块203，用于根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。

具体的，轨道车辆车体设计装置可以整体上是一个软件程序，这个软件程序可以是安装在计算机或者是存储在服务器上，也可以是固化在一个可读存储介质上，例如U盘或者光盘。当然，上述轨道车辆车体装置中的车体轮廓生成模块201、车体型材断面生成模块202和车体三维模型生成模块203也可以各自是一个完整的子程序，从而可以将这三个模块分别进行存放或者提供给使用者，其存储方式可以是可读存储介质或者是服务器。

本实施例的轨道车辆车体设计装置，通过参数化的方法生成车体三维模型，提高了设计的效率，减少了设计时间，节省了设计成本。并且，在设计中无需进行设计软件的切换，并且在设计的过程中可以随时通过修改参数的方式对设计内容进行修改，既简单又便于使用和携带。

进一步，车体型材断面生成模块可以包括：

单段型材长度调整子模块，用于调整单段型材的长度；所述单段型材包括：圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁、侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材中的至少一种。具体的，调整单段型材的长度包括：调整所述单段型材到车体的距离，或调整所述单段型材到轨面的距离，当然，也可以同时调整单段型材到车体和轨面的距离。更具体的，是调整圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁到车体的距离，侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材到轨面的距离。

单段型材断面生成子模块，用于根据所述单段型材的型材轮廓参数、C型槽参数、焊接接头类型和筋板参数生成相应的单段型材断面。其中，所述型材轮廓参数包括：内壁厚度、型材宽度、插头类型及尺寸和过线孔尺寸中的至少一种；所述C型槽参数包括：数量、类型和位置中的至少一种；所述焊接接头类型包括：A型焊接接头、B型焊接接和搅拌摩擦焊接接头中的至少一种；所述筋板参数包括：数量、厚度和位置中的至少一种。

特殊结构替换子模块，用于对所述单段型材中的选定结构进行替换，所述单段型材包括车顶边梁型材。

更进一步，该轨道车辆车体设计装置还包括：

开口生成模块204，用于在所述车体三维模型上生成相应的开口；所述开口包括电气铝合金框架切口、回风口、送风口、废排框切口、门口、手动解锁安装孔、窗口中的至少一种。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本发明已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种轨道车辆车体设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；

在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；

根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面包括：

调整单段型材的长度；所述单段型材包括：圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁、侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，调整单段型材的长度包括：

调整所述单段型材到车体的距离；所述单段型材包括：圆顶中部型材、第一圆顶型材、第二圆顶型材、车顶边梁型材、地板中部型材、第一地板型材、第二地板型材、底架边梁中的至少一种。

4.根据权利要求2所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，调整单段型材的长度还包括：

调整所述单段型材到轨面的距离；所述单段型材包括：侧墙窗上型材、侧墙窗间型材、侧墙窗下型材、侧墙下部型材中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，还包括：

根据所述单段型材的型材轮廓的参数、C型槽参数、焊接接头类型和筋板参数生成相应的单段型材断面。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，

所述型材轮廓的参数包括：内壁厚度、型材宽度、插头类型及尺寸和过线孔尺寸中的至少一种；

所述C型槽参数包括：数量、类型和位置中的至少一种；

所述筋板参数包括：数量、厚度和位置中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面还包括：

对所述单段型材中的选定结构进行替换，所述单段型材包括车顶边梁型材。

8.根据权利要求1所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，还包括：

在所述车体三维模型上生成相应的开口；所述开口包括电气铝合金框架切口、回风口、送风口、废排框切口、门口、手动解锁安装孔、窗口中的至少一种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，所述车体轮廓参数还包括：

底架边梁到轨面的高度、底架到轨面的高度、底架边梁到车体中心的距离、车体高度、车体中心到站台的距离。

10.一种轨道车辆车体设计装置，用于实现权利要求1-9任一项所述的轨道车辆车体设计方法，其特征在于，包括：

车体轮廓生成模块，用于根据包括车体宽度、车体高度、车体角度和车体弧度在内的车体轮廓参数生成车体轮廓；

车体型材断面生成模块，用于在所述车体轮廓的基础上生成车体型材断面；

车体三维模型生成模块，用于根据包括车顶部位、端墙部位、侧墙部位、底架部位的长度在内的车体三维参数在所述车体型材断面的基础上生成车体三维模型。