Development and Challenge of Digital Design of High-Speed Trains in China
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(2) ２５２. 西 南 交 通 大 学 学 报. 第５１ 卷 ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｔｃ． ，ｗｈｉｃｈ ｗｉｌｌ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｎｅｔｗｏｒｋ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｍｏｂｉｌｅ ｔｅｒｍｉｎａｌｓ， ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ａｎ ｏｐｅｎ Ｒ ＆ Ｄ．. ：ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ；ｄｉｇｉｔａｌ ｄｅｓｉｇｎ；ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ 靠 、生态 、人性 、能力保持性等高品质的需求 ，给 速 列 车 作为载运旅客的重要轨道交通工具 可 高 ［ ］ 速 列 车 的 研 制 带 来 更 多 的 挑 战 ，需 要 寻 找 更 为 先 之 一 ，是 一 个 有 机的复杂巨系统，其主要由列车 高 的 技 术 来 满 足 这 些 需 求 和 挑 战 总 体 、车 体 、转 向 架 、牵 引 系 统 、制 动 系 统 、列 车 网 络 进 ． 控 制 系 统 、辅 助 供 电 系 统 、环控（空调等）等关键部 分 组 成 ，其 中包括１２０ 多个独立子系统 、４ 万多个 零 件 ，涵 盖 九 大 关键技术和十项重要配套技术［］．
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(4) 图１ 为 高 速 列 车 系 统 的 组 成 与 分 布 ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ. １. ２.
(5) . . 图２ 高 速 列 车 耦 合 大 系 统 框 架 Ｆｉｇ． ２ Ｆｒａｍｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. 网 络 化 、信 息化 、智能化是未来高速列车的发 展 方 向 ，且 都 以 数字化为基础 ，从数字化的角度研 究 高 速 列 车 创 新 研 发 体 系 ，突 破 其 中 的 关 键 理 论 及 技 术 是 高 速 列 车 研 发 的 发 展 方 向 之 一 ． 图１ 高 速 列 车 系 统 的 组 成 与 分 布 Ｆｉｇ． １ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ 本 文 从 高 速 列 车 设 计 的 角 度 ，以 系 统 论 的 观 点 ｔｈｅ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ ｓｙｓｔｅｍ 详 细 阐 述 高 速 列 车 在 数 字 化 研 发 方 面 取 得 的 进 展 、存 系 统 论 是 解 决 复 杂 系 统 的 有 效 方 法 ，采 用 系 统 在 的 问 题 及 面 临 的 挑 战 ，同 时 指 出 今 后 的 发 展 方 向 ． 论 的 观 点 可 以 有效地分析复杂系统的主要要素以 速列车数字化研发的主要科学 及 系 统 相 互 之 间 的 关 联 和 影 响 ，同 时 抓 住 系 统 问 题 １ 高 ［ ］ 的 主 要 矛 盾 ，从 而 保 证 系 统 的 主 要 功 能． 问题 高 速 列车是典型的复杂系统 ，其结构组成复 高 速列车属于典型的复杂机电系统 ，不但功 杂 ，是 由 不 同 的 具 有 独 立 功 能 的 系 统 通 过 一 定 组 合 能 、结构 、性能复杂 ，而且运行环境也复杂 ，整个高 速 列 车 主 要 由 承 载 、走 行 、 速 ．高 关 系 形 成 的 有 机 整 体 铁 路 系 统 是 以 高 速 列 车 为 核 心 的 庞 大 系 统 ，运 行 供 电 、牵引 、制动 、空调 、网络控制等系统的协同与 安 全 是 高 速 铁 路 的 生 命 线 ，如 何 确 保 运 行 安 全 是 高 组 合 来 实 现 安 全 可 靠 的 载 运 ，保 证 旅 客 乘 坐 的 安 全 速 铁 路 追 求 的 永 恒 话 题 高 速 列 车 的 自 主 创 新 研 ．在 和 舒 适 ． 发 过 程 中 ，大 量 科技工作者做出了种种努力 ，通过 高 速 列 车 的 运 行 环 境 和 边 界 条 件 同 样 复 杂 ，由 引 进 、消化 、吸收 、再创新 ，突破了各种研发上的技 于 高 速 列 车 的 运行受到线路和接触网等固定设施 术 难 题 ，使 得 高速列车能够以３５０ ｋｍ ／ ｈ 的速度平 条 件 的 限 制 ，同 时 也 受 到 牵 引 供 电 和 列 车 运 行 控 制 稳 开 行 字 化 手 段 在 研 发 过 程 中 起 到 非 常 重 要 的 ．数 系 统 的 影 响 以 及空气扰动 、阻力及噪音的制约等 ． 作 用 ，其 中 也 存 在 大 量 的 科 学 问 题 需 要 解 决 ． 因 此 ，高 速 列 车 与 高 速 铁 路 各 子 系 统 之 间 构 成 相 互 １． １ 系统问题 联 系 、相互依存 、相互制约的关系 ，如 ：高速列车与 （１）高 速 列 车 耦 合 大 系 统 建 模 与 仿 真 问 题 线 路 之 间 的 轮 轨关系 、与接触网之间弓网关系 、与 高 速 列 车 系 统 复 杂 ，是 复 杂 的 结 构 、功 能 、性 能 空 气 之 间 的 流 固 关 系 、与 供 电 及 牵 引 传 动 系 统 之 间 的 综 合 体 ，而 且 高 速 列 车 受 各 种 边 界 条 件 和 运 行 环 的机电关系等等 ，从而组成高速列车耦合大系 境 的 约 束 ，约 束 因 素 包 括 轮 轨 、线 路 、气 流 、信 号 、供 统［］． 图２ 为 高 速 列 车 耦 合 大 系 统 框 架 ． 电 ，甚 至 气 候 、地 理 等 ，这 些 因 素 与 高 速 列 车 耦 合 在 ［ ］ 随 着 高 速 列 车 的 发 展 和 广 泛 运 用 ，复 杂 运 行 环 一 起 ，形 成 高 速 列 车耦合大系统，模型如图３ 所 境 及 服 役 的 演 变 以 及 高 速 、绿 色 、环 保 、节 能 、安 全 、 示 ．从 系 统 的 角 度进行高速列车数字化研发时 ，如 ３. ４. ５.
(6) 第２ 期 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战 ２５３ 维ＣＡＤ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ），与全面普及三 何 建 立 涉 及 多 学 科 、多 领 域 协 同 仿 真 运 行 的 耦 合 大 二 有 距 离 ，通 用 化 的 三维ＣＡＤ 向专用化的 系 统 的 物 理 模 型 、数 学 模 型 和 仿 真 模 型 是 高 速 列 车 维ＣＡＤ 还 数 字 化 最 为 典 型 的 科 学 问 题 ，也 是 高 速 列 车 数 字 化 三维ＣＡＤ 进展缓慢 ；ＣＡＥ （ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ［ ］ 设 计 需 要 解 决 的 核 心 问 题． 面 ，高速列车在强度 、动力学 、疲劳 ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）方 （２）高 速 列 车 全 寿 命 周 期 建 模 与 仿 真 问 题 可 靠 性 、振 动 噪 声等多方面开展的很成功 ，但是与 一 方 面 ，高速列车安全与能力保持涉及到设 ＣＡＤ 的 集 成 度 不 高 ，导致设计往复和重复多 ；优化 计 、制 造 、装 配 、服 役 、维 修 、报 废 等 全 寿 命 周 期 各 个 技 术 方 面 ，设 计参数选定主要还是依靠设计经验 、 ［ ］ 阶 段 ，需 要 进 行 全寿命周期建模与设计；另一方 基 于 仿真的ＤＯＥ （ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ）和试验等 面 ，装 备 制造产业的整个产业链的价值链逐渐后 技 术 ，部 分 采 取 了优化设计技术 ，尤其在结构优化 移 ，产 业 结 构 向 “制 造＋ 服务型”产业结构调整 术 方 面 ，采 用 了ＣＡＥ 软 ，对 技 件 本 身的结构优化技术 ， 全 寿 命 周 期 各 阶 段 的 数 据 以 及 相 关 性 要 求 更 高 ，全 比如ＲＳＭ （ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ）、Ｋｒｉｇｉｎｇ ．事 术 等 实 上 ，高 速 列 车 因 为 系 统 复 杂 ，设 计 参 数 寿 命 周 期 的 数 据挖掘以对服役安全进行分析和评 技 制 约 因 素 众 多 ，很难平衡其平稳性 、安全性和舒 估 将 得 到 重 视 寿命周期数据建模与分析 、全寿 和 ．全 性 指 标 ，大 量 的 试 验 技 术 势 必 导 致 研 制 成 本 增 加 命 周 期 可 靠 性 设 计 理 论 与 方 法 、全 寿 命 周 期 大 数 据 适 和 周 期 增 长 ，采 用基于数字化的全优化技术 ，可从 挖 掘 与 服 役 安 全 评 估 也 是 主 要 科 学 问 题 ． 机 性 能 、局 部 结 构 和 综 合 性 能 优 化 对 设 计 参 数 的 （３）高 速 列 车 数 字 化 设 计 、分 析 、优 化 集 成 问 题 整 要 度 计 算 和 选 择 、多 目 标 优 化 等 方 面 有 显 著 的 指 设 计 、分 析 、优化集成是复杂机电系统设计研 重 作 用 究 的 难 点 与 热 点 ，高 速 列 车 目 前 设 计 主 要 还 是 采 取 导 ． ６. ７. ab. WXYZ[\]^ _`. " #$ ) '( %&
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(10) EF8QRS! E N8TUVP 3 <= >,12 ; 45 67 89: LM ! 12 K12 3 >,(@! *?!45 67 8 EF ABCD GHI(J6! . . . . . . 图高 速 列 车 耦 合 大 系 统 模 型 及 关 系. ３ Ｆｉｇ． ３ Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. （４）高 速 列 车 数 字 化 平 台 问 题 ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）、 ＥＲＰ （ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ ）是 整个高速列车研发体系需要延伸到制造和试 实 现 数 字 化 平 台的管理子平台和纽带 ，打通设计 、 验部分 ，ＰＤＭ （ｐｒｏｄｕｃｔ ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ）、ＳＬＭ 仿 真 、优 化 、制 造 、试 验 等 各 子 系 统 的 接 口 是 数 字 化 ［ ］ （ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｌｉｆｅｃｙｃｌｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ）、ＴＤＭ （ｔｅｓｔ ｄａｔａ 平 台 主 要 的 技 术 挑 战． . ８.
(11) 西 南 交 通 大 学 学 报 第５１ 卷 （５）高 速 列 车 大 系 统 优 化 与 匹 配 问 题 与 现 有 的 开 放 式 创 新 理 念 还 相 差 甚 远 ，导 致 研 发 的 高 速 列 车 作 为 公 用 交 通 工 具 ，不 能 脱 离 运 行 环 思 路 、创 新 的 方 法 等 得 不 到 延 伸 和 发 散 ，引 入 众 创 、 境 ，也 不 能 脱 离 人 文 环 境 ，更 不 能 脱 离 社 会 、经 济 环 威 客 、创 客 等 各 种大众智慧思想 ，利用现有的移动 境 ，这 些 环 境 对 高 速 列 车 本 身 的 研 制 提 出 了 高 的 要 终 端 平 台 和 云 服 务 体 系 ，进 行 各 种 奇思妙想的开放 求 ，在 高 速 列 车 大系统优化中应综合考虑地理 、气 式 创 新 设 计 ，是 新 一 代 高 速 列 车 的 创 新 驱 动 ，解 决 当 候 、能源 、人文 、经济等定性或定量约束 ，从而实现 前 技 术 难 题 的 庞 大 智 库 ，推 动 我 国 高速列车的技术 高 速 列 车 系 统 的 优 化 与 匹 配 ，其 中 难 点 是 建 立 综 合 发 ．如 何 在 云 计 算 、移动终端 、大数据等先进信息 展 ． 约 束 下 的 优 化 模 型 技 术 支 撑 下 ，建 立 基 于 “互 联 网＋ 高 速 列 车 ”创 新 设 发效率问题 １． ２ 研 计 体 系 是 高 速 列 车 创 新 面 临 的 科 学问题 ，主要科学 高 速 列 车 和 其 他 产 品 一 样 ，主 要 追 求 高 品 质 的 问 题 是 基 于 互 联 网 的 移 动 协 同 设 计 、用 户 体 验 设 计 、 ＴＱＣＳＥ （ｔｉｍｅ，ｑｕａｌｉｔｙ，ｃｏｓｔ，ｓｅｒｖｅ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）， 研 云 设 计 与 服 务 等 先 进 的 理 论 及 方 法 ． 发的效率是其中的重要因素 ，主要涉及到ＴＱＣ １． ５ 以人为中心的设计问题 （ｔｉｍｅ，ｑｕａｌｉｔｙ，ｃｏｓｔ）． 是 高 速 列 车 作 为 运 载 工 具 的 主 体 ，人 的 满 意 人 目 前 高 速 列车受不同国家 、不同地域 、不同文 度 满 意 度 来 自 是 评 价 高 速 列 车 好 坏 的 重 要 标 准 ．其 化 、不 同 气 候 、不 同 地 理 环 境 等 各 种 因 素 的 影 响 ，个 于 人 的 生 理 、心 理 、感 官 、情 感 等 诸 多 方 面 ，如 ：来 自 性 化 、多 样 化 需 求越来越复杂 ，研制的车型越来越 温 度 、湿 度 、压 力 等 多 维 综 合 舒 适 性 ，来 自 对 外 观 环 多 ，但 产 品 的 研 发流程还需要改进 ，存在的主要问 境 和 乘 车 行 为 感受 ，来自对车座椅舒适性体验 ，来 题 是 已 有 的 设 计 经 验 和 知 识 不 能 得 到 很 好 的 重 用 ， 自 维 修 人 员 方 便 和 快 捷 的 感 受 ，来 自 对 社 会 、经 济 、 设 计 流 程 和 规 范 没 有 得 到 有 效 整 理 ，整 个 设 计 平 台 可 持 续 性 的 影 响 等 ，都 会 刺 激 人 对 高 速 列 车 的 满 意 ［ ］ 刚 性 有 余 、柔 性 不足 ，如何进行基于知识工程的精 度 、乘客 、维修人员 、现场维护人 评 价． 以司机 细 研 发 ，满 足 需 求 驱 动 的 个 性 化 、多 样 化 定 制 等 ，是 员 、现 场 服 务 人 员 等 各 个 方 面 人 参 与 为 中 心 的 高 速 提 高 研 发 效 率 、设 计 质 量 以 及 降 低 设 计 成 本 面 临 的 列 车 设 计 理 论 及 方 法 ，将 支 撑 文 明 社 会 人 对 载 运 工 ． 主 要 问 题 具 的 期 望 ，以 人 为中心的设计 ，需要考虑不同人群 发成本问题 １． ３ 研 的 期 望 与 感 受 于 个 体 差 异 和 感 受 存 在 偶 然 性 与 ．由 速 列 车 在 追 求 速 度 的 卓 越 性 上 取 得 了 进 展 ， 不 高 确 定 性 ，其 参 数与模型难以描述 ，则以人为中心 但 整 个 研 发 成 本 的 优 化 控 制 需 要 引 起 高 度 重 视 ，研 的 设 计 将 会 是 未 来 设 计 的 难 点 和 需 要 面 对 的 问 题 ． 发 成 本 的影响因素众多 ，涉及到产品的全寿命周 速列车数字化研发的进展 期 ：设计过程中的设计往复 ，过度设计 ，过度依 ２ 高 ．如 高 速 列 车 引 进 入 我 国 到 全 面 自 主 创 新 ，经 过 赖 经 验 和 物 理 样 机 设 计 ，对 材 料 、工 艺 流 程 、后 期 维 从 护 等 考 虑 不 周 等 ，都 会 导 致 成 本 上 升 外 ，市 场 的 了 近１０ 年 的 历 程 ，在 科 技 部 及 原 铁 道 部 的 支 持下 ， ．另 追 求 将 对 成 本 造成更为严格 以 竞 争 以 及 对ＴＱＳＣＥ 的 企 业 为 自 主 创 新 的 主 体 带 动 下 ，整 体 研 制 水 平 得 ［ ］ 的 约 束 ，ＤＦＸ（ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｘ）的 设 计 理 念 将 更 为深入 到 大 大 提 升 ，数字化设计方法 和数字化研发技 的 贯 穿 在 整 个 产 品 研 发 过 程 中 发 成 本 的 科 学 问 术 ．研 逐 渐 深 入 ，取 得 了 很 大 进 展 ． 题 在 于 如 何 建 立 起 基 于 运 行 环 境 、能 耗 、性 能 、可 靠 高速列车数字化研发技术主要包括基于计算 性 等 多 约 束 下 的高速列车全寿命周期成本优化控 机 仿 真 的 设 计 、虚拟样机技术 、设计自动化的技术 制 模 型 ． 和 面 向 需 求 的 设 计 等 发 技 术 是 高 速 列 车 数 字 化 ．研 放式创新问题 １． ４ 开 研 发 的 关 键 ，运 用 技 术 可 以 提 高 研 发 效 率 和 改 进 研 新是永恒主题 ，我国高速列车开发出时速 发 创 前 高 速 列 车 数 字 化 研 发 进 展 集 中 体 现 在 手 段 ．目 ３５０ ｋｍ 的 标 准 动 车 组 及 系 列创新研发平台体系的 运 用 数 字 化 研 发的技术理念搭建高速列车的研发 建 立 ，标 志 着 高 速列车在技术领域的全面创新 台 ，平 台 是 数 字化研发技术的集中体现 ，也就是 ．但 平 高 速 列 车 的 研 制 整 体 还 是 一 个 相 对 封 闭 的 领 域 ，主 说技术是平台搭建的核心 ，平台是技术运用的 ． 要 靠 行 业 人 员 的参与 ，这势必束缚了研发的思路 ， 载 体 ２５４. ９. １０.
(12) 第２ 期 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战 ２５５ 学 、同 济 大 学 等 铁 路 专 业 相 关 院 校 及 铁 科 院 均 承 担 ２． １ 基 于计算机仿真的设计技术 算 机 仿 真 的 核 心 是 按 照 相 似 性 原 理 ，建 立 物 了大量的有关ＣＡＥ 的分析任务 ，主要借助于 计 理 系 统 的 数 学 模 型 ，根 据 数 学 模 型 寻 找 有 效 的 求 解 ＡＮＳＹＳ、ＡＢＡＱＵＳ、ＦＡＴＩＧＵＥ、ＬＭＳ、ＳＹＳＮＯＩＳＥ、 各种分析软件［ ］，同时结合 算 法 进 行 仿 真 计算 ，对于产品研发 ，性能是通过动 ＮＣＯＤＥ、ＮＡＳＴＲＡＮ 等 关 的 试 验 台 进 行 结 构 设 计 及 试 验 验 证 研 究 ，有 力 态 模 拟 来 保 证 ，动 态 模 拟 的核心是仿真［ ］． 基于仿 相 、多体动力 地 真 的 设 计 技 术 基础是ＣＡＥ，而有限元法 支 撑 了高速列车的研发 ；在高速列车动力学方 ［ ］ 学 、优 化 方 法 是ＣＡＥ 的 主 要 体 现 高速列车的数 面 ，以 西 南 交通大学牵引动力国家重点实验室 ．在 字 化 研 发 中 ，涉 及到整机及零部件的动力学 、疲劳 为 主 要 研 究 单 位 ，结合已有的整车滚振试验台 ，通 强 度及可靠性 、振动及噪声 、耐久性 、碰撞 、空气动 过 自主开发ＴＰＬＤＹＮＡ、ＴＰＬＴＲＡＩＮ、ＴＴＲＩ 等软件 ， ［ ］ 析 ，这些分析无法用解析的方法进行 以及商业软件ＳＩＭＰＡＣＫ，ＡＤＡＭＳ ／ ＲＡＩＬ、ＵＭ、 力 学 等分 计 算 ，因 此 ，ＣＡＥ 是 必 不 可 少 的 手 段 进行研究［ ］，并逐步发展到自主研发 ． ＮＵＣＡＲＳ 等 一 直 以 来 ，ＣＡＥ 是高速列车数字化研发最主 高 速 列 车 耦合大系统动力学软件［ ］，将高速列车 轮 轨 、线 路 、弓 网等耦合［ ］一起进行协同仿真 ．在 要 也 是 最 成 功 的 手 段 高 速 列 车 研 发 中 包 括 西 南 与 计 算［ ］． 具 体 耦 合 计 算 软 件 如 图４ 所 示 ． 交 通大学 、北京交通大学 、大连交通大学 、中南大 及 １３. １１. １４. １２. １５. １６. １７１８. １１. !"
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(15) . 图高 速 列 车 耦 合 大 系 统 仿 真 计 算 软 件. ４ Ｆｉｇ． ４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｃｏｕｐｌｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. 近 年 来 ，以 企 业 为 创 新 主 体 的 研 发 模 式 得 到 有 效 地 扩 展 ，包 括 中 车 旗 下 的 长 客 股 份 、唐 山 客 车 、四 方 股 份 、浦 镇 客 车 等 都 建 立 了 相 应 的 实 验 室 和 仿 真 ，基于仿 中 心 ，吸 收 并 逐 步 掌 握 了 相 关的ＣＡＥ 技术 真 的 设 计 技 术 得 到 有 效 地 普 及 ． 在 系统及结构优化技术方面 ，多目标优 化［ ， ］已经在逐步尝试进行研究 ，尤其在转向架 、 车 体 结 构 设 计 等 方 面 ，已 有 采 用 代 理 模 型 方 法 和 结 ，［研究 结构参数对性 合 优 化Ｉｓｉｇｈｔ、Ｏｐｔｉｍｕｓ 等软件 ］ 能 的 灵 敏 度 以 及 进 行 参 数 优 化 ． 动 力 学 参数优化方面也取得一些进步［ ］，有 研 究 者 利 用 基 于 仿 真 设 计 的ＤＯＥ，基于ＢＰ 神经网 络 建 立 代 理 模 型 ，运 用 智 能 优 化 算 法 对 高 速 列 车 整 ［ ］ 机 性 能 参数进行全局优化 ，并在具体某车型 . １９ ２０. ２１２３. ２４. ２５２７. 的 参 数 优 化 上 得 到 更 优 解 ，实 现 了 基 于 仿 真 和 试 验 的 设 计 闭 环 ，减少了物理试验次数和经验判断等 ， 并 能 有 效 地 找 到性能设计参数对设计目标的敏感 程 度 ，帮 助 系 统 辨 识 和 发 现 主 要 问 题 所 在 和 优 化 相 ［ ］ 关 参 数 ． 拟样机技术 ２． ２ 虚 仿 真 的 设计技术为基础可以发展到虚拟样 以 机 技 术 ，虚 拟 样机是一种先进的数字化设计方法 ， 其 既 体 现 了 对 产 品 的 创 新 设 计 ，也 体 现 了 对 产 品 的 无 风 险 的 数 字 化 试 验 ，特 别 适 合 产 品 试 制 成 本 高 的 复 杂 机 械 系 统 的 研 制 ． 国内铁路机车车辆虚拟样机技术近几年才引 ．在 起 相 关 部 门 和 单位重视 研究群体上 ，由于铁路 ．清 系 统 的 专 业 特 点 ，大多数研究集中在铁路院校 ２８３０.
(16) 西 南 交 通 大 学 学 报 第５１ 卷 华 大 学 、大 连 铁 道 学 院 等 高 校 曾 经 进 行 过８６３ 计划 环 境 中 ，借助于ＰｒｏＥ、ＣＡＴＩＡ ＣＡＡ 等二次开发工 项目主 具 项 目 “铁 路机车车辆虚拟样机”的研究 ，基 于 计 算 机辅助的方式研发专用化的ＣＡＤ 系 ．该 要 以 大型软件 ，如ＰＲＯＥ 的ＰＤＭ 工具为集成主 统 ，建 立 数字样机模型［ ］，然后在ＣＡＤ 环境中进 线 ，结合国外成熟的商业化建模 、分析 、计算软件 ， 行 相关ＣＡＥ 信息的抽取［ ］，通过ＣＡＤ 环境中的 ，实现ＣＡＤ ／ ＣＡＥ 的有效集 如 ：ＰＲＯＥ、ＡＤＡＭＳ、ＭＡＴＬＡＢ、ＡＮＳＹＳ 等进行机车 多分析视图映射 ［ ］ 车 辆 模 型 样 机 的 分 析 ；西 南 交 通 大 学 数 字 化 设 计 与 成 ，进 行 基 于 仿 真的分析 ，完成对各个领域分 ［ ］ 制 造 团 队 在 高 速列车虚拟样机技术研究方面做了 析 性 能 的 无 风 险 试 验． ［ ］ 大 量的研究工作 ，首先在通用化的三维ＣＡＤ 高 速 列 车 虚 拟 样 机 技 术 应 用 框 图 如 图５ 所 示 ． ２５６. ３２. ３５. ３６３７. １０. ３１３８. . . .
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(18) . 图５ 高 速 列 车 虚 拟 样 机 技 术 应 用 框 图 Ｆｉｇ． ５ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. 设计自动化技术 设 计 自动化的基础是参数化设计（设计参数 ［ ］ 提 取 ） 、设 计 分 析集成［ ］、ＣＡＥ 技术和优化技 术 构 设 计 的 自动化［ ］方面相对成熟 ，通过选 ．结 择 参 数 化 模 型的相关优化参数 ，进而进行ＤＯＥ 仿 真 试 验 采 样 ，然 后 利 用 商 业 软 件 自 身 的 代 理 模 型 响 行优化模型的建立和参数优化 ，获 应 面 法ＲＳＭ 进 得 结 果 返 回ＣＡＤ 系统进行模型修改 ；在多领域协 同 仿 真 的 整 机 动 力 学 性 能 设 计 自 动 化 方 面 ，西 南 交 通 大 学 先 进 设 计与制造技术研究所的数字化设计 ． 与 制 造 团 队 开 展 了 大 量 的 开 创 性 工 作 首先基于三维数字样机进行整机性能的信息 如 拓扑结构 、质量 、转动惯量 、空间矩阵等提取 ，然 ［ ］ 后 重 建 成整机动力学物理模型 ． 自动输入到. ２． ３ . ３５. ３６３７. ２１２３. ３２３５. 者 自 主 研 制 的 高 速 动 力 学 计 算 软 件 如ＳＩＭＰＡＣＫ 或 列 车 耦 合 大 系统动力学系统进行ＤＯＥ 试验 ，获得 采 样 数 据 ，通 过 研 究 合适的代理模型比如ＢＰ 神经 网 络 来 近 似 代 替精确仿真模型进行后续智能优化 工 作 ，从 而 实 现 设 计 过 程 自动化及闭环［ ］． 该技术 通 过 正 交 试 验 、拉 丁 超 立 方 等 试 验 方 法 获 得 来 自 精 确 仿 真 计 算 模 型 获 得 的 样 本 ，在 代 理 模 型 上 虽 然 损 失 了 部 分 精 度 ，但该精度在可控范围之内 ，智能优 化 得 到 的 满 意 解可以方便找到设计参数的最小设 计 域 ，并 再 次 通 过精准动力学模型进行验证 ，最后 得 到 优 化 结 果 ． 针 对 设 计 参数众多 ，采用了设计空间探索 、专 家 经 验 知 识 筛 选和灵敏度分析的方式来缩小设计 空 间 ，针 对 高 速 列 车 大 系 统 动 力 学 耦 合 系 统 的 多 领 ３３.
(19) 第２ 期 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战 ２５７ 域 协 同 仿 真 ，采 用 了 多 向 耦 合 仿 真 的 方 法 实 现［］． 总 体 设 计 、详 细 设 计 、物 理 样 机 制 造 、试 验 等 多 个 环 图６ 为 高 速 列 车 设 计 自 动 化 流 程 及 结 果 节 ，基 于 仿 真 的 设 计 方 法 有 效 地 减 少 了 设 计 过 程 中 ． ２． ４ 面 向需求的设计 的 缺 陷 ，减 少 了 设 计 往 复 和 物 理 样 机 修 改 和 试 验 的 ． 数 ，从 而 提 高 了 效 率 及 降 低 了 成 本 何 机 电 产品都会经过需求分析 、概念设计 、 次 任 ５. 78 %&' $ 3456 () !" # $ *+, 78 78 -./0 12-..
(20) . . . . 图高 速 列 车 设 计 自 动 化 流 程. ６ Ｆｉｇ． ６ Ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. 整 个 设 计 过 程 中 如 何 进 行 需 求 分 解 、总 指 标 及 任 务 分 解 、方 案 的确定 、细化的设计如何组织和协 调 、参 数 设 计 矛 盾和协同如何得到解决等 ，可以在 ［ ］ 整 个 设 计 流 程 中 得 到 有 效 地 解 答． 自 顶向下（ｔｏｐｔｏｄｏｗｎ ）及自底向上（ｂｏｔｔｏｍ ｕｐ）是 两 大 主 流 设计方法 ，如何将数字化方法与这 两 种 方 法 融 合 ，将 有 力 促 进 高 速 列 车 的 创 新 研 发 ． 各 大 主 机 厂 都 有 自 己 的 研 发 流 程 和 体 系 ，暂 时 能 够 应 对 目 前 的 产 品 谱 系 ，但 显 然 存 在 数 字 化 程 度 不 高 、团 队 庞 大 且技术人员成长缓慢 、知识共享程 度 不 高 、对 知 识 的积累及继承性较差 、可调整性差 等 诸 多 问 题 ，这势必受到目前复杂多变的个性化 、 对这些问题 ，我国 ．针 多 样 化 市 场 需 求的强烈冲击 启 动 了 高 速列车面向需求的高速列车谱系化８６３ 项 目 ，取 得 了 重 要的进展 过将整个高速列车研 ．通 发 进 行 了 基 于 需 求 元 模 型 、产 品 元 模 型 和 过 程 元 模 型 的 抽 象 建 模 ，实 现 了 初 步 的 基 于 知 识 工 程 的 产 品 研 发 流 程 计 算 机映射 ，通过需求驱动 、指标分解和 映 射 逐 步 实 现 产 品 元 模 型 的 参 数 确 定 ，再 将 整 个 产 品 研 发 流 程 规 范 在 以 过 程 元 为 单 元 的 流 程 组 织 中 ， 研 究 各 元 模 型 之 间 的 接 口 和 协 同 ，逐 步 细 化 产 品 的 整 个设计过程中 ，采用基于实例的配 ．在 设 计 细 节 置 设 计 方 法 ，基 于参数化的变型设计方法 ，以及基 于 元 模 型 的 模 块 化 设 计 方 法 ，实 现 了 整 个 高 速 列 车 ［ ］ 基 于 个 性 化 、多 样 化 的 快 速 定 制． ２． ５ 数 字化研发平台 字 化 研 发平台是整个高速列车数字化解决 数 方 案 的 基 础 ，也 是各数字化技术的综合体现 ，各个 . ３９. ４０. 过 高 速 列 车 研 ．经 主 机 企 业 和 科 研 院 所 都 非 常 重 视 发 的 探 索 和 发 展 ，我 国 陆 续 在 各 主 机 厂 建 立 了 大 量 的 软 硬 件 研 发 平 台 ，包 括 ：各 个 工 程 试 验 中 心 ，数 字 化 研 发 系 统 ，国 家工程实验室等 内各大主机企 ．国 业 都 建 立 了 各 自 相 应 的 数 字 化 研 发 平 台 ，并 有 相 应 的 信 息 部 门 进 行支撑 ，如 ：唐山客车利用安世亚太 的 协 同 仿 真平台Ｐｅｒａｌ，基于ＰｒｏＥ 和Ｗｉｎｄｃｈｉｌｌ 建 立 了 相 应 的 数 字 化 研 发 体 系 ，浦 镇 客 车 全 面 采 用 达 索 系 列 产 品 建 立 相 应 的 数 字 化 平 台 ，长 春 轨 道 客 车 股 份 有 限 公 司 采 用 达 索 的ＥＮＯＶＩＡ 进 行 平 台 整 合 ， 四 方 股 份 采 用ＴｅａｍＣｅｎｔｅｒ 进行ＰＤＭ 管理等 字 ．数 化 研 发 平 台 最 重要的环节是打通各领域软件之间 的 接 口 实 现 一 体 化 ，尤 其 是 设 计 、分 析 、优 化 、管 理 、 工 艺 、试 验 的 集 成 管 理 ． 西 南交通大学新建的轨道交通国家实验室 （筹 ）搭 建 了 一 个 先 进 的适用于高速列车数字化研 ［ ］ 发 的 数 字 化平台 ，该平台充分调研了国内外主 流 的数字化解决方案 ，包括 ：达索 、西门子 、安世亚 太 、ＰｒｏＥ，相 关 的 硬件系统包括 ：ＨＰ、ＩＢＭ 等 ，选择 了在底层能够有效数据传递的达索系列软件 ＣＡＴＩＡ、ＳＩＭＵＬＩＡ、ＡＢＵＱＵＳ、ＤＥＬＭＩＡ、ＶＩＲＴＵＡＬ 以 及ＬＭＳ （现西门子产品）的ＶＩＲＴＵＡＬＬＡＢ、 ＡＭＥＳＩＭ、 ＯＰＴＩＭＵＳ 等 ．再 进行有效集成 结合其他 外部软件 ，如 ：ＡＮＳＹＳ、ＳＩＭＰＡＣＫ、ＭＡＴＬＡＢ、 ＡＤＩＮＡ、 ＦＬＵＥＮＴ 等 进行接口 ，实现整个高速列车 数 字 化 解 决 方 案 ，如 图７ 所 示 ． 图７ 中 ，该 平台在底层都采用ＣＡＡ 开发的基 ，不 础 模 型 ，使 得ＣＡＤ 及ＣＡＥ 可以无缝交换数据 ４１.
(21) 西 南 交 通 大 学 学 报 第５１ 卷 丢 失 设 计 信 息 ；同 时借助于ＣＡＴＩＡ 的ＣＡＡ 二次开 子 系 统 ，形 成 了 适应个性化 、多样化需求驱动的高 发 功 能 ，可 以 方 便 地 实 现 可 扩 展 的 高 速 列 车 专 业 化 速 列 车 数 字 化 样 机 生 产 平 台 ，并 进 行 了 高 寒 车 和 城 ．长 春轨道客车股份有限公司 、青岛 参 数 化 设 计 ，定 制 高 速 列 车 虚 拟 样 机 ；除 此 之 外 ，该 际 列 车 的 研 制 方 机 车 车 辆 股份有限公司 、西南交通大学 、北京 平 台 能 够 与 现 有 的 试 验 系 统 有 效 结 合 ，实 现 产 品 数 四 通 大 学 作 为 主 要 成 员 单 位 研 制 了 该 项 目 ，已 经 搭 据ＰＤＭ、仿真数据ＳＬＭ、试验数据ＴＤＭ 的有效管 交 ［ ］ ． 理 ，实 现 高 速 列 车 数 据 全 寿 命 周 期 的 一 体 化 管 理 建 起 了 相 应 的 数 字 化 平 台． 针 对 高 速 列 车 多 样 化 与 个 性 化 需 求 ，目 前 高 速 图８ 为基于需求的高速列车车体快速设计定 ． 列 车 主 机 厂 与 高 校 合 作 ，搭 建 了 一 个 高 速 列 车 设 计 制 界 面 制 造 一 体 化 平 台 平 台 将 整 个 设 计 制 造 平 台 归 结 图８ 充分体现了自顶向下以及自底向上的设 ．该 为 ：参数化需求管理 ，快速设计 ，参数化协同仿真 ， 计 理 念 ，符 合 企 业正在推行的精细化研发工程 ，有 地 厘 清 了 研 发 过 程 中 存 在 的 诸 多 问 题 ，能 够 快 速 虚 拟 样 机 可 视 化 ，虚拟仿真装配交互 ，快速工艺文 效 应 多 变 的 市 场 ． 件 生 成 ，试 验 验 证技术 ，快速质量文件生成等８ 个 响 ２５８. ４２. *+, $%&'() !"# /01234) -. 9:
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(33). 图高 速 列 车 数 字 化 仿 真 平 台 解 决 方 案. ７ Ｆｉｇ． ７ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ. 此 外 ，在 高 速列车工业设计 、以人为中心的综 合 舒 适 度 、人 机 工 效 等 方 面 的 研 究 也 取 得 不 同 程 度 的 进 展 ．如 ：基 于 仿 生 学 的 工 业 设 计 ，面 向 美 学 与 气 动 特 性 结 合 的 列 车 头 型 设 计 ，面 向 虚 拟 装 配 的 设 计 等 ，尤 其 在 轨 道 交 通 国 家实验室（筹），基于多场感 受 的 综 合 舒 适 度试验平台的建立 ，能够研究温度 、. . 湿 度 、压力 、灯光 、噪声 、振动等物理指标与综合舒 ． 适 度 的 影 响 关 系 图９ 为基于需求的构架虚拟装配仿真与人机 有 这些研究进展 ，使得过去很少应用 ．所 工 效 检 验 的 设 计 方 法 及 理念能够在高速列车数字化研发中 ． 得 以 体 现 ，大 大 提 升 了 高 速 列 车 的 品 质.
(34) 第２ 期. 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战. ２５９. （ａ）设 计 系 统. （ｂ）定 制 界 面 图８ 基 于 需 求 的 高 速 列 车 车 体 快 速 设 计 定 制 界 面 Ｆｉｇ． ８ Ｃｕｓｔｏｍ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｆｏｒ ｒａｐｉｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ ｂｏｄｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ. ３ . 大系统环境约束设计 高 速 列 车 在 高 速 运 行 下 ，与 其 运 行 环 境 的 耦 合 作 用 加 剧 ，在 设计时必然考虑高速列车在多学科 、 多 尺 度 、多 粒 度 描述下的大系统环境 ，前述研究虽 然 建 立 了 高 速 列 车 耦 合 大 系 统 动 力 学 模 型 ，但 各 领 域 深入的仿真模型还需要发展 ，轮轨 、线路 、弓网 、 流 固 、供 电 各 领 域 子 系 统 之 间 的 参 数 影 响 和 匹 配 机. ３． １ . 图９ 基 于 需 求 的 构 架 虚 拟 装 配 仿 真 与 人 机 工 效 检 验 Ｆｉｇ． ９ Ｖｉｒｔｕａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ ｔｅｓｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｒａｍｅ. 高速列车数字化研发面临的挑战 及展望.
(35) 西 南 交 通 大 学 学 报 第５１ 卷 理 还 需 要 继 续 深 入 研 究 于 大 系 统 仿 真 的 优 化 设 援 、快 速 排 障 等 的 安 全 性 设 计 等 等 都 充 分 体 现 了 人 ．基 ［ ］ 计 是 其 研究方向 ，总体设计指标的智能分解与聚 的 中 心 作用 ． 以人为中心的设计在数字化研 中 的 主 要 体 现 在 人 机 工 效 方 面 ，如 何 准 确 建 立 多 合 、耦 合 大 系 统 多 领域建模及仿真 、大系统优化 、大 发 合 耦 合下 ，人感受的定量描述与高速列车参数 规 模 协 同 计 算 、多 粒 度 积 分 算 法 协 同 、多 粒 度 数 据 完 场 （或 结 构 ）的 耦 合 模 型 是 一 个 技 术 挑 战 整 性 、模 型 有 效 性 数 据 验 证 等 是 主 要 的 技 术 挑 战 ． ． 因素环境约束的设计 设计 ３． ２ 多 ３． ５ 云 速 列 车 作 为 常 用 的 交 通 工 具 ，将 越 来 越 广 泛 随 着 信 息 技 术 在 装 备 制 造 业 中 的 深 度 融 合 ，互 高 地 应 用 ，但 需 求 也变得越来越多样化 、个性化和复 联 网 、物 联 网 、先进媒体 、移动终端 、云计算 、４Ｇ 通 杂 化 ，从 过 去 大 量 关 注 安 全 性 、平 稳 性 、舒 适 性 等 性 信 等 信 息 技 术 将 交 叉 到 产 品 设 计 领 域 ，这 将 改 变 传 能 域 逐 渐 扩 展 到 关 注 对 环 境 、人 文 、社 会 、经 济 等 的 统 的 设 计 方 法 、模 式 ，甚 至 产 品 价 值 链 和 产 业 链 等 ， 影 响［ ］，设 有 边 界 、人 群 、办公场景限制的众创设计将在未 计 需求也逐渐从明确的定量化拓展到 没 逐 步 发 展 ，通 过智能手机等移动终端 ，可以进行 不 确定性描述 ，如 ：设计结果对人的生理 、心理感 来 处不在的设计 ，而云计算 、云存储 、云服务 、移动 受 ，对 环 境 的 友 好 程 度 ，对 各 种 人 群 的 适 应 程 度 ，对 无 ［ ］ 信 、互 联 网 是 其 实 现 的 基础 ，云设计 符合工业 能 耗 、成 本 的 控 制等等 ，不确定性多因素约束下的 通 系 统 多 目 标 优 化 设 计 是 其 发 展 方 向 ．多 因 素 环 境 约 ４． ０ 和 我 国制造２０２５ 年的发展规划 ，这将对传统 束 的 设 计 主 要 体 现 在 设 计 需 求 的 不 确 定 性 ，设 计 考 的 设 计 方 法 、模 式 ，甚至产品价值链和产业链等发 虑 目 标 也 越 来 越 复 杂 ，与 数 字 化 研 发 结 合 的 难 点 就 生 变 化 何 在 新 的 信 息 技 术 架 构 下 运 用 软 件 和 信 ．如 是 需 求 与 参 数 的对应与分解 环 境 构 建 设 计平台是一个新的技术挑战 ，如 ：基 ．由 于设计目标更多 ， 息 “互 联 网＋ ”的 且 目 标 也 更 难 以 定 量 描 述 ，则 如 何 建 立 起 复 杂 边 界 于 高 速 列车及其零部件协同体验设 条 件 下 多 目 标 的分析模型及优化模型是一个主要 计 ，瘦 身 的 移 动 终 端ＣＡＤ 技 术 ，基 于 云 计算的设计 的 技 术 挑 战 服 务 技 术 等 都 是 其 研 究 内 容 ． ． 寿命周期设计 于知识工程的设计 ３． ３ 全 ３． ６ 基 高 速 列 车 全寿命周期数据管理已经得到高度 在 整 个 产 品 设 计 过 程 中 ，离 不 开 设 计 知 识 的 积 ［ ］ 重 视 ，对 这 些 数 据 的 挖 掘 可 以 发 现 与 高 速 列 车 设 计 累 、共 享和重用 ． 类似高速列车的复杂机电产 ［ ］ ，其 最 为 不 确 定的问题在于设计需求复杂 改 进 相 关 的 要 素 ，以 提 升 高速列车的品质 ． 面向 品 ．而 设 成 本 、维 修 、装 配 、工 艺 等 的ＤＦＸ 技 术 是 全 寿 命 周 期 计 指 标 高 度 概 括 、设计空间巨大 、设计参数关系错 复 杂 、参 数 很 难分解和聚合等问题 ，将导致设计 设 计 中 必 不可少的环节 ，基于全寿命周期成本ＬＣＣ 综 程 变 得 非 常 复杂 （ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ）、基于ＲＡＭＳ （ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ， 过 此 ，设计经验和知识变得尤 ．因 全寿命周期可靠性 为 重 要 ，如 何 正 确地组织设计经验和知识 ，使得设 ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ，ｓｕｐｐｏｒｔａｂｉｌｉｔｙ）的 设 计 、基 于 全 寿 命周期大数据挖掘的设计分析 、预 计 经 验 和 知 识 变得可重构 、可配置 、可定制是高速 测 与 评 估 将 是 其 发 展 方 向 ，将 面 临 全 寿 命 周 期 履 历 列 车 适 应 个 性 化 、多样化需求所需要解决的问题 ， 数 据建模及其中的设计 、工艺 、仿真 、服役 、维护数 这 也 是 复 杂 产 品 设 计 的 发 展 方 向 ． 据 一 体 化 以 及 与静态建模数据的时空同步性等技 ３． ７ 全数字化虚拟样机及虚拟试验 术 挑 战 了 降 低 研发风险和成本 ，提高研发效率 ，快 ． 为 速 响 应 市 场 ，基 于 全 数 字 化 的 虚 拟 样 机 也 是 数 字 化 人为中心的设计 ３． ４ 以 计 的 发展方向 速 列 车 是 人 与 装 备 友 好 的 典 型 代 表 ，人 将 作 设 过需求驱动的全数字化产品 高 ．通 为 设 计 中 需 要 考 虑 的 重 要 因 素 ，以 人 为 中 心 的 设 计 ＭＢＤ 定 义 ，到 整 个 设 计 过 程的指标驱动映射 、三维 必 将 是 其 发 展 方 向 ，但 必 须 对 人 的 生 理 、心 理 、运 动 ＣＡＤ 定 制 开 发 设 计 、多 领 域ＣＡＥ 协 同 仿 真 及 优 化 ， 学／ 动力学 、行为等进行深度认知才能满足这一要 再 到 基 于 三 维 工 艺 的 虚 拟 制 造 ，产 生 出 全 数 字 评 价 求［ ］，如 ：基 于 人 体 坐 姿 舒 适 的 座 椅 设 计 ，考 虑 声 、 的 后 建 立 整 个 高 速 列 车 全 数 字 化 模 拟 虚 拟 样 机 ．然 光 、电 、视觉 、压力 、振动 、温度 、湿度等多场耦合对 环 境 ，进 行 整 机 性 能 模 拟 试 验 ，使 得 台 架 试 验 、型 式 人 生 理 、心 理 反 应接受能力的舒适性设计 ，基于人 试 验 都 能 在 计 算 机 中 先 期 开 展 ，减 少 物 理 样 机 和 物 乘 坐感觉的体验设计等 ，面向儿童 、孕妇 、残疾 、肥 理 试 验 的 次 数 ，实现整个产品的无纸化数字研发 ． 胖 、高个等多样人群的适应性设计 ，面向逃生 、救 技 术 挑 战 在 于 设 计 、分 析 、优 化 集 成 以 及 设 计 过 程 、 ２６０. ４６４７. ４３. ４８. ４９. ４４. ４５.
(36) 第２ 期 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战 ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｎｉｎｇ 制 造 过 程 、试 验 过 程 的 全 数 字 化 映 射 、建 模 和 模 拟 ． ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ. 结 论. ［］. ｐｌａｔｆｏｒｍ Ｊ ．. ２６１ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｓｉｃｈｕａｎ. Ａｒｍａｍｅｎｔａｒｉｉ. ，. ， （ ）：８８９１． 圣 玺 行 为和认知的视角看以人为中心的设计 ． 从 字 化 研 发 手 段 为 高 速 列 车 带 来 了 研 发 理 论 、 ［９］ 范 数 Ｊ］． 机 ［ 械 设 计 ，２０１３，３０（２）：９７９９． 技 术 、手 段 和 工 具上的革新 ，ＴＱＣＳＥ 及高速列车本 ＦＡＮ Ｓｈｅｎｇｘｉ． Ｈｕｍａｎｃｅｎｔｅｒｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｖｉｅｗｓ ｏｆ 身 的 高 品 质 追 求使得高速列车的数字化研发向更 ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎｄ ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ， 复 杂 、更 不 确 定 约束的大系统优化设计 、全寿命周 ，３０（２）：９７９９． 期 设 计 成 本 及 可 靠 性 设 计 、基 于 知 识 工 程 的 精 细 定 ［１０］ ２０１３ ． 高 张 曙 光 速列车设计方法研究［Ｍ］． 北京 ：中国 制 设 计 、以 人 为 中心的设计 、全数字化虚拟样机以 铁 道 出 版 社 ，２００９：７９，１６９，２０３． 及 开 放 式 创 新 设 计 等 方 向 发 展 ．将 来 的 高 速 列 车 将 ［１１］ 张卫华． 机车车辆动态模拟［Ｍ］． 北京：中国铁道 出 版 社 ，２００６：８１０． 会 更 加安全 、舒适 、平稳 ，更加绿色 、环保 、经济 、节 能 ，更加智能化 ，甚至智慧化 ，更加人性化 ．随 着我 ［１２］ 丁叁叁，杜建，刘加利，等． 城际动车组气动设计方 法 的 研 究 ［Ｊ］． 机 车 电 传 动 ，２０１５（１）：４９，２８． 国 高 速 铁 路“走出去”战略的开展 ，高速铁路成套 ＤＩＮＧ Ｓａｎｓａｎ ， ， ＤＵ Ｊｉａｎ ＬＩＵ Ｊｉａｌｉ，ｅｔ ａｌ． Ｒｅａｅａｒｃｈ ｏｆ 技 术 正 向 国 外 输 出 ，高 速 列 车 的 设 计 理 论 及 技 术 将 ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｃｉｔｙ ＥＭＵｓ［Ｊ］． ． 日 趋 完 善 及 成 熟 Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｒｉｖｅ ｆｏｒ Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅｓ，２０１５ （１ ）：４９ ，２８． １３ ］ 王 ． ＣＦＤ 数 ［ 东 屏 ，兆 文 忠 ，马 思 群 值 仿 真 在 高 速 列 车 致谢：轨道交通国家实验室（筹）和牵引动力国家 道 学 报 ，２００７，２９（５）：６４６８． 设 计 中 的 应 用 ［Ｊ］． 铁 重点实验室在数字化设计领域的支持；西南交通大 ＷＡＮＧ Ｄｏｎｇｐｉｎｇ， ＺＨＡＯ Ｗｅｎｚｈｏｎｇ， ＭＡ Ｓｉｑｕｎ．. ４ . ２０１０ ３１ ６. 学先进设计与制造技术研究所的数字化设计与制 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＦＤ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ 造团队对数字化领域做的贡献；参考文献中其他作 ｔｒａｉｎ ｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ， 者的工作． ２００７ ，２９ （５ ）：６４６８． ． 高 ［１４］ 王卫东 ，贺启庸 速铁路列车系统中的动力学问 参考文献： 题 ［Ｊ］． 力 学 进 展 ，２００５，１３４（１）：３１４３． ． 开 ［１］ 王 寿 云 ，戴汝为 放的复杂巨系统［Ｍ］． 杭州 ：浙 江 科 学 技 术 出 版 社 ，１９９６：８１３． ［２］ 董 锡 明 代 高 速 列 车 技 术 ［Ｍ］． 北京 ：中国铁道出 ． 现 版 社 ，２００６：１５２０． ［３］ 肖 田 元 统 仿真导论［Ｍ］． ２ 版 京 ：清华大学 ． 系 ． 北 出 版 社 ，２０１０：２６． ［４］ 张 卫 华 速列车耦合大系统动力学理论与实践 ． 高 ［Ｍ］． 北 京 ：科 学 出 版 社 ，２０１３：１２４０． ［５］ 邹 益 胜 速列车系统动力学耦合计算平台研究 ． 高 ［Ｒ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１１． ［６］ 马 思 群 ，兆 文 忠 ，谢 素 明 ，等 路 机 车 车 辆 虚 拟 样 机 ． 铁 ， 数 据 协 调 关 键 技 术 研 究［Ｊ］． 计算机集成制造系统 ２００３ ， ９ （３ ）：２４２２４６． ＭＡ Ｓｉｑｕｎ， ＺＨＡＯ Ｗｅｎｚｈｏｎｇ， ＸＩＥ Ｓｕｍｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄａｔａ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ. ｒａｉｌｗａｙ. ｖｅｈｉｃｌｅｓ. ｖｉｒｔｕａｌ. Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ. ［］ Ｓｙｓｔｅｍ， ２００３ ， ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ Ｊ ．. ，. ＷＡＮＧ Ｗｅｉｄｏｎｇ ＨＥ Ｑｉｙｏｎｇ． Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ. ［］ ， ， （ ）：３１４３． ． 高 ［１５］ 张曙光 ，金学松 速轮轨系统动力学研究体系及 其 系 统 建 模 ［Ｊ］． 科 学 通 报 ，２００７，５２（７）：８５５８６０． ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕｇｕａｎｇ，ＪＩＮ Ｘｕｅｓｏｎｇ． Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒａｉｌｗａｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｊ ． Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ. ２００５ １３４ １. ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｗｈｅｅｌ ｒａｉｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｙｓｔｅｍ. ［］. ， ， （ ）：８５５. ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｊ ． Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ２００７ ５２ ７ ８６０．. ． 车 轨 ［１６］ 翟 婉 明 辆 道 耦合系统动力学［Ｍ］． ３ 版 ，北 京 ：中 国 铁 道 出 版 社 ，２００７：１２５１３０． ［１７］ 陈果 辆 道耦合系统随机振动分析［Ｄ］． 成 ． 车 轨 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０００． ［１８］ 蔡 成 标 速 铁 路 列车 路 梁耦合振动理论及 ． 高 线 桥 应 用 研 究 ［Ｄ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２００４． ［１９］ ＭＥＮＧ Ｇｅｙｕ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｙｅ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｈｕａ． Ｍｕｌｔｉ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ. ｔｒａｉｎ ｈｅａｄ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｃｉｅｎｃｅ （ ）：２４２２４６． Ａ：Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３ ，１４ （９ ）： ． 动 ［７］ 高 雅 路 车零部件寿命预测与全寿命周期研究 ６３１６４１． ［Ｄ］． 兰 州 ：兰 州 交 通 大 学 ，２０１４． ． 数 ［８］ 周 春 ，白 萍 ，周渝丰 字化研发平台规划的几个难 ［２０］ ＹＡＯ Ｓｈｕａｎｂａｏ， ＧＵＯ Ｄｉｌｏｎｇ， ＳＵＮ Ｚｈｅｎｘｕ ｅｔ ａｌ． Ｍｕｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｄ ｈｅａｄ ｏｆ 川 兵 工 学 报 ，２０１０，３１（６）：８８９１． 题 ［Ｊ］． 四 ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ｋｒｉｇｉｎｇ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］． ＺＨＯＵ ｃｈｕｎ， ＢＡＩ Ｐｉｎｇ， ＺＨＯＵ Ｙｕｆｅｎｇ． Ｓｅｖｅｒａｌ ９ ３.
(37) 西 南 交 通 大 学 学 报. ２６２. ， ，５５ （１２ ）：. Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｈｉｎａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２０１２. 第５１ 卷. ８４１．. ［３１］ 阎 开 印 ，张卫华 ，丁国富 ，等 路机车车辆虚拟样 ． 铁 ［２１］ 丁 彦 闯 ，兆 文 忠 于Ｋｒｉｇｉｎｇ 模 型 的焊接构架抗疲 机 工 程 研 究 ［Ｊ］． 铁 道 学 报 ，２００５，２７（５）：５４６０． ． 基 连交通大学学报 ，２００８，２９ （２ ）： 劳 优 化 设 计 ［Ｊ］． 大 ＹＡＮ Ｋａｉｙｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｈｕａ，ＤＩＮＧ Ｇｕｏｆｕ，ｅｔ ａｌ． ３４９５３５０９．. ７１１．. ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ. ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ. ｆｏｒ. ｒａｉｌｗａｙ. ［］ ， ， （ ）：５４６０． ［３２］ 阎 开 印 于 多 体 系 统 意 义 下 的 机 车 车 辆 虚 拟 样 机 ． 基 ｋｉｇｉｎｇ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００８ ，２９ （２ ）：７１１． 研 究 ［Ｄ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２００６． ［２２］ 丁 彦 闯 路 车 辆 结 构 多 层 面 优 化 设 计 研 究 及 典 型 ［３３］ 丁 国 富 ，何邕 ，邹益胜 ，等 于虚拟样机的产品设 ． 铁 ． 基 应 用 ［Ｄ］． 大 计 进 程反馈模型［Ｊ ］． 西南交通大学学报 连 ：大 连 交 通 大 学 ，２００８． ，２００８， ［２３］ 胡 国标 于ＤＷＲＢＦ 神经网络的轴箱结构参数 ． 基 ４３ （３ ）：３６７３７２． 优 化 研 究 ［Ｄ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１５． ＤＩＮＧ Ｇｕｏｆｕ，ＨＥ Ｙｏｎｇ，ＺＯＵ Ｙｉｓｈｅｎｇ，ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ． 高 ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ ［２４］ 徐 练 ，马 纪军 ，范乐天 ，等 速列车车下悬挂结构 ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， 优 化 设 计 方 法 ［Ｊ］． 大连交通大学报 ，２０１２，３３ （５ ）： １１１３ ， ３７． ２００８ ，４３ （３ ）：３６７３７２． ［３４］ ＺＯＵ Ｙ Ｓ，ＤＩＮＧ Ｇ Ｆ，ＺＨＡＮＧ Ｗ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＸＵ Ｌｉａｎ，ＭＡ Ｊｉｊｕｎ，ＦＡＮ Ｌｅｔｉａｎ，ｅｔ ａｌ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ＤＩＮＧ Ｙａｎｃｈｕａｎｇ. ， ＺＨＡＯ. Ｖｉｒｔｕａｌ. Ｗｅｎｚｈｏｎｇ．. Ａｎｔｉｆａｔｉｇｕｅ. ｖｅｈｉｃｌｅｓ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ. ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄ ｂｏｇｉｅ ｆｒａｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ. ２００５ ２７ ５. ｏｐｔｉｍｉｚａｅｄ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｌｏｗ. ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ ｇｅａｒｓ. ［］ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ ， ， （ ）：１１１３，３７． ［２５］ ＣＨＥＮＧ Ｙ Ｃ，ＬＥＥ Ｃ Ｋ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ Ｊ ．. Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ２０１２ ３３ ５. ａｎｄ Ｋｒｉｇｉｎｇ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ. ［］. ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃ ∥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ. ，Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ． Ｏｋａｙａｍａ：［ｓ． ｎ． ］，２０１０ ：１７１９． ［２６］ ＫＩＭ Ｙ，ＰＡＲＫ Ｃ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ. ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ Ｔｒａｉｎ ｕｓｉｎｇ ｎｅｕｒａｌ. ［Ｊ ］． ＪＳＭＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ， ２００３， （ ）：３８８３９３． ［２７］ ＰＡＲＫ Ｃ Ｙ，ＫＩＭ Ｙ，ＢＡＥ Ｄ． Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ. ｖｅｈｉｃｌｅ［Ｊ］． Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ， ， ， （ ）：３６４１． ［３５］ 丁 国 富 ，阎开印 ，张卫华 ，等 向虚拟样机设计的 ． 面 产 品属性提取研究［Ｊ ］． 计算机集成制造系统 ， ２００６ ， １２ （１ ）：１４２０． ＤＩＮＧ Ｇｕｏｆｕ，ＹＡＮ Ｋａｉｙｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｈｕａ，ｅｔ ａｌ． ｆｏｒ. ｒａｉｌｗａｙ. Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２００８ ２１ １. Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ. ［］ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００６ ，１２ （１ ）：１４２０． ［３６］ ＤＩＮＧ Ｇ Ｆ，ＨＥ Ｙ，ＱＩＮ Ｓ Ｆ，ｅｔ ａｌ． Ａ ｈｏｌｉｓｔｉｃ ｐｒｏｄｕｃｔ. ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ Ｊ ． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ. ｎｅｔｗｏｒｋ. ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ. ４６ ２. ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｙｓｔｅｍｓ. ［］. ｄｅｓｉｇｎ Ｊ ．. Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ. ｏｆ. ｔｈｅ. ， ： ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｆｏｒ Ｋｏｒｅａｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，２０１２ ，２７ （１ ）：１７３１８６． ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ［３７］ 何 邕 向 设 计 模 型 的 铁 道 车 辆 动 力 学 建 模 与 灵 敏 ． 面 度 分 析 ［Ｄ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１２． ２００９ ，２３ （４ ）：９３８９４１． ［２８］ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎ， ＤＩＮＧ Ｇｕｏｆｕ， ＺＯＵ Ｙｉｓｈｎｅｇ， ｅｔ ａｌ． ［３８］ ＤＩＮＧ Ｇｕｏｆｕ，ＨＥ Ｙｏｎｇ，ＺＯＵ Ｙｉｓｈｎｅｇ，ｅｔ ａｌ． Ｍｕｌｔｉ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｅｙ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ. ［］. Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｐａｒｔ Ｂ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ. ｂｏｄｙ ｄｙｎａｍｉｃｓｂａｓｅｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｒａｉｌｗａｙ. ［］. ｔｒａｉｎ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ Ｊ ． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ. ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｙｓｔｅｍ Ｊ ． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ. Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２０１４ ７３ ２５１. Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｐａｒｔ Ｆ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌ ＆ Ｒａｐｉｄ. ， ， ：. ：. ２６５． Ｔｒａｎｓｉｔ，２０１４ ，２２９ （５ ）：１１２． ． 基 ． 高 ［２９］ 张 剑 于 代 理 模 型 的 高 速 列 车 性 能 参 数 设 计 与 优 ［３９］ 张 卫 华 速列车顶层设计指标研究［Ｊ］． 铁道学 化 ［Ｄ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１４． 报 ，２０１２，３４（９）：１５１９． ［３０］ 王 红 ，汤 劲 松 ，刘 万 选 于 模 糊 理 论 的 车 辆 变 刚 度 ． 基 ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｈｕａ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｏｐｌｅｖｅｌ ｄｅｓｉｇｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ 弹 簧 组 可靠性优化设计［Ｊ］． 西南交通大学学报 ， Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１２ ，３４ （９ ）：１５１９． ２０１４ ， ４９ （５ ）：８３７８４１． ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ， ＴＡＮＧ Ｊｉｎｓｏｎｇ， ＬＩＵ Ｗａｎｘｕａｎ． ． 面 ［４０］ 夏 晓 龙 ，张海柱 ，黎荣 ，等 向运营环境的高速列 Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｖａｒｉａｂｌｅ 车 车体配置设计研究［Ｊ ］． 兰州交通大学学报 ， ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｓｐｒｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ｔｈｅｏｒｙ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ２０１５ ， ３４ （３ ）：１３５１４０ ， １４４． ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４ ，４９ （５ ）：８３７ ＸＩＡ Ｘｉａｏｌｏｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｈａｉｚｈｕ， ＬＩ Ｒｏｎｇ， ｅｔ ａｌ．.
(38) 第２ 期. 丁国富，等：我国高速列车数字化研发的进展及挑战. Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ ｂｏｄｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ. ［］ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１５ ，３４ （３ ）：１３５１４０ ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ. １４４．. ２６３. ［４９］ 熊志勇 ，杨明忠 于知识工程的产品创新设计方 ． 基 法 集 成 研 究 ［Ｊ］． 武 汉理工大学学报 ，２００７，２９ （６ ）： １１０１１２ ， １４７． ＸＩＯＮＧ Ｚｈｉｙｏｎｇ， ＹＡＮＧ Ｍｉｎｇｚｈｏｎｇ． Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ. ［４１］ 丁国富 速列车数字化仿真平台搭建方案报告 ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ． 高 ［Ｒ］． 成 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１１． ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＷＵＴ，２００７ ，２９ （６ ）：１１０ ． 高 １１２ ，１４７． ［４２］ 都 青 华 ，邢海英 ，李瑞淳 ，等 速动车组谱系化技 ，２０１４， 术 研 究平台初探［Ｊ ］． 兰州交通大学学报 作者简介： ３３ （６ ）：１４１１４４． ＤＵ Ｑｉｎｇｈｕａ，ＸＩＮＧ Ｈａｉｙｉｎｇ，ＬＩ Ｒｕｉｃｈｕｎ，ｅｔ ａｌ． Ｔｈｅ 丁国富（１９７２— ），博士 ，２００２ 年起至 ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｐｅｄｉｇｒｅｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ 今 任 职 于西南交通大学 ，现为机械工 ＥＭＵ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， 程 学 院 教 授 ，博 士 生 导 师 ，制造工程系 ２０１４ ，３３ （６ ）：１４１１４４． 主 任 ，四 川 省 学 术 带 头 人 ，四川省有突 ［４３］ 王玮 ，王?． 高速列车输出车型适应性及差异化设 ． 出 贡 献 专 家 ，教 育 部 新 世 纪优秀人才 意 与 设 计 ，２０１４（３１）：４４５０． 计 ［Ｊ］． 创 主 要 研 究 方 向 为 复 杂 机 电 产品数字化 ＷＡＮＧ Ｗｅｉ， ＷＡＮＧ Ｚｈｅ． Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ．先 设 计 与 制 造 、虚 拟 样 机 技 术 后主持 ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｔｒａｉｎ ｏｕｔｐｕｔ ，国家支 国 家自然基金面上项目２ 项 ｔｙｐｅ［Ｊ］． Ｃｒｅａｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，２０１４ （３１ ）：４４５０． 家０４ 专项以及省部级等重大项目１０ 撑 计 划 、国 家８６３、国 ［４４］ 李 怀 龙 于 全 寿 命 周 期 成 本 的 高 速 铁 路 无 砟 轨 道 多 ． 基 １０ 多 项 ，发 表学术论文１４０ 多篇 ，发表ＳＣＩ 检索论文 篇 ， 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１４． 经 济 评 价 研 究 ［Ｄ］． 成 授 权 发 明 专 利１０ 项 ，获 软 件 著 作 权２０ 多 项 得 国家科技 ．获 ［４５］ 刘 瑞 娇 于 环 境 心 理 学 的 城 市 高 速 列 车 空 间 设 计 进 ． 基 步 一 等 奖１ 项 （排 名 第１５），四 川 省 科 技 进步一等奖１ 项 皇 岛 ：燕 山 大 学 ，２０１３． 研 究 ［Ｄ］． 秦 国 铁 道 学 会 一 等奖１ 项（排名第５），成都市 （排 名 第１），中 ． 仿 ［４６］ 齐文溥 生设计在高速列车头型 、车灯设计中的 科 技 进 步 二 等 奖１ 项 （排名第１）． 系统仿真学报编委 ，成都 都 ：西 南 交 通 大 学 ，２０１２． 应 用 ［Ｄ］． 成 ． 市 机 械 工 程 学 会 副 理 事 长 等 多 个 学 术 机 构 兼 职 ［４７］ 向 泽 锐 ，徐伯初 ，支锦亦 ，等 国铁路客车无障碍 Ｅｍａｉｌ：ｄｉｎｇｇｕｏｆｕ＠ ｓｗｊｔｕ． ｅｄｕ． ｃｎ ． 中 ，２０１４，４９ （３ ）： 设 计 研究［Ｊ］． 西南交通大学学报 姜杰（１９８８— ），博士研究生 ， ４８５４９３． ２０１１ 年 至今在机械工程学院直接攻 ＸＩＡＮＧ Ｚｅｒｕｉ，ＸＵ Ｂｏｃｈｕ，ＺＨＩ Ｊｉｎｙｉ，ｅｔ ａｌ． Ｂａｒｒｉｅｒ ．主 读 博 士 学位 要研究方向为复杂机 ｆｒｅｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｔｒａｉｎｓ ｉｎ Ｃｈｉａｎ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ 电 产 品 概 念 设 计 与参数灵敏度分析 、 Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１４ ，４９ （３ ）：４８５ 多 学 科 优化 研国家自然基金面上 ．主 ４９３． 项 目 ， 国 家 点项目２ 项 ，参 １项 ８６３ 重 ［４８］ 郑 镁 ，罗磊 ，江平宇 于语义Ｗｅｂ 的云设计服务 ． 基 表学术 研 国家８６３ 重点项目１ 项 ．发 平 台 及 关 键 技 术［Ｊ］． 计算机集成制造系统 ，２０１２， 论 文 ， 索 ， 获 软 件著作 ５篇 ＳＣＩ 检 １篇 １８ （７ ）：１４２６１４３４． 权４ 项 ，获 得 机 械 创 新 设 计 大 赛 四 川 省 二 等 奖１ 项 ． ＺＨＥＮＧ Ｍｅｉ，ＬＵＯ Ｌｅｉ，ＪＩＡＮＧ Ｐｉｎｇｙｕ． Ｃｌｏｕｄ ｄｅｓｉｇｎ Ｅｍａｉｌ：ｊｊ１３６８８１５８６３５＠ １２６． ｃｏｍ ｓｅｒｖｉｃｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｅｍａｎｔｉｃ ｗｅｂ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ， （中文编辑：秦 瑜 英文编辑：兰俊思） ２０１２ ，１８ （７ ）：１４２６１４３４．.
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