CN108170877B - 铁路货车模块化设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铁路货车模块化设计方法及系统。其中，铁路货车模块化设计方法，包括：建立铁路货车的结构树和结构设计流程；按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型。铁路货车模块化设计系统，包括：结构生成模块、组件选取模块以及三维生成模块。本发明提供的铁路货车模块化设计方法及系统，提高了设计效率、减少了设计时间，缩短了产品研发周期。

Description

铁路货车模块化设计方法及系统

技术领域

本发明涉及一种铁路货车模块化设计方法及系统，属于铁路货车设计技术领域。

背景技术

铁路货车是物流产业的基石，为了适应不同的货运要求，在制造之前都需要进行单独的设计，以满足客户的需求。而现有的铁路货车产品设计，一般通过如下方法进行：首先，依据用户要求、设计规范、专家经验等进行技术方案设计；其次，基于CREO三维设计软件，结合Top-Down设计方法进行设计方案三维建模；最后，基于PDM(产品数据管理系统)调用标准件、通用件、借用件、紧固件等进行三维装配,最终完成产品方案设计。但是，现有的这种设计方法在设计时，每一种货车产品都需要重新建模，导致设计周期非常的长，难以适应用户缩短设计周期的要求。

发明内容

本发明提供一种铁路货车模块化设计方法及系统,以解决现有技术存在的设计周期长的技术问题。

根据本发明的一实施例，提供一种铁路货车模块化设计方法，包括：建立铁路货车的结构树和结构设计流程；按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型。

上述铁路货车模块化设计方法的进一步改进，按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取相应的组件结构，具体包括：确定所需产品的配置清单和性能参数表；按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构。

上述铁路货车模块化设计方法的进一步改进，确定所需产品的配置清单和性能参数表，包括；建立铁路货车的用户需求信息库；根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表。

上述铁路货车模块化设计方法的进一步改进，根据用户需求在所述用户需求信息库中选取所需产品的配置清单和性能参数表，具体包括：根据用户需求确定所需产品的类型；根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。

上述铁路货车模块化设计方法的进一步改进，所述货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

根据本发明的一实施例，提供一种铁路货车模块化设计系统，包括：结构生成模块，用于建立铁路货车的结构树和结构设计流程；组件选取模块，用于按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；三维生成模块，用于根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型。

上述铁路货车模块化设计系统的进一步改进，所述组件选取模块，还用于确定所需产品的配置清单和性能参数表；以及，按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构。

上述铁路货车模块化设计系统的进一步改进，所述组件选取模块，还用于建立铁路货车的用户需求信息库；以及，根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；以及，对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表。

上述铁路货车模块化设计系统的进一步改进，所述组件选取模块，还用于根据用户需求确定所需产品的类型；以及，根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。

上述铁路货车模块化设计系统的进一步改进，所述货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

本发明提供的铁路货车模块化设计方法及系统，通过建立结构树和结构设计流程，并根据结构设计流程依次在铁路货车模块中选取相应的组件，并根据结构树组装成三维模型，从而提高了设计效率，降低了对于设计人员的要求，减少了设计时间，缩短了产品研发周期。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的铁路货车模块化设计方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的铁路货车模块化设计系统的结构示意图。

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。此外，应当理解的是，下面的实施例并不限制本发明所保护的方法的步骤执行顺序。本发明的方法的各个步骤能够以任意可能的顺序执行。

实施例1

本实施例提供一种铁路货车模块化设计方法，用于对铁路货车进行快速设计，以提高铁路货车的设计效率。

图1为本实施例提供的铁路货车模块化设计方法的流程示意图。

如图1所示，本实施例的铁路货车模块化设计方法，包括：

S101、建立铁路货车的结构树和结构设计流程。

具体的，在需要设计一种铁路货车产品时，根据需求的该铁路货车产品的特点建立铁路货车的结构树和结构设计流程。例如，当需要设计一种运煤的铁路货车，则根据运煤货车的特点确定各个功能组件之间的相互关系和设计顺序来确定其结构树和结构设计流程。由于对一种铁路货车建立结构树和确定设计流程属于本领域技术人员的普通知识，在此不对其具体操作步骤和形式进行限制，本领域技术人员可以参考教科书、技术手册或者其他公开的现有技术资料(例如已公开的专利说明书)来建立需设计的铁路货车的结构树和结构设计流程。并且，在本实施例中，结构树和结构设计流程相互匹配，从而通过结构树来确定相应的结构设计流程。当然，结构树和结构设计流程相互之间的对应关系也可以按照现有设计方法进行对应，具体也可以参考教科书、技术手册或者其他公开的技术资料，在此也不再进行赘述。

此外，还可以通过对现有技术中的各类铁路货车的分析预先建立铁路货车的基本结构树以及结构设计流程，从而在设计一种新的铁路货车时，可以在预先建立的铁路货车基本结构树以及结构设计流程的基础上进行调整和修改，以提高设计效率，从而减少设计时间。

举例来说，可以将敞车、棚车、集装箱平车、漏斗车以及罐车的现有设计流程进行总结，确定上述每一类货车在设计时各组件的结构树以及结构设计流程，并将其存储在储存器的结构设计库中。当需要进行设计时，例如需要设计一个敞车，则从该结构设计库中调出敞车的结构树和结构设计流程，然后设计人员再根据需要设计的敞车的特点，对结构树和结构设计流程进行调整、删减等以适应该产品的特点。

S102、按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个。

具体的，在设计时，限定设计人机人员按照设计流程选取相应的组件结构，可以避免设计人员随机设计时可能出现的某些组件不能完全匹配而必须重新设计的风险，从而提高设计的效率。

在本实施例中，铁路货车模块的种类可以根据实际需要建立，例如可以包括货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、手制动库和底架附属件库，也可以包括货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、手制动库和底架附属件库，或者还可以包括货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、限界库、手制动库和底架附属件库。当然，优选地，铁路货车模块库中包括货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库，从而适应各种铁路货车的设计。

并且，本实施例的铁路货车模块可以通过现有技术中的任意方法建立，例如，可以直接将现有设计系统中的相应模块库建立调用关系。优选地，可以采用以下方法建立铁路货车模块：

对现有的铁路货车产品进行分类，并根据分类情况建立铁路货车的分类产品库。例如，对铁路货车现有的产品分类后，一共有敞车、棚车、集装箱平车、漏斗车以及罐车这几个产品，则相应的建立敞车、棚车、集装箱平车、漏斗车以及罐车产品库。

对每一类铁路货车产品的功能进行分析，确定每一类货车产品总体结构的专用组件和通用组件，以建立货车总体库。其中，货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

举例来说，敞车没有车顶，而棚车则有车顶；集装箱平车无箱体，而罐车则安装有罐体。根据每一类铁路货车的特点将每一类货车产品的专用件形成各自的专用件库。而总体结构的通用件，例如连接车体和转向架的上心盘和安装车钩的冲击座，则形成货车通用件子库。

在一种可选的实施方式中，还可以在每一类货车产品的专用件库中根据其用途再建立相应的该类用途的专用件库，例如在漏斗车专用件库中建立煤炭漏斗车专用件库、粮食漏斗车专用件库、石砟漏斗车专用件库等。

对各组件进行功能分析，以确定不同组件的功能，根据分析结果按照功能建立相应的组件库，从而使得功能与组件之间建立对应关系。例如，各种产品的铁路货车均包括用于承载和走行的转向架、用于连接的钩缓装置、用于制动的制动装置等，则相应的建立转向架库、钩缓装置库、制动装置库等。当然，一个组件库中可以包括多个具有相同功能的组件，例如，在转向架库中可以包括铁路货车上使用的多种多样的转向架。优选地，对零部件的结构进行分析，以将不同的零部件组合在一起形成不同的组合，这些组合均能实现同一种功能。例如，对于螺旋弹簧而言，可以将若干个螺旋弹簧组合在一起以形成具有某一刚度的螺旋弹簧组，从而在设计时可以根据不同的刚度要求选择合适的螺旋弹簧组。

统一各组件的内、外部接口规则，以使各组件能够进行组装。具体的，内部接口规则指各组件适应不同参数或规格的变化设计，外部接口规则指各组件适应外部环境的统一化设计。统一内部接口，便于形成系列化产品，减少产品的品种及数量；统一外部接口，可以实现产品的通用化和互换性。

进一步，按照设计流程分别在铁路货车模块中选取相应的组件结构，具体包括：

确定所需产品的配置清单和性能参数表；按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构。

具体的，确定所需产品的配置清单和性能参数表可以是根据用户提供的需求进行确定，也可以是按照以下方式来确定：

建立铁路货车的用户需求信息库；根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表。

具体的，可以对现有的铁路货车产品以及之前设计的铁路货车产品进行分析，以建立铁路货车的用户需求信息库，该需求信息库中包括现有铁路货车产品以及之前设计的铁路货车产品的配置清单和性能参数表。然后，建立铁路货车产品类别与相应的配置清单和性能参数表的对应关系，从而通过铁路货车产品类别就可以调用相应的配置清单和性能参数表。这样，当需要进行新设计时，根据用户的需求就可以从用户需求信息库中调出与需要设计的产品相近似的原有设计的配置清单和性能参数表(也即，预设的配置清单和性能参数表)，再根据选取到的原有的配置清单和性能参数表和所需设计的产品的特点来调整该配置清单和性能参数表就可以获得最终需要设计产品的配置清单和性能参数表。也即，根据用户需求确定所需产品的类型；再根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。通过上述方式，就可以简化设计流程，以提高设计效率。

举例来说，在用户需求信息库中储存有一种原来的煤炭漏斗车的配置清单和性能参数表，当需要新设计一种煤炭漏斗车时，就可以直接调用该配置清单和性能参数表，然后再根据需要设计的煤炭漏斗车的特点对该配置清单和性能参数表进行调整以获得与现在需要设计的煤炭漏斗车相匹配的配置清单和性能参数表。比如，原有设计是200吨的煤炭漏斗车，现在需要设计的是300吨的煤炭漏斗车，则将其载重调整为300吨。相应的，由于性能参数之间有相应的约束关系，则与载重相关的其他性能参数也就相应的进行调整。同时，配置清单也会根据约束关系进行相应的调整。

S103、根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型。

具体的，当按照设计流程一步一步的将需要的组件全部选好后，根据现有的三维模型成型技术以及上述结构树就可以将所有组件组装在一起形成需要设计的铁路货车的三维模型，例如可以采用自动装配定位或者手动模糊定位、或者二者相结合的方法进行装配。当然，在本实施例中，三维模型成型技术可以是现有技术中铁路车辆设计中使用的任意三维模型成型技术，当然，也可以是其他三维模型成型技术。

进一步，对所需产品的全新结构件进行自定义设计。具体的，自定义设计可以采用Top-Down等现有设计方法。

最后，还需要说明的是，在本实施例中限界库是指铁路货车的外部轮廓范围，主要用于适应各个国家对于铁路车辆外部轮廓的不同要求。常用型材截面库是指铁路货车车体钢结构所使用的标准型材。

本实施例的铁路货车模块化设计方法，通过建立结构树和结构设计流程，并根据结构设计流程依次在铁路货车模块中选取相应的组件，并根据结构树组装成三维模型，从而提高了设计效率，降低了对于设计人员的要求，减少了设计时间，缩短了产品研发周期。

具体来说，经过测算，通过上述铁路模块化设计方法可以取得以下优点：

(1)可提高产品设计效率，缩短产品的研发周期。例如，通过数据库进行查询检索，速度可提升70％；在选取零部件的同时可以自动得到其相关结构参数和性能参数，实现方案的快速定义和验证，方案修改迭代速度快，效率可提高70％；可以参数驱动快速生成需要的模型及二维图，对于变型类产品设计效率可提高70％，对于结构变化大的新产品效率可提高40％；生成的模型及图纸数据，在进行方案校核及标准化审查时，可减少模型、图纸审查时间50％以上。

(2)提高产品设计质量，减少低级设计问题。根据设计流程进行设计，参数化生成新模型，具有较好的可读性和修改性，而且可以随时提供设计参考，从而提高设计质量。

(3)提高产品标准化率，降低研制成本。例如，关键模块的标准化率可以提高20％；典型小件的标准化率可以提高15％；产品典型截面结构的标准化率可以提高10％。

(4)缩短人员培养时间，节约人力成本。

实施例2

本实施例提供一种铁路货车模块化设计系统，用于对铁路货车进行快速设计，以提高铁路货车的设计效率。

图2为本实施例提供的铁路货车模块化设计系统的结构示意图。

如图2所示，本实施例的铁路货车模块化设计系统1，包括：

结构生成模块11，用于建立铁路货车的结构树和结构设计流程；

组件选取模块13，用于按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；

三维生成模块15，用于根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型。

进一步，所述组件选取模块13，还用于确定所需产品的配置清单和性能参数表；以及，按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构。

进一步，所述组件选取模块13，还用于建立铁路货车的用户需求信息库；以及，根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；以及，对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表。

进一步，所述组件选取模块13，还用于根据用户需求确定所需产品的类型；以及，根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。

进一步，上述货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

在本实施例中，结构生成模块11、组件选取模块13和三维生成模块15可以是现有技术中的软件、处理器、集成电路或者是单片机。这些模块用于执行上述实施例的方法，具体执行步骤与上述实施例相同，可参见上述实施例，在此不再进行赘述。

本实施例的铁路货车模块化设计系统1，通过建立结构树和结构设计流程，并根据结构设计流程依次在铁路货车模块中选取相应的组件，并根据结构树组装成三维模型，从而提高了设计效率，降低了对于设计人员的要求，减少了设计时间，缩短了产品研发周期。

具体来说，经过测算，通过上述铁路模块化设计系统可以取得以下优点：

(1)可提高产品设计效率，缩短产品的研发周期。例如，通过数据库进行查询检索，速度可提升70％；在选取零部件的同时可以自动得到其相关结构参数和性能参数，实现方案的快速定义和验证，方案修改迭代速度快，效率可提高70％；可以参数驱动快速生成需要的模型及二维图，对于变型类产品设计效率可提高70％，对于结构变化大的新产品效率可提高40％；生成的模型及图纸数据，在进行方案校核及标准化审查时，可减少模型、图纸审查时间50％以上。

(2)提高产品设计质量，减少低级设计问题。根据设计流程进行设计，参数化生成新模型，具有较好的可读性和修改性，而且可以随时提供设计参考，从而提高设计质量。

(3)提高产品标准化率，降低研制成本。例如，关键模块的标准化率可以提高20％；典型小件的标准化率可以提高15％；产品典型截面结构的标准化率可以提高10％。

(4)缩短人员培养时间，节约人力成本。

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 (6)

1.一种铁路货车模块化设计方法，其特征在于，包括：

建立铁路货车的结构树和结构设计流程；

按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；

建立所述铁路货车模块包括：对现有的铁路货车产品进行分类，并根据分类情况建立铁路货车的分类产品库；对每一类铁路货车产品的功能进行分析，确定每一类货车产品总体结构的专用组件和通用组件，以建立所述货车总体库；

根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型；

按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取相应的组件结构，具体包括：

确定所需产品的配置清单和性能参数表；

按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构；

确定所需产品的配置清单和性能参数表，包括；

建立铁路货车的用户需求信息库；

根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；

对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表；

确定所需产品的配置清单和性能参数表，还包括：根据用户提供的需求进行确定。

2.根据权利要求1所述的铁路货车模块化设计方法，其特征在于，根据用户需求在所述用户需求信息库中选取所需产品的配置清单和性能参数表，具体包括：

根据用户需求确定所需产品的类型；

根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。

3.根据权利要求1-2任一项所述的铁路货车模块化设计方法，其特征在于，所述货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

4.一种铁路货车模块化设计系统，其特征在于，包括：

结构生成模块，用于建立铁路货车的结构树和结构设计流程；

组件选取模块，用于按照所述设计流程在铁路货车模块中选取相应的组件结构，其中，铁路货车模块包括：货车总体库、转向架库、制动装置库、钩缓装置库、常用型材截面库、限界库、手制动库和底架附属件库中的一个或多个；

三维生成模块，用于根据所述结构树将选取到的所有组件结构组合在一起形成所需产品的三维模型；

所述组件选取模块，还用于确定所需产品的配置清单和性能参数表；以及，

按照所述设计流程分别在铁路货车模块中选取与所述配置清单和性能参数表相对应的组件结构；

所述组件选取模块，还用于建立铁路货车的用户需求信息库；

根据用户需求在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表；

对所述预设的配置清单和性能参数表调整，以获得所需产品的配置清单和性能参数表。

5.根据权利要求4所述的铁路货车模块化设计系统，其特征在于，

所述组件选取模块，还用于根据用户需求确定所需产品的类型；以及，

根据所需产品的类型在所述用户需求信息库中选取预设的配置清单和性能参数表。

6.根据权利要求4-5任一项所述的铁路货车模块化设计系统，其特征在于，所述货车总体库包括：货车通用件子库、敞车专用件子库、棚车专用件子库、集装箱平车专用件子库、漏斗车专用件子库、罐车专用件子库中的一个或多个。

Images