动车组转向架检修系统中虚拟装配动画设计与实现
动车转向架构架的虚拟制造技术系统研究
动车转向架构架的虚拟制造技术系统研究摘要：随着我国经济的快速增长，人们对时间、空间地域要求越来越高，国家在铁路运输的发展行业中投入大量经济、科学人才，不断创新原有的机车技术，高速列车的研发成功在铁路运输中发挥了重要的作用，现在高速列车已经普及到人们的日常生活之中，作为高速列车的关键部位转向架则是研究人员热衷的部件，不断地提高转向架的性能，便能确保整台机车的性能指标。
本文介绍了动车转向架的虚拟技术研发的产生动力，详细地对虚拟制造技术做出了定义性的阐述，结合现在动车转向架使用虚拟技术的具体情况及对机车的影响程度，以及信息化网络社会高速发展带来的影响，提出了对未来动车的虚拟制造技术的发展方向和要求，不仅在我国的运输行业中做出突出的贡献，也带动世界运输行业的共同发展。
关键字：动车、转向架，虚拟制造技术由于动车组的转向架为全焊接结构组成，而转向架的使用则是为增加机车的载重、容积、长度，正常运行条件下，车体重量都积压在转向架上，如何紧凑转向架的结构，使整体刚性更好，如何加工精细，降低难度，那么结合最新的动车转向架架构加工技术，生产试验后提出加工技术方案的可行性报告，为后期动车的虚拟制造技术提供一定的基础数据。
研发出更具双向运行能力的列车，也让中国的高速列车备受世界各国重视和引进，增收我国的经济效益。
1.虚拟制造技术系统的应用情况1.虚拟制造技术的定义“虚拟制造”不是真正实际地制造，但却是实际制造实现的本质过程，而综合国内外代表性的文献，给出了虚拟制造技术这样的解释，利用虚拟现实技术和计算机模拟结合起来，协同计算机上的群组同时工作，对现实产品功能、产品性能分析、工艺流程规划、质量检测、把关及流程上的管理和加工制造等方面可能存在的问题进行虚拟和模拟预估，达到增强制造过程中各级的预测和决策能力，使制造技术也走出赖以经验的区域，进入全方位预报新的阶段。
2.虚拟制造技术系统产生的动力制造业在经济市场变化的驱使下，不断改进自己的制造战略来应对市场的变迁，尤其是20世纪90年代以后，信息技术的快速发展，直接影响了各个行业知识的传递和各领域技术更新的频率，产品更新换代周期极短，用户在产品的要求上更是变幻莫测，而制造系统的现状极不适应市场的需求，系统周期胶长、投资大，如何将信息技术深入地渗透在传统制造业的领域里，发展新的一代一代制造业新技术，这是适应市场的变化的生存之路，也是制造业系统不被时代发展淘汰的必须选择。
基于VR技术的标准动车组虚拟检修系统设计
点 都建 立 Ｌ Ｏ Ｄ节 点 ， 该 Ｌ Ｏ Ｄ节 点 的 子节 点 为 该 零 件 的各层 分辨率 的 Ｌ Ｏ Ｄ几 何模 型 ， Ｌ Ｏ Ｄ结 构 如
图２ ．
Ｖ Ｒ仿真实 现产 品的 检修 培训 及设 计 ． 系统 体 系结
件运行缓慢 、 无法操作 ， 而且还将花费过长的制作 周期和巨大的制作成本 ． 为了解决这些问题 ， 本文
研 究 了模块 化虚 拟 模 型 构 建 方法 、 快 速 检 修 仿 真
生成 方 法等 方法 ， 旨在 满 足 标 准 动 车组 大 型 模 型
显示 、 快 速生 成检 修过 程仿 真 ， 服 务 于检修 培训及
连 １ １ ６ ０ ２ ８ ） 米
摘
要： 为 了解决传统动 车组 检修 设计和培训方式效率 低 、 周期长 和难 于理解等 问题 ， 满足信 息时代 快
速响应 动车组制造企业 、 检修 基地大批量产 品检修培训和作业要求． 针对标准动车组模块化 设计制造特
点， 提 出了模块化 Ｌ Ｏ Ｄ检修 模型构建方法 、 基 于模 型与仿真驱动文件分离 方法 、 复用性虚拟 检修仿真 生 成方法 ， 实现并应用 了基 于虚拟现实的标准动车组虚 拟检修 系统． 应 用结 果表 明： 虚拟 检修 系统 提高 了 模块化产 品检修仿 真的生成效率 ， 使检修内容更加 明晰 ， 减少了操作真实样机进行检修设计 和培训 的成
第３ ８卷
第 ２期
大
连
交
通 大
学
学
报
Ｖｏ Ｉ ． ３８ Ｎｏ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ７
２ ０ １ ７年 ４月
Ｉ ＡＯ Ｔ ＯＮＧ ＵＮ Ｉ ＶＥＲ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｄ ＡＬ Ｉ ＡＮ Ｊ
基于Cortona 3D的动车组转向架虚拟仿真检修实验系统的设计
D O I :１０．１６７９１/j ．c n k i ．s j g．２０１８．０６．０３２㊀基于C o r t o n a ３D 的动车组转向架虚拟仿真检修实验系统的设计张嘉鹭,邢邦圣,马㊀军,邵明辉(江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州㊀２２１１１６)摘㊀要:针对动车组转向架检修工艺实验教学成本高㊁实验效率低㊁不能模拟异常工况等问题,基于C o r t o n a ３D 软件开发了一套动车组转向架虚拟检修实验系统.利用该系统可进行动车转向架分解㊁轴向轮对检修㊁制动闸片更换等多个项目的虚拟检修作业,可以将动车组转向架的检修工艺流程在网页中以交互的方式直观呈现.关键词:动车组转向架;实验教学;虚拟仿真;C o r t o n a ３D中图分类号:U ２６９㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１００２Ｇ４９５６(２０１８)０６Ｇ０１３０Ｇ０５D e s i g n o f v i r t u a l s i m u l a t i o n o f o v e r h a u l e x p e r i m e n t a l s y s t e m f o rE M Ub o gi e s b a s e d o nC o r t o n a ３D Z h a n g J i a l u ,X i n g B a n g s h e n g ,M a J u n ,S h a oM i n gh u i (C o l l e g e o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,J i a n g s uN o r m a lU n i v e r s i t y ,X u z h o u２２１１１６,C h i n a )A b s t r a c t :I nv i e wo f t h e p r o b l e m s i nt h ee x p e r i m e n t a l t e a c h i n g o f t h eo v e r h a u l t e c h n o l o g y f o rE MU (e l e c t r i c m u l t i p l e Ｇu n i t )b o g i e s s u c ha s t h eh i g hc o s t ,l o we x p e r i m e n t a l e f f i c i e n c y a n d i n a b i l i t y o f s i m u l a t i n g ab n o r m a l w o r k i n gc o nd i t i o n s ,a se t of t h e v i r t u a l o v e r h a u l e x p e r i m e n t a l s y s t e mf o r t h eE MUb og i e s i sd e v e l o pe db a s e d o n t h eC o r t o n a３D s of t w a r e ．T h es y s t e m c a nb eu s e df o rt h ev i r t u a lo v e r h a u lo f m u l t i p l eb og i e ss u c ha s d e c o m p o s i t i o no f b o g i e s ,r e p a i r o f a x i a lwh e e l s ,r e p l a c e m e n t o f b r a k e p a d s ,e t c ．,a n d t h e o v e r h a u l p r o c e s s o f t h eE MUb o gi e s c a nb e v i s u a l i z e d i na n i n t e r a c t i v ew a y o n t h ew e b p a ge ．K e y wo r d s :E MUb o g i e s ;e x p e r i m e n t a l t e a c h i n g ;v i r t u a l s i m u l a t i o n ;C o r t o n a ３D 收稿日期:２０１７Ｇ１１Ｇ１６基金项目:江苏省现代教育技术研究课题(２０１８ＧR Ｇ５９７１０);江苏省教育科学 十三五 规划项目(B Ｇa /２０１６/０１/１４);江苏师范大学实验室建设与管理研究课题(L ２０１７Y ０１)作者简介:张嘉鹭(１９８９ ),男,江苏徐州,硕士,实验师,轨道交通实验室主任,主要从事虚拟样机技术㊁液压传动教学和研究．E Ｇm a i l :c u m t z h a n g ji a l u ＠１６３．c o m ㊀㊀高速铁路是一个国家铁路现代化水平的显著标志,也是国家软实力的重要组成部分.现代化轨道交通具有运载能力大㊁运行速度快㊁运行时间准确等特点,已成为解决城市交通问题的有效途径.轨道交通类专业的实验资源建设是提升学科专业水平㊁提高人才培养质量的重要手段.由于真实实验平台设备价格昂贵且不适合进行极端条件下的实验,开发车辆工程专业虚拟仿真实验教学资源势在必行[１Ｇ３].面向国内主流车型C R H ３８０A L 的动车组转向架虚拟仿真检修工艺实验系统基于C o r t o n a ３D 开发,使学生能够在短时间内认识转向架的结构特征并掌握复杂的检修工艺流程,最终促进轨道交通类专业实验教学资源的拓展和培养目标的实现[４].１㊀转向架检修工艺虚拟仿真实验的必要性１．１㊀转向架检修的重要性转向架是轨道交通车辆的大型核心部件,是比较典型的复杂高新技术装备,包含构架㊁一系悬挂装置㊁轮对组成㊁基础制动装置㊁二系悬挂装置㊁驱动装置㊁牵引装置等７个部件(见图１).转向架牵引和引导车辆沿着轨道行驶,并承受和传递来自车体及线路的各种载荷,直接影响列车运行的安全性㊁稳定性和平顺性[５Ｇ６].由于动车组的高速行驶,转向架上的磨耗部件(如轮对㊁轴承等)和减振部件(如空气弹簧㊁减振器等)存I S S N１００２Ｇ４９５６C N １１Ｇ２０３４/T ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理E x p e r i m e n t a lT e c h n o l o g y a n d M a n a g e m e n t ㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３５卷㊀第６期㊀２０１８年６月V o l ．３５㊀N o ．６㊀J u n ．２０１８在疲劳失效的可能.若不按规定对转向架进行检修,则极有可能发生制动失效㊁轮轴断裂㊁车辆脱轨等安全事故.因此,在列车运营中需要对转向架进行日常及周期性的检修与维护,以确保列车行驶安全[７].图１㊀转向架结构原理图１．２㊀开发虚拟仿真实验的必要性仅通过转向架实体实验教学存在一些局限性,使实验教学的效果不甚理想.(１)转向架实体实验成本高.转向架系统实体价格昂贵.以C R H３８０A L动车组为例,其动力转向架系统的价格近１千万元.若建立较完善的转向架系统检修实训室,需配备众多的检修辅助设备,例如带轨道桥的架空轨道系统㊁轮对快速更换设备㊁盘型制动装置试验台㊁转向架系统落成后的专用加载试验台等.这些检修辅助设备的购置费用和维护费用也极为昂贵.另外,由于转向架系统实体重量近８t,若想对其进行拆装检修作业,需提供行车㊁龙门吊车等大型起重设备,且必须配套专用厂房.而上述条件在实际教学中是很难满足的.(２)转向架实体实验教学效率低.若通过转向架实体进行实验教学,受设备数量限制,单次受训学生仅为４人/台,每次实训时间要超过８学时,实验效率很低.又由于转向架的零部件之间配合精度极高,因此不宜进行反复拆装训练.而通过对转向架系统虚拟仿真教学资源的在线共享,可突破时间和空间的限制,进行大批量学生的实验教学,实验效率大幅提升.(３)转向架实体实验不能模拟异常工况.转向架系统在实际运行中可能出现轴承烧毁㊁制动盘破损失效等异常工况.异常工况虽极为少见,但在实际教学中却要求学生牢固掌握.在转向架系统实体实验教学中难以模拟异常工况;而通过虚拟仿真技术,则可以生动再现转向架系统检修过程中各类失效工况,较之传统教学方法优势明显.由此可见,借助虚拟仿真技术实现转向架系统检修课程的实验教学,是很好的实验教学方式.２㊀系统开发过程２．１㊀检修工艺的确定为确保技术资料的实时性与准确性,笔者多次前往上海铁路局南京动车段进行现场调研,总结和梳理了C R H３８０A L车型转向架的检修理论和工艺流程(基于最新版本«南京动车段企业标准 C R H３８０A L型动车组二级修作业指导书»«南京动车段企业标准C R H３８０A L型动车组三级修作业指导书»),使系统的开发具有理论参照和工程基础.２．２㊀三维模型的建立C R H３８０A L型动车组转向架的三维建模是系统１３１张嘉鹭,等:基于C o r t o n a３D的动车组转向架虚拟仿真检修实验系统的设计开发的重点与难点.为确保模型尺寸与真车转向架尺寸完全一致,笔者在动车组检修基地对C R H３８０A L 车型的转向架进行了细致的零部件测绘,并根据南京动车段提供的技术资料,采用P r o/E n g i n e e r软件对转向架的三维模型进行了构建,并导入３d s MA X软件进行渲染及优化,最终导出扩展名为∗．w r l格式的文件.转向架三维模型的渲染如图２所示.图２㊀转向架三维模型渲染图２．３㊀开发工具选取为实现系统的开放性与共享性,采用W e b３D技术对所建立的三维模型进行交互式检修步骤的添加,以实现用户在W e b网页上对虚拟仿真系统的在线访问.目前应用较多的W e b３D技术开发工具有U n i t y３D㊁C o r t o n a３D㊁C u l t３D㊁V i e w p o i n t等,其各自特点如表１所示.表１㊀W e b３D技术开发工具的比较开发工具三维模型的建立特点U n i t y３D第三方建模软件导入基于J a v a,跨平台性和通用性强,综合编译效率高C o r t o n a３D第三方建模软件导入数据接口丰富,交互性强,支持I E T M交互式电子技术手册规范C u l t３D第三方建模软件导入基于J a v a,可实现多平台开发,扩展性和兼容性好V i e w p o i n t软件自身制作三维模型基于XM L,压缩比较高,便于数据传输㊀㊀经对比发现,C o r t o n a３D软件可利用其R a p i d M a n u a l模块快速制作I E T M(交互式电子技术手册),而I E T M是目前主流大型装备技术文档的呈现方式[８Ｇ１０].因此,本文拟选用C o r t o n a３D软件作为转向架交互式虚拟检修模型的开发工具[１１].２．４㊀开发过程概述通过在C o r t o n a３D软件中添加装配㊁拆卸㊁测量等一系列动作,即可生成动车组转向架交互式虚拟检修模型.具体过程概述如下.(１)导入文件.通过３d s MA X软件将渲染优化后的转向架实体模型保存为后缀名为．w r l的文件,并导入C o r t o n a３D软件中进行后续处理.(２)进行三维模型的二次渲染.在C o r t o n a３D 软件中修改周围的光照强度(a m b i e n t i n t e n s i t y)㊁自身的反光度(s h i n i n e s s)及透明度(o p a c i t y)等参数,对导入的三维模型进行二次渲染以使其更逼真.(３)整理动车组转向架三维模型的树状列表.将转向架模型按零件㊁部件㊁总装体３种类型形成上下级关系,继而在同一根目录下导入软件中进行读取.(４)添加交互式检修步骤.转向架的检修步骤都是通过添加相应的动作(如视图的整体旋转㊁模型的放大/缩小㊁部件的显示/隐藏等)来实现的.在这一过程中,会运用相应命令及函数实现具体的检修动作,也会用到多种工具模型,如量具模型㊁扳手模型等[１１].以转向架的一系悬挂部件的检修为例,其基于C o r t o n a３D软件的开发过程如图３所示.２３１实㊀验㊀技㊀术㊀与㊀管㊀理图３㊀交互式虚拟检修模型的开发过程２．５㊀系统的构建与实现本系统以V i s u a l S t u d i o２０１２为开发平台,以S Q L S e r v e r２０１２构建后台数据库系统,使用A S P．N E T实现W e b服务器与数据库的连接,同时基于B/S架构的网络模式对系统进行了搭建.为便于学生查阅和使用该虚拟仿真实验系统,借鉴I E T M的技术规范构建了动车组转向架检修工艺虚拟仿真系统的页面流程图以及最终的前端网页呈现方式,供学生进行交互式的操作和查阅.３㊀系统使用说明３．１㊀系统界面组成系统基于I E T M技术规范设计,操作界面采用标准的W e b浏览器窗口,且为典型的三框架结构.系统主界面如图４所示.图４㊀系统主界面系统中共包含 维修计划 技术说明书 检修作业指导书 交互式工艺流程 等１０个模块(见表２),学生可选择模块进行自主学习和训练.表２㊀虚拟检修系统各功能模块㊀㊀㊀模块名称㊀㊀㊀㊀㊀㊀模块功能维修计划阐述维修组织和维修制度技术说明书介绍转向架的功能原理故障手册介绍转向架常见故障形式检修作业指导书阐述各级检修流程的具体内容交互式工艺流程转向架总体及各部件虚拟检修工艺流程演示通过视频展示检修工艺流程通用检测和实验介绍转向架的通用检测方法主要设备及工具介绍检修常用设备和工具图解零部件手册阐述各零部件的结构原理电气路模拟介绍制动气路和控制电路原理３．２㊀转向架交互式工艺流程模块应用实例转向架交互式检修工艺流程模块是虚拟仿真系统的核心模块,也是虚拟现实技术的集中体现.在这一模块中,共含有 动车转向架分解装配 拖车转向架分解装配 研磨子更换 制动闸盘更换 等２５项训练项目,可满足转向架检修工艺中所有检修项目的虚拟仿真教学需求.操作界面由项目选择区㊁文档提示区和虚拟仿真区组成(见图５).部分虚拟检修项目如图６所示.图５㊀转向架交互式工艺流程模块操作界面３３１张嘉鹭,等:基于C o r t o n a３D的动车组转向架虚拟仿真检修实验系统的设计图６㊀模块中的部分虚拟检修项目㊀㊀交互式工艺流程模块主要有３种模式:(１)学习模式:该模式下,学生以学习检修工艺流程为目的,转向架系统虚拟仿真模型按照检修工艺流程自动播放,学生参照界面左侧的文档部分按步骤学习各检修要点;(２)训练模式:该模式下,学生以练习检修工艺流程为目的,此时转向架系统虚拟仿真模型不会自动播放,学生需要单步操作检修步骤,但在界面左侧的文档部分会有单个步骤操作以及零件定位提示;(３)考核模式:学生采用该模式可以对自己的学习过程在规定的时间内进行自测,界面左侧的文档部分不会有任何步骤提示以及零件定位提示,全凭学生自行操作.３．３㊀考核要求为进行转向架系统虚拟检修实验考核,学生应选取 考核模式 ,并在规定时间内完成相应项目的检修内容,且单一项目出错次数不应超过５次,否则即判定考核不合格.若单一项目出错次数少于５次,系统会根据学生操作的完整度㊁流畅度以及故障处理正确率自动进行综合打分,见图７.４㊀结语动车组转向架虚拟检修实验系统在我校使用后,教学效果显著.(１)激发了学生自主学习的动力.交互式虚拟仿真实验模式激发了学生自主学习的动力.根据后台数据显示,相当一部分学生不仅在课堂练习,还积极利用课后时间进行虚拟仿真检修训练.图７㊀转向架交互式虚拟拆装与检修模块(２)提高了实验教学的效率.虚拟检修实验系统开放共享的特点,使单一实验项目的实验时间由原来的１２h 降至２h ;同时实验人数由实体设备实验的４人/台提升至在线实验的数百人.(３)降低了实验教学的成本. 车间式 的实验教学需耗费大量资金采购转向架实体㊁检修辅助设备等,至少需花费１５００万元,而通过虚拟仿真系统进行自主实验教学,所需成本最多为５０万元.因此,动车组转向架虚拟检修系统值得在相关院校及铁路部门推广应用.参考文献(R e f e r e n c e s)[１]金燕,兆文忠,梁树林,等．动车组转向架虚拟仿真系统设计与实现[J 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动车组转向架虚拟装配技术的研究与应用
・ ８ ３・ ຫໍສະໝຸດ 动车组转 向架虚拟 装配 技术 的研 究与应用
崔林格
（ 中国中车长春轨 道客 车股份有 限公 司， 吉林 长春 １ ３ ０ ０ ０ ０ ） 摘 要： 虚拟装 配技 术是 一项新发展 的一项技术 ， 这是在 电子制 图上发展 起来 的新技 术 ， 同时利用 电子制 图后利 用对零件进行模拟 装配的过程 ， 利 用模 拟的手段 能够帮助装配人 员对装 配工作有 一个具体 的认 识 ， 将这项技 术运用在动 车组 转向架的安装 中， 有利 于掌握
转 向 架 的 安装 难 点 。 关键词 ： 电子制 图； 模拟安装 ； 动车组转 向架安装
虚拟安装技术是基于电子制图为基础的一项全新的技术 ， 美 国 和光 照 。 曾用这项技术模拟 安装 军舰 ， 结果在实 际的安装 中速度竟 提升了 ２ ３ ． １ ． ４ 模 型操作模块 ：它完成对虚拟环境 中 的物体模 型进行操 倍， 因此加快 了其军事设备的研发速度 。我 国这项技术 的发展进程 作 ， 是进行虚拟装 配的关键模块 ， 通过该模块完成对装配体的点选 、 也不落后 ， 虚拟 安装 技术 已经被用 于各个领域 ， 其 中在 我国动车设 旋转和拖拽等功能。 计 中最为广泛。 ３ ． １ ． ５系统界面模块 ：通过 Ｑ ｔ 编写 ，是系统直接 面向用户 的窗 １虚拟装配的概念 口。用户对于系统的所有操 作都是通 过系统界面进 行操 作的 ， 它是 虚拟装配技术一种虚拟现实技术 ， 就是将机械的零件 的三维模 所有功能子模块前端显示 的容器 。 本系统采用面向对 象技术实现系 型利 用 Ｃ Ａ Ｄ或者其他 三维制图软件构建出来 ，然后操作三维 图形 统 的框架结 构 ， 系统中 的每个模块 由对象组成 ， 并通过消 息传 递信 实现零件 的安装工作 ， 是计 算机 图形 技术发展的一个新的 阶段 。这 息 。对象在同一个模块 或不 同模块 中彼此相连 ， 当一个对象接受到 项 技术是近几 年才提 出的， 所 以没有特定 的软件 ， 现在一般 都是利 条消息 ， 将发生一个可能的动作或将此消息传送给某个模块 中的 用Ｃ Ａ Ｄ来操作 ， 但是 Ｃ Ａ Ｄ 中没有 力学 的分 析 ， 所 以这项技 术还有 另一对象 。系统采用 的是 Ｖ ｃ ＋ ＋和 Ｑ ｔ 类库 的文 档（ Ｄ ｏ ｃ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ） 视 图 很 大 的发 展 空 间 。 （ Ｖ ｉ ｅ ｗ） 结构 。 虚拟装配时一项跨越 了多个学科 的技术 ， 这项技术中需要计算 ３ ． ２多窗 口、 多视图化信息处理 。系统通过视 图的处理 ， 将 动态 机技术 、 数字模 型技术 、 虚拟现实技术的支持 。 也可 以把这项技术理 信息直接保持在 系统是 ， 实现 装配工作 的记 录和拆解 。装 备过程的 解为基于虚拟现实 的 Ｃ ＡＤ技术 。 文件资料是公共 的数据资料 ， 利用这种公共 的数 据资料可以从 多个 ２ 动车组转 向架虚拟装配的关键技术 视图多个 窗 口观察零件之间配合 的过程 ， 每一个视 图都是 一个 相对 虚拟装备的关机技术分 为五个 方面 ， 以动 车组转 向架的虚拟安 独立的模块 ， 但是视 图之 间的位置关系又 固定 ， 这就形 成 了装 配的 装为例 ， 向大家介绍安装 的技术要点 。 多窗 口处理 ， 很多时候一 个窗 口时不能 了解装 配的实际情况 ， 三视 ２ ． １ 环境 的构建 。 环境 的构建是虚拟装 配的基础工作 ， 想要完成 图有 时也不能完成 目标 ， 需要 操作立体 图形 ， 然后 同时观察六视 图 虚拟装配就需要对需要装配 的零件 的三维图像 输入在电脑 中， 虚 拟 才能完成正确 的装配 ， 这就是系统 的多窗 口， 多视图的处理方式。 装配不一定必须采用 Ｃ Ａ Ｄ技术 ， 只要能构建 ３ Ｄ图案 的软件都可 以 ３ ． ３装配建模 。面 向对象 的建模方法是一 种对 应于真实世界概 是虚拟装 配的演示 软件 。但是 Ｃ Ａ Ｄ更常用 ， 功能也相对全面。将 动 念 的抽象思维方式 ，它按照问题 领域 的基 本事 物实现 自然分割 ， 按 车组 和转 向架 的三维 图案 录入软件后就完成了虚拟装 配的第一步 。 人们通常 的思维方式建 立问题领域 的模 型。这样 ， 从 问题空 间到求 ２ ． ２零件 的仿真 。虚拟和现实得去区别在于虚拟 中零件是可 以 解空 间是一种 自然的映射 ， 相互间有着直接 的对应关系 。面 向对象 重叠 的 ， 但是在实际 中， 零件之 间不能直接重叠 ， 所 以需要在软件 中 建模方法关心的是系统 涉及 的对象及其相互 间的联 系 ， 围绕组成 问 开启 实体或者模块 不可叠加选项 ，保证 Ｃ Ａ Ｄ中的零件 图形不能相 题领域的事物进行分析 ， 将这些对象进行一般化处理 ， 抽 象成类 ， 建 互 的穿越 。实现零件 的虚拟现实 。 立类之间的关 联 ， 并确定多阶性。面向对象的建模方法采用功能模 ２ ． ３ 装配工作符合 规范。虚拟装 配中零件是不存在重力和其他 型 、 对象模型和动态模型来建立系统模 型。 在实际应用中 ， 面 向对象 力 的效益 ， 在虚拟安装列 车转向架 中 ， 需要一定 的操作顺序 ， 如果不 建模方法根据其抽象方 向可分为 自底 向上方法 、 自顶 向下方法和混 按照这个顺序列车零件就会造成应力断裂 、 弯 曲。 变形等现象。 但是 合方法。自底 向上方法通过用户需求文档中的每个句子来建立对象 在Ｃ Ａ Ｄ中模拟零件是不会变形 和损 坏的 ，所 以在转向架模拟安装 模型或动态模 型 ， 具有 强调可追踪性 的优 点 ； 自顶 向下方法则 通常 抽 象出需求模型 ， 然后 再对 中一定要注意这个问题 ， 要确保零件不会 出现故障才能进行这个步 使用判断从 问题 领域 中选择重要信 息 ， 骤 的虚拟安装 ， 同时不能把列 车翻转 ， 虽然翻转情 况下很多零件 的 其进 行细化 ， 最后得出比较详 细的系统模型 。 装备都变得简单 ， 但是 既然是模拟安装 ， 在现实 中不能把列车翻转 ， ４ 结 论 列 车装 配工作是虚拟装配的一个重要课题 ， 尤其是转 向架 的虚 所 以在模拟安装也不弄如此投机取巧 ， 虚拟安装 的意义就是 在真实 安装 的场景 。所以不能采用式样的方式 ， 零件 的安装应该符 合实际 拟安装 ， 一方面转向架 零件很多 ， 不容易操作 ， 同时需要 在安 装中考 规范 。 虑实 际的受力情况 ， 同时要考虑安装 的合理性 。虚 拟安装 的要求 是 要尽 可能 的模拟现 实的实际情况 ， 现在 的虚拟装 配软件 ， 不具有 受 ３动车组转 向架虚拟装配系统的设计方案 系统通过 Ｖ Ｃ ＋ ＋ ２ ０ ０ ５ 、 Ｏ Ｓ Ｇ与 Ｑ ｔ 相结 合 的方法模 块化设计 ， 分 力方 面的功能 ， 还有很大 的发 展空间 ， 但 是这也给我 的实际装配 有 为一个 主控模 块和五个功 能子模块 ， 功能子模块分别 为 ： 虚拟环境 优 良的指导作用 ， 通过虚拟装 配明确装配 的流程 ， 让施 工人员快 速 实现列 车转 向架 的快速装配 ， 同时对 列车设计 有重要的意义 ， 建立模块 、 模型操作模块 、 数据库管理模块 、 数据转换模块和 系统界 上手 ， 面模块 。系统的五个模块受 同一主模块控制 。 能够快速排除零件 中可能存 在的问题 。 参考文献 ３ ． １ 各模块的主要功能 ３ ． １ ． １ 系统主控模块 ：这个模块协 调和控制 以下五个模 块的运 ［ １ 】 王春莉， 梁立波， 王 宝玉． 计 算机 三维重建技术发展 与应用『 Ｊ 】 ． 沈阳 行。可以方便地 在一个程序 中实现不同 的功能。 大学学报 ， ２ ０ ０ ３ （ ２ ） ． ３ ． １ ． ２ 数据库管理模块 ：根据产 品装配模型进行数 据库整体结 【 ２ １ 田丰， 程成， 陈由迪 ， 戴 国忠． 面向虚拟 装配的三维 交互平 台ｆ Ｊ ］ ． 计 算 构 设 计 。用 面 向 对象 技 术 把 装 配 模 型 中的信 息存 储 于数 据 库 机辅助设计与 图形学学报 ， ２ ０ ０ ２ （ ３ ） ． ３ ］ ７ ７ 华根 ， 高曙 明， 彭群生． Ｖ Ｄ Ｖ Ａ Ｓ ： 一个集成的虚拟设 计与虚拟装 配 （ Ｓ Ｑ Ｌ ２ ０ ０ ０ ） ， 并 实现装配模型 的显示 和对数据库 中的数据管 理和装 『 系统 中国图象图形 学报 ， ２ ０ ０ ２ （ １ ） ． 配结果 处理 等相关功能 。 『 ４ １ 郭恒业， 张田文， 解凯． 基 于图象建模技术的综述ｆ Ｊ ］ ． 系统仿真学报 ， ３ ． １ ‘ ３ 装配视 口建立模块 ： 它是通过 Ｏ Ｓ Ｇ建立 的图形显示视 口， 是用于装 配装配显示 的虚拟环境 ，并包括摄影机视 口的相关 动作 ， ２ ０ ０ １ （ ￥ ２ ） ． 可以从不 同的角度 、 放 大或缩小观看物 体 ， 其 间还可 以改变 背景色
高速动车组转向架系统检修虚拟仿真实验的建设研究
高速动车组转向架系统检修虚拟仿真实验的建设研究发表时间：2019-07-17T17:11:23.353Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：郑圳涛[导读] 摘要：本文首先分析了虚拟仿真系统功能的10个子系统，然后详细的分析动车组转向架系统的检修和转向架系统检修虚拟仿真实验的建设研究。
中国铁路北京局集团有限公司北京动车段北京市 102600摘要：本文首先分析了虚拟仿真系统功能的10个子系统，然后详细的分析动车组转向架系统的检修和转向架系统检修虚拟仿真实验的建设研究。
关键词：高速动车组转向架系统检修；虚拟仿真实验引言高速铁路是我国现代化水平的重要标志之一，我国的高铁，经历了几十年的励精图治，经历了由无到有、由弱到强发展历程，已经炼就成世界铁路科技的集大成者，屹立于世界高铁强国之列。
中国高铁用自己的进步和发展强有力的展示着中国的实力，从“四纵四横”到“八纵八横”从最高运行时速的200公里至350公里的不断跨越，据有关数据显示截至2018年底，中国高铁总长已达约2.9万公里，运营里程更是位居世界第一。
中国高铁骄人的成绩为世界各国呈现了崭新的中国面貌。
我国的高铁不断发展过程中，高铁工程专业的人才培养不容忽视。
现阶段，高速铁路工程准专业人员的相关培训存在很多的短板。
例如对极端恶劣的气候条件下，高铁的运行状况展开教学与研究缺乏有效性，而且真实的列车装置非常昂贵，这是在多人多任务教学过程中不得不面对的问题，进而导致实践和考核的标准化程度低。
所以，进行高铁的检修虚拟仿真实验的建设是大势所趋、顺势而为。
车辆工程专业当中，动车组运用与检修是其核心，而本系统就是针对铁路行业动车组检修技术人员而设置的课程。
一、虚拟仿真系统功能10个子系统第一个子系统：维修计划子系统，用以阐述动车组的维修组织和维修；第二个子系统：故障手册子系统，用以介绍动车组的禁止使用限度、故障形式和危害；第三个子系统：检修作业子系统，用以全面的对转向架的各级检修理论和检修内容做出阐述；第四个子系统：工艺流程演示子系统，根据视频演示的方式具象、真实的将检验工艺流程直观表达出来。
导轨电车内装系统组装虚拟装配动态展示设计与实现
导轨电车内装系统组装虚拟装配动态展示设计与实现摘要：本文围绕导轨电车内装系统虚拟装配动态展示设计制作，综合考虑整体内装系统的结构和编组特点，将三维建模、三维动态展示制作与多媒体影音技术结合，一同设计出来一套内装系统组装虚拟装配动态展示的制作方案。
利用 Catia 建立零组件模型，然后将模型导入 Catia Composer 进行装配动画制作，最后利用会声会影技术完成动画的后期制作。
通过虚拟装配，很好的展示了内装系统中复杂产品的安装关系、结构细节，为生产组装、异地组装提供更加直观的服务。
关键词：内装系统；虚拟装配；动态展示制作；Catia Composer近年来，随着我公司转型升级成果不断取得，导轨电车订单数量也日益增加，同时完成内装系统组装的人员数量不断增加，在生产过程中如果采用现车预装的方式，对内装系统中产品难免有一定程度的破坏，造成资源浪费，增加人力成本。
另外，在组装过程中使用传统纸质文档也会造成查找困难和携带量大等诸多不便。
因此，制作具有导轨电车内装系统组装信息系统的虚拟装配动态展示、三维模型浏览、电子图纸等对推进现场生产组装具有重要的现实意义。
（1）能够直观且详细地表达出内装系统中产品的信息和装配过程；（2）大幅度节省厂房、培训人员和实习设备，降低培训成本和培训时间，减少人力物力等的资源浪费。
（3）为教学提供直观可视的标准范本，更高效地将虚拟训练转换成实际组装技能。
一、虚拟装配动态展示的功能特点文章围绕导轨电车内装系统虚拟装配动态展示的制作，以导轨电车真实装配过程为依托，综合考虑内装系统三维建模、虚拟装配动态展示制作以及后期处理等主要环节，力求解决复杂产品虚拟装配动态展示制作过程中的一系列难题。
虚拟装配动态展示具有以下功能特点：（1）动态展示能够真实准确地表达出导轨电车内装系统的结构信息；（2）能够正确表达出不同零部件的组装顺序，直观真实地演示零件的安装步骤、安装路径和紧固动作[1]。
（3）用声音和文字对零部件的名称、尺寸和装配标注等做出说明，对各个零部件的装配信息做出更全面直观的表达。
基于IETM技术的动车组转向架检修支持系统研究
基于IETM技术的动车组转向架检修支持系统研究发布时间：2021-05-11T02:01:56.502Z 来源：《中国科技人才》2021年第8期作者：段阳春1 蔡春生1 孙朋飞1[导读] 高速动车组是我国目前旅客运输的主要交通工具，转向架是高速动车组的核心部件之一，技术含量高，结构复杂，对车辆运行的平稳性及安全性影响很大。
中国中车集团唐山机车车辆有限公司服务事业部河北唐山 063035摘要：CRH380BL动车组转向架技术含量高，结构复杂，需要高效率、高质量的检修与维护手段。
本文综合应用虚拟现实、多媒体和仿真技术，设计开发了转向架检修虚拟仿真支持系统。
它提供一个可视化的多媒体信息平台，可支持新的培训模式，使培训人员在虚拟环境中快速掌握检修技能，以交互方式浏览转向架各组成部件的三维模型，了解技术信息、结构特点、模块配置、各级修程信息及产品装配过程。
关键词：动车组；转向架；仿真；培训；检修1 引言高速动车组是我国目前旅客运输的主要交通工具，转向架是高速动车组的核心部件之一，技术含量高，结构复杂，对车辆运行的平稳性及安全性影响很大。
为了适应高速铁路运营的要求，保证培训的质量和效率，应采用先进的技术来培训相关技术人员。
作者针对CRH380BL动车组转向架，采用虚拟现实、多媒体和仿真技术，提供了一个可视化的多媒体信息平台，可以用于高质量、高效率地培训动车组转向架相关技术人员，还可以为相关人员在其它场合的交流提供直观的沟通方式。
本文以下部分将详细介绍转向架的结构特点、系统需求、系统结构与功能以及关键技术。
2 转向架结构特点CRH380BL动车组为动力分散型高速动车组，以16辆编组形式，8动8拖的动力配置，32个转向架分两类共16种。
该动车组转向架采用模块化设计，包括构架、轮对、牵引装置、一系悬挂、二系悬挂、制动装置、管路布置、电机安装、诊断装置等28个模块。
轴端种类比较多，共16种，有5种轴箱盖。
防滑传感器轴端包括无运行控制、单通道、不同出线长度、A型盖（右出线）的4种轴端，以及带运行控制、双通道、不同出线长度、A型盖和E型盖（左出线）的5种轴端；保护接地轴端仅1种；回流接地轴端包括不带速度传感器的1种轴端和带不同速度传感器的3种轴端；普通轴端包括左、右各1种轴端。
动车组虚拟维修仿真系统的设计与实现
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・ 工程应用技术与实现 ・
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练任务的需要 ， 节约经费、提高 培训效率 。 可
关健词 ：虚拟维修 ；动车组；维修 过程仿真 ；三 维交互 ；渲染优化
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ Ｒｅ ｌ ａ ｉ ｎ ０ ｒ ｕ ｌ ａ ｎ ｅ ａ ｃ ｎ ｓｇ ｎ ａ ｉ ｔｏ ｆ ｚ Ｖｉｔ ａ ｉ ｔ ｎ ｎ ｅａ ｄ Ｍ
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（ ）能 够 直 观 并 且详 细地 表 现 出转 向架 的 资 １
识 。ＣＲ Ｈ３高 速 动车 组 采 用 Ｃ ３ ０型 转 向架 ，其 料 信 息 和 装 配过 程 。 Ｗ ０
ａ ｄ ｒａｉ ｔ ｎｃａａｔ ｉｉ ， ｏ ｉｇｗｔ ｂｅｔ ｒ ｎｅ Ｄｍｏ ｅｎ ， Ｄａ ｉ ｔ ｎ ｋ ｇａ ｌａ ｌｍｅｉ ｎ ｇ ｚ ｉ ｈｒｃ ｒｔ ｓｃｍｂ ｉ ｏｊｃ ｏｉ ｔｄ ｄ ｌｇ ３ ｍａ ｏ ｉ ｓ ｌｓ ｏ ｎ ａｏ ｅ ｓｃ ｎ ｈ — ｅ ３ ｉ ｎ ｉ ｍａ ｎ ｗｅ ｍｕｔ ｄａ ｉ
Ｗａ ｏ ｔ ｄｔ ｅｆｅ ｉ ｌｔ ｏｍｐｌｘｐ ｏｄ ｃ ｒｕ ｌａ ｓ ｍｂｌ ｏ ｌ ｇ ｄａ ｉ ｔｏ ｏ ｕ ｔｏ ｏ ｅ ｓ ｉ ｒ ｖｅ ｓ ｐｒ ｍｏ ｈ ｘｂｉ ｙｏｆｃ ｅ ｌ ｉ ｅ ｒ ｕ ｔ ｔａ ｓ ｅ ｖｉ ｙｍ ｄｅｉ ａ ｍａ ｉｎｐｒ ｄ ｃ ｉｎｐｒ ｃ ｓ ， ｍｐ ｏ ｄｔ ｎ ｎ ｎ ｈｅ
Ｃ ＲＨ３ 速 动车 组 最 高 运 行速 度为 ３ ０ｋ ｈ 关 内容 的 Ｃ 高 ５ ｍ／ 。 ＲＨ３动 车 组 转 向 架 检 修 信 息 系 统 具 有
转 向架 是 动 车 组 重 要 的组 成 部 分 ，转 向架 结 构 及 现 实意 义 。
其 装 配 信 息 是 装 配 人 员和 检 修 人 员 必 须 掌 握 的 知
１ ５驯 ９长
Ｖｏ ． ９ １１ ＮＯ ５ ．
推 广 与 应 用
ＰＯ Ｉ Ｉ ＲＩ ， ｌ Ｕ Ａ ＺＡ１ Ｉ ＯＮ Ｎｌ Ａ 】ＡＩＰ 、 ’ Ｌｌ ＡＴ１ Ｎ （ ０
爻 编 １ ：１ ０ ．４ １ （ ｏ ｏ ５０ ２ —５ ０ ０ ５ ８ ５ ２ ｌ ）０ —０ ７０ １ ．
动 车组 转 向架 检 修 系统 中虚 拟 装 配 动 画设 计 与 实现
米 小珍 ，苍
摘
松 ，金
燕 ，周 韶 泽 ， 马思 群 ， 蒋 惠
（ 连 交通 大 学 交通 运输 工程 学 院 ， 大连 ｌ６ ２ ） 大 １０ ８
：围绕 Ｃ Ｈ３动车组转 向架虚拟 装配动画制作 ，综合 考虑转 向架结构和编组特点 ，将三维建模 、 Ｒ
பைடு நூலகம்
ｒ ｕ ａ ｉ ｔ ｆ ｉ ｌｒ ｄ ｌ ｎｍａｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅｃ ｍｐ ｅ ｉ ｆ ｎ ｍａ ｉｎ ｅ ｓ ｂ ｌ ｏ ｓｍｉ ｉ ｙ ａ ｍｏ ｅ ｉ ｔ ， ｅ ｕ ｅ ｈ ｏ ｌｘ ｔ ｏ ａ ｉ ｔ ． ａ ｏ ｙ ｏ
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三维动 画制作、 多媒体 影音技 术结合 ，起 来设 计 出一套转 向架虚拟装 配劝 画的制作 方 案。利 用 Ｐ ｏＥ建立 ｒ／
零件三 维装配模型 ，模 型导入 ３ ｓＭａ ｄ ｘ进行装 配动 画制作 ，利 用 Ｐｅ ｅｅ完成动 画的后期 制作 。很好 地提 ｒｍｉｒ 升 了复杂产品虚 拟 装配动 画制作 过程 中建模 与动画制作 的灵 活性 ，提 高 了相似模 型动 画制作 的重 用性 ，降
低 了动 画 制 作 的 复 杂度 。
火 键 ：虚 拟 装 配 ；动 画制 作 ；动 车 组转 向 架 ；３ ｓＭａ ｄ ｘ ・ ｒ 类 １ ：Ｕ２ ６０ ３１ Ｉ剞分 ０ Ｉ ｔ ｜ ６ ．３ ． 文献 标 ｉ ：Ａ ｝ ｝
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｏ ｆ ｉｔ ｌ ｓ ｅ ｂｌ ｎｉ ａ ｉ ｎ ｉ ｇ ｅＲ ｅ ｉｉ ｓｇ ｎ ｍ ｌ ｍ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｕａ ｓ ｍ ｙａ ｍ ｔｏ ｎ Ｂｏ ｉ ｐａ ｒｎｇ ｖ ａ Ｓｙ ｔ ｍ ｆＣ ＲＨ ３ＥＭ Ｕ ｓｅ ｏ