基于Unity3D的軌道車輛軸重輪重偏差計(jì)算軟件開發(fā)及應(yīng)用

趙明慧

摘 要：隨著現(xiàn)代城市軌道交通的快速發(fā)展，城軌車輛應(yīng)具備高安全性、高可靠性、高載客量、低能耗等特點(diǎn)。車輛重量作為城軌車輛的重要參數(shù)，直接決定著城軌車輛的碰撞性能、載客能力、動(dòng)力學(xué)性能、牽引制動(dòng)性能、能耗及車輛使用壽命等各項(xiàng)關(guān)鍵性能指標(biāo)。本文探討了城軌車輛軸重偏差和輪重偏差的計(jì)算方法，并利用Unity3D開發(fā)計(jì)算軟件以提高效率和計(jì)算的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：軌道車輛;軸重偏差;輪重偏差;Unity3D

1 研究背景

軸重平衡偏差（下文簡(jiǎn)稱軸重偏差）和輪重平衡偏差（下文簡(jiǎn)稱輪重偏差）應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)GB/T7928《地鐵車輛通用技術(shù)條件》和GB50157《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。車輛軸重和輪重偏差計(jì)算與控制是城軌車輛設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)工作。本文利用Unity3D開發(fā)專用的車輛軸重和輪重偏差計(jì)算軟件，以提高工作效率和準(zhǔn)確性。

2 軸重、輪重偏差計(jì)算方法

2.1 建立車輛整體座標(biāo)系與轉(zhuǎn)向架重心坐標(biāo)系（如圖1所示）

說明：X、Y、Z——車體中心坐標(biāo)系（以車體縱、橫中心線交點(diǎn)在軌面上的投影為原點(diǎn)）。

u、v、w——轉(zhuǎn)向架中心坐標(biāo)系（以轉(zhuǎn)向架中心在軌面上的投影為原點(diǎn)）。

2.2 車輛方位和車軸編號(hào)如圖2所示

2.3 計(jì)算符號(hào)如表1所示

2.4 計(jì)算公式

2.4.1 軸重計(jì)算

2.4.2 輪重計(jì)算

（1）車輛A側(cè)：

（2）車輛B側(cè)：

2.5 軸重偏差與輪重偏差計(jì)算

軸重與兩側(cè)輪重分別計(jì)算出來以后，與平均值比較計(jì)算出偏差率。

平均軸重計(jì)算：

軸重偏差率百分比：

同一輪對(duì)輪重差異百分比：

3 軟件開發(fā)思路

3.1 開發(fā)目的

軸重、輪重偏差為車輛整體性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，為提高效率和計(jì)算的準(zhǔn)確性，通過Unity3D軟件設(shè)計(jì)了一個(gè)平臺(tái)計(jì)算軌道車輛的軸重、輪重偏差。

3.2 具體步驟

新建一個(gè)“重量重心表”界面，創(chuàng)建UI（Text/Button）打開存儲(chǔ)了將這個(gè)Excel文件添加到Unity項(xiàng)目目錄中（這里添加到了根目錄）。

具體地，把腳本Test綁定到UI上并運(yùn)行程序，然后在Console中成功看到打印出了Excel表格內(nèi)的全部?jī)?nèi)容，定義新建的按鈕變量。

在得到所需的數(shù)據(jù)后，再新建兩個(gè)界面，使用UGUI做一個(gè)大概的樣式。新建一個(gè)CalculateTool腳本并且掛在場(chǎng)景中的任何一個(gè)物體上，定義新建的按鈕變量，所得的數(shù)據(jù)以UI格式保存。編輯軸重與輪重計(jì)算公式，拖動(dòng)變量將其與UI（Text＼Button）綁定。就此我們得到了根據(jù)車體重量、中心表以及軸重、輪重公式所得到的軸重、輪重。

根據(jù)軸重、輪重計(jì)算各自的偏差率與前面的方法類似，再創(chuàng)建兩個(gè)界面求解軸重、輪重的偏差率，新建腳本，定義按鈕變量，編輯偏差計(jì)算公式，拖動(dòng)變量將其與UI（Text＼Button）綁定。按下定義完成的“計(jì)算偏差”按鈕，即得到所求車型的軸重、輪重偏差率，再利用EPPlus插件將所求結(jié)果寫入Excel。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 某地鐵三號(hào)線項(xiàng)目的基本情況

該地鐵三號(hào)線運(yùn)營(yíng)初期采用三輛編組列車，三輛編組分別為DM1車（帶司機(jī)室動(dòng)車）、T車（拖車）、M2車（不帶司機(jī)室動(dòng)車），本文以DM1車為具體實(shí)例，通過軟件計(jì)算軸重、輪重偏差率。

4.2 計(jì)算結(jié)果

（1）DM1車軸重差異百分比計(jì)算。車軸負(fù)重（最大不超過162 kN）和差異率（≦1.4%）計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

（2）車輪負(fù)重和同軸車輪差異百分比（≦±2.4%）如圖4所示。

5 結(jié)論

本文開發(fā)的軟件能對(duì)車輛設(shè)計(jì)過程的重量參數(shù)進(jìn)行有效計(jì)算，與實(shí)際情況偏差較小，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。這為車輛的輕量化設(shè)計(jì)及整車性能優(yōu)化提供了準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，對(duì)研發(fā)出具有高安全性、高可靠性、高載客量、高節(jié)能性的城市軌道車輛具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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