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机车车辆虚拟样机调度平台设计与开发

摘要：简要介绍了机车车辆虚拟样机的发展现状,针对机车车辆虚拟样机系统协同设计的需求，提出了机车车辆虚拟样机调度平台，基于研究现状对该平台进行了功能的完善。按照协同的观点规范了机车车辆虚拟样机各部分的任务，并采用数据管理、子系统调控、文件管理、工作流管理、系统安全等技术，研究了基于产品数据管理的机车车辆虚拟样机调度平台的关键技术，开发了分布式网络工作环境下协同的机车车辆虚拟样机调度平台。通过初步试运行，表明该平台能有效地支持分布式网络工作环境下机车车辆虚拟样机的协同开发。 关键词：虚拟样机； 调度平台； 协同工作； 产品数据管理 中图分类号：TP311文献标志码：A 文章编号：1001－3695(2008)03－0816－04 0引言

机车车辆虚拟样机工程是将虚拟样机技术这种崭新的产品开发方式应用于铁路机车车辆这一专业领域，使设计者在虚拟样机环境中直观地对机车车辆虚拟原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真。这对启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快机

车车辆开发周期具有重要意义，旨在将我国机械产品设计手段，特别是铁路机车车辆的设计手段提高到一个新的水平。

相关文献显示，目前铁路机车车辆虚拟样机的研究集中在两个项目：a)以清华大学、大连交通大学等校参与的“863”计划项目“铁路机车车辆虚拟样机”研究[1,2] ,主要以大型软件,如Pro2E 的PDM 工具为集成主线,结合国外的现成软件,如Pro2E、Adams、MA T2ALB、Ansys等进行机车车辆模型样机的分析;b)研究群体以西南交通大学为主,联合国内在样机模型、性能分析等方面有较强实力的单位进行联合开发,旨在建立一个大概念的铁路机车车辆虚拟样机综合分析平台,以解决目前计算分析平台不一致、自主研制的软件不能相容等技术问题。铁路行业的其他研究主要集中在企业,这些企业主要以CAD 和有限元分析为主,具有解决虚拟样机问题的能力,主要是利用国外的软件进行设计、分析,研究的性质较少。

尽管目前国内机车车辆虚拟样机的研究取得了丰硕的成果，但机车车辆虚拟样机的开发仍存在着以下问题：机车车辆虚拟样机的协同设计通过工作组的形式来进行，这种工作方式存在着信息混乱、工作重复以及管理困难等问题；在机车车辆虚拟样机的开发过程中，不同学科的设计人员需要利用不同的工具开发不同类型的机车车辆模型(如CAD/CAM/CAE模型、仿真模型等)，涉及到各种工具集间的协同问题；此外，在机车车辆样机设计过程中，将产生大量的数据、文档和

模型，它们以多种格式存在，分布于产生数据的各种应用的不同领域，需要在工作组成员间进行实时的交互，实现信息和过程的集成，以保证设计的协同进行。

为解决上述问题，需要为机车车辆虚拟样机工程提供协同的开发环境，即构建起支撑整个机车车辆虚拟样机协同运行的调度平台。为此，本文基于国内机车车辆虚拟样机调度平台的研究现状，提出了分布式网络环境下基于PDM及PDM扩展的机车车辆虚拟样机调度平台的设计思想，进一步完善了机车车辆虚拟样机的协同开发功能。 1机车车辆虚拟样机调度平台设计 1．1调度平台特点及实现方案

机车车辆虚拟样机的开发是一项复杂的工程，涉及到多个学科领域，是集机械、控制、电子、软件等多个学科领域交叉和协作的系统工程，需要设计、生产、维护、管理直至用户等各类人员的协同。机车车辆虚拟样机调度平台的设计与开发具有如下特点：能够提供开发机车车辆产品过程所需的各类模型、支持工具、资源和支撑系统，以实现协同工作；支持协同和并行工程学方法，具有分布式的结构。通过网络工作交换，实现分布环境中工作组设计人员间的信息交换和共享，并完成对设计过程的动态调整和监控，实现机车车辆产品设计的多学科协作。