城轨车辆车体模块化设计关键技术研究

景凤斌 阎帅 关显涛 邢淑梅 郭柏龄

摘要：当前我国城轨车辆车体模块化的设计已经发展的比较完善，但是其在实际应用过程中也遇到了许多问题，本文就对城轨车辆车体模块化设计的关键技术进行了研究，并对在应用过程中遇到的问题提供的一些解决方法。同时，也对我国车体模块化的设计方向提出了一些建议。

关键词：城轨车辆；车体；模块化；模块技术研究

引言

经过几年的发展，当前我国城轨车辆的产品已经逐渐成熟。国内外的车辆供应商都建立起一个通用性好且适应于本公司发展的平台。为了进一步提升企业产品的差异性、提高企业生产效率、提高产品生产质量等，当前许多企业都在进行车辆产品的模块化设计。本文就研究了相关的技术。

一、当前车体模块化技术存在的问题

（1）当前存在虽然有模块化设计的理念，却没有研究出标准化的车体模块产品的问题。在实际的生产过程中，每一个项目的产品都是独立的图样和文件设计，并且项目间可以相互参考。但是在实际操作过程中，不同项目的车体的使用条件和安装方法都有差异，如果在设计或安装时的相关设计和操作存在错误，就会使产品出现问题。而出现错误的产品又可能被之后的产品借鉴，从而导致整个生产链都会出现失误。不仅如此，制造过程中的车体设计没有真正达到模块化的标准组合，从而无法满足客户的需要。

（2）虽然有平台车型，但是却缺少可以直接调用的车体模块库。当前的设备安装接口没有一个统一的模型，虽然整体上的尺寸和规格大致相同，但是内部存在差异化的细节，从而导致能够直接使用的零部件非常少。这也就会造成设计师常常陷入重复劳动的情况，也不利于系统集成能力的提高。因此，没有建立起一个完善的模块化编号规则和模块库管理系统，就不利于相关产品的研发。

二、车体模块化设计实施策略

模块化能够通过一些手段将复杂的系统分成简单的几个系统，然后再通过标准的接口将每个独立的模块都进行结合。而车体模块化的设计就是通过对车体产品进行合理的模块分化，然后再对每一个车体的子结构进行连接，然后再将车体子部件结构和接口进行固化。而要想提高车体模块化的设计质量，相关人员就应该同时面向设计制造。

2.1一体设计

因为模块化的产品具有互换性、组合性、独立性和通用性。这就决定了模块化设计的性质。车体的模块化设计主要是依托成熟的平台化车型，然后再用标准化的平台车型为设计标准，再简化相关系统设计从而减少车体子模块的相关部件，最后再进行标准化的车体设计和固化子模块间的连接页面。因此，要想使上述环节都能达到标准，就是要将系列化、平台化、标准化、简统化进行统一。

2.2面向智能化的制造

在制造业中融合智能化的技术是保证它能够发展的更好的动力。而作为公司的智能化框架结构的五大平台之一的产品生命周期管理系统就对公司的发展起着非常重要的作用。但是，该系统还存在一些问题，它目前还缺少有关制造的相关设计。因此，要想使车体模块化的设计面向制造方面，就应该根据相关的要求进行模块的划分和管理。

三、车体模块化设计

3.1车体模块的划分

在进行模块化设计的过程中，模块的划分是非常重要的基础工作。而在进行模块划分时要遵守独立性、典型性、适中性以及可扩展性等。不仅如此，还应该考虑到模块的使用次数和程度的等因素。

首先应该提升模块的使用率和效率，并且要根据相关的信息构建出一个模块架构体系。除此之外，还应该根据相关部件的特点和可固化程度等因素，对部件的可模块化程度进行分析和分类，从而确定模块划分的结构。不仅如此，还应该保证车体子模块要尽量大，但是数量应该尽可能的少。并且还应该将工艺生产过程中的步骤都对应相关的子模块。然而如果子模块的数量变多，那么也应该根据相关原则进行再划分。同时也应该保证同一功能的模块界面的接口必须是统一的，并且接口及相关的参数都应该进行标准化的设定，从而有利于形成系列的产品。最后，在对待现有的简统化的成果时，应该根据模块划分的原则和要求进行组合或分开。

3.2模块连接方式固化

车体的子模块之间可以通过焊接的形式进行连接，但是它受焊缝的分布、焊接接头的设计以及工艺的调节量等影响。在进行城轨车体的一级子模块主要采用搭接接头的方法，并且它还需要比较大的调节量。而二级和三级的子模块主要是通过对接接头的方法，并且也应该注意焊缝的应力状态的情况。

3.3设备安装接口简统化设计

各种各样的车载设备都主要安装在车体内，而将设备的安装接口进行最大化的统一就是进行车体模块化设计的关键步骤。转向架、车钩以及空调等系统连接形式比较简单。但是制动管路、车载布线以及相关系统等在车体上覆盖面比较大，接口的形式也比较多样，那么进行接口简统化的设计就是需要对接口形式比较复杂的进行简化。

因此，在进行安装座时就应该进行集成化的设计，以便于满足不同系统的设备安装。不仅如此，要对功能相同的设备的安装接口和方式进行统一，而对接口不同的部分应该进行接口方式的优化。

3.4车体子模块工程化设计

相关人员应该将车体子模块的三维模型和模块化产品图样进行统一的标准化设计。并且要将三维模型进行参数化驱动建模的方法，这样有利于系列化的设计。同时，模块化产品的图样也应该准确表达出相关的焊接要求，将每条焊缝的质量等级和要求以及相关技术要求和安装需要都准确的表达出来。这样有利于安装人员在安装时进行准确的安装，从而加强了车体子模块工程化的标准化建设。

结束语

由于近几年科技的不断发展和进步，我国城轨车辆平台车模块化设计已经积累了许多经验和方法，但是如何将模块化设计更好地应用在车体产品平台上仍是相关人员思考的问题。而要想更好的发展相关技术，相关人员就需要加强对相关技术的发展，尤其是要科学合理的规划项目设备接口的简统化安装。不仅如此，车体模块化设计的准确性对以后车辆的模块化设计都有着非常重要的作用，如果在之前车体模块化的设计过程中存在失误，也会对以后的模块化设计造成一定影响。因此，相关部门和人员就应该加强对城轨车辆产品的设计和制造质量，不断使它发展完善。

参考文献

[1]苏柯，岳译新，刘永强，金希红，闵阳春.城轨车辆车体模块化设计关键技术研究[J].电力机车与城轨车辆，2018，41（01）：32-35+40.

[2]辛成瑶，张永.地铁车辆車体及内饰方案研究[J].电力机车与城轨车辆，2008（02）：8-11.

（作者单位：中车大连机车车辆有限公司城轨技术开发部）