基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法及系统与流程

技术特征：

1.一种基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，包括：

测量轨道车辆的各个组成部件的当前重量及当前重心坐标，以此计算轨道车辆的车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb，并将数据写入重量重心参数表；

根据所述重量重心参数表的参数计算转向架中各轴的轴重偏差与轮重偏差，并将数据写入轴重轮重计算表；

根据所述重量重心参数表及轴重轮重计算表中的数据在优化软件中建立优化任务模型，其中，以车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb为优化变量，以各个所述组成部件的重量及重心坐标为设计变量，以转向架中各轴的轴重偏差与轮重偏差为约束变量；

对所述优化任务模型运用预设算法确定其中所述设计变量和约束变量的取值范围，以及所述优化变量的优化指标；

通过预设的多目标优化算法对所述优化任务模型进行多目标优化计算，获得优化后的各个所述组成部件的重量及重心坐标。

2.根据权利要求1所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，计算轨道车辆的车体重量和车体重心坐标具体包括：

根据各个所述组成部件的重量及重心坐标分别计算其重力矩；

根据各个所述组成部件的重量和重力矩，求和计算轨道车辆的总重量和总重力矩，再根据转向架重量F_bg计算车体重量F_cb和车体重力矩；

根据车体重量F_bg和车体重力矩计算车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb。

3.根据权利要求2所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，将数据写入重量重心参数表具体包括：

将各个所述组成部件的当前重量及当前重心坐标写入设备重量表；

测量转向架中心距a、轴距d、滚动圆距离d₁、转向架重心与二系支撑重心距离d₂、转向架重心与二系支撑重心距离d₃，并写入结构参数表。

4.根据权利要求3所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，对所述优化任务模型运用预设算法确定其中所述设计变量和约束变量的取值范围，以及所述优化变量的优化指标，具体包括：

对所述优化任务模型运用最优拉丁超立方算法进行试验设计，确定各个所述组成部件的重量取值边界、x坐标取值边界、y坐标取值边界及z坐标取值边界；

根据所述设计变量可取的工程离散值确定轴重偏差及轮重偏差的许用范围以及车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb的优化指标。

5.根据权利要求4所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，对所述优化任务模型运用最优拉丁超立方算法进行试验设计之后，还包括：

对试验设计的结果数据进行敏度分析，获得各个所述组成部件对车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb的贡献率排序；

根据预设的工程约束条件对贡献率排序数据进行筛选，截取符合预设要求的各个所述组成部件作为设计变量。

6.根据权利要求5所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，通过预设的多目标优化算法对所述优化任务模型进行多目标优化计算，具体包括：

运用响应面模型或神经网络模型对试验设计的结果数据进行近似建模，获得优化后的车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb的预测模型；

对所述预测模型运用多目标算法NSGA-II进行全局优化。

7.根据权利要求1所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，通过预设的多目标优化算法对所述优化任务模型进行多目标优化计算，具体包括：

运用多目标算法NSGA-II对所述优化任务模型进行多目标优化计算。

8.根据权利要求6或7所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，通过预设的多目标优化算法对所述优化任务模型进行多目标优化计算时：

所述设计变量均按照预设的步长变量进行逐级调节；

所述约束变量中的轮重偏差控制在3％以下，轴重偏差控制在2％以下；

所述优化变量中的车体重心坐标X_cb的优化范围控制在-50mm～50mm，车体重心坐标Y_cb的优化范围控制在-3mm～3mm，车体重心坐标Z_cb的优化范围控制在0～1800mm。

9.根据权利要求8所述的基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化方法，其特征在于，获得优化后的各个所述组成部件的重量及重心坐标之后，还包括：

对各个所述组成部件的重量及重心坐标的集合通过工程约束条件进行筛选，并获得适合工程使用的优化解集。

10.一种基于多目标优化的轨道车辆重量重心设计优化系统，其特征在于，包括：

第一数据获取模块，用于测量轨道车辆的各个组成部件的当前重量及当前重心坐标，以此计算轨道车辆的车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb，并将数据写入重量重心参数表；

第二数据获取模块，用于根据所述重量重心参数表的参数计算转向架中各轴的轴重偏差与轮重偏差，并将数据写入轴重轮重计算表；

任务模型建立模块，用于根据所述重量重心参数表及轴重轮重计算表中的数据在优化软件中建立优化任务模型，其中，以车体重量F_cb和车体重心坐标X_cb、Y_cb、Z_cb为优化变量，以各个所述组成部件的重量及重心坐标为设计变量，以转向架中各轴的轴重偏差与轮重偏差为约束变量；

变量控制模块，用于对所述优化任务模型运用预设算法确定其中所述设计变量和约束变量的取值范围，以及所述优化变量的优化指标；

多目标优化计算模块，用于对所述优化任务模型运用预设算法确定其中所述设计变量和约束变量的取值范围，以及所述优化变量的优化指标。