鋁合金以其密度小、強(qiáng)度高、具有易于加工成型和良好的耐腐蝕性,并因其涂裝性能、容易進(jìn)行表面防護(hù)處理等優(yōu)異的物理、機(jī)械性能和加工性能,已經(jīng)成為了動(dòng)車組和鐵路客車最重要的車體制造材料; 廣泛地應(yīng)用于包括動(dòng)車組、鐵路客車和地鐵車輛在內(nèi)的現(xiàn)代軌道交通車輛的鋁合金車體制造,在減輕車體重量、降低能耗方面取得了巨大成效,同時(shí)也為簡化制造技術(shù)、提高生產(chǎn)效率帶來了巨大效益。
隨著200 km/h以上速度級動(dòng)車組的推廣應(yīng)用,以及由機(jī)車車輛組成的旅客列車的進(jìn)一步提速,勢必還會(huì)有更多的鋁合金車體應(yīng)用于動(dòng)車組和鐵路客車的制造,鋁合金材料的應(yīng)用也將會(huì)有更大的普及。然而,現(xiàn)階段國內(nèi)對于制造鋁合金車體的鋁合金材料的研究還缺乏科學(xué)性、系統(tǒng)性和完整性,還需要進(jìn)一步開展深入研究;也很有必要運(yùn)用現(xiàn)代系統(tǒng)工程思路和多任務(wù)軟件運(yùn)行技術(shù),結(jié)合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)思想、系統(tǒng)理論以及模糊數(shù)學(xué)等研究成果,開發(fā)和建立專門用于軌道交通車輛制造業(yè)的鋁合金知識庫。提供一種單入口、多分叉、功能式的材料標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,機(jī)械物理性能、加工工藝、熱處理,以及疲勞、損傷、維護(hù)、壽命估測計(jì)算的數(shù)據(jù)庫,可為現(xiàn)代軌道交通車輛的設(shè)計(jì)、制造、檢修維護(hù)等提供現(xiàn)代化的、全面的材料知識參考工具。
1 國外鋁合金車輛與鋁合金材料的發(fā)展
國外從1952開始制造鋁合金車輛,至20世紀(jì)70~80年代,首次將鋁合金車體應(yīng)用于高速動(dòng)車組;到了20世紀(jì)90年代,鋁合金車體在高速動(dòng)車組中得到了廣泛應(yīng)用。日本的300系、500系、700系、E1系、E2系、E3系、E4系等新干線高速動(dòng)車組,以及德國的ICE1、ICE2、ICE3、ICT(ICE-T)和ICE-TD等高速動(dòng)車組,意大利的ETR401、ETR450、ETR460、ETR470、ETR480、ETR500等高速動(dòng)車組和法國TGV雙層高速動(dòng)車組均采用了鋁合金車體。近年來,鋁合金車體在高速動(dòng)車組中又進(jìn)一步得到了應(yīng)用(見表1)。
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國外針對鋁合金車體制造及所應(yīng)用的鋁合金材料也進(jìn)行了全面、深入細(xì)致的研究,建立了相關(guān)的設(shè)計(jì)方法、制造工藝方法和手段、檢驗(yàn)與驗(yàn)收的方法與規(guī)程,形成了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)文件。其中包括通用性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范以及企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范(見表2)。對于制造鋁合金車體型材的使用也趨于穩(wěn)定和成熟,呈現(xiàn)出了明顯的規(guī)律。CRH系列動(dòng)車組的原型車在某種程度上即可反映出這些規(guī)律(見表3)。
其中,如頭車底架前端及底架牽枕緩等承受載荷較大的部位以6082-T6或7N01等牌號的高強(qiáng)度鋁合金型材、板材為主制造,底架邊梁及地板、側(cè)墻、車頂、端墻等部位則以6005A、6008、6N01等牌號的型材為主制造。
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國內(nèi)鋁合金車體與鋁合金材料的發(fā)展
國內(nèi)于“八五”期間開始嘗試設(shè)計(jì)制造鋁合金車體,并于本世紀(jì)初先后制造出了“中華之星”動(dòng)車組拖車和“長白山號”動(dòng)車組的鋁合金車體,初步掌握了鋁合金車體的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。隨后,又通過批量制造200 km/h以上速度動(dòng)車組的鋁合金車體,進(jìn)一步掌握了鋁合金車體制造技術(shù)。相應(yīng)的鋁合金型材與材料技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步,逐步趨于成熟。但是,鋁合金車體及鋁合金材料的設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)仍然以參照國外標(biāo)準(zhǔn)為主,尚未形成自己的標(biāo)準(zhǔn)。
3 當(dāng)前國內(nèi)鋁合金車體和鋁合金材料技術(shù)發(fā)展面臨的問題
早在“八五”期間,我國就開始研制鋁合金車體,比起日本和歐洲的發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代鐵道車輛制造業(yè)中批量推廣應(yīng)用鋁合金車體和鋁合金材料技術(shù)的時(shí)間相差得并不是很多,但從鋁合金整體現(xiàn)狀來看,面臨著許多問題:
(1)由于我國鋁合金產(chǎn)業(yè)本身發(fā)展的不平衡,面向交通運(yùn)輸領(lǐng)域的材料研發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家,相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)老化,品種稀少,加工工藝標(biāo)準(zhǔn)也較混亂。
(2)由于我國早期的鋁合金車體技術(shù)開發(fā)主要是以分散的企業(yè)行為為主,而單獨(dú)的企業(yè)又難以牽動(dòng)全行業(yè)和鋁合金材料制造業(yè)的整體力量,只能采取以借鑒國外成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)為主的方式開發(fā)鋁合金車體,以便在資金不足的條件下,在較短的周期內(nèi)開發(fā)研制鋁合金車體。由此,造成了來自不同技術(shù)源頭的材料和加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的多樣化,沒有能夠形成自己獨(dú)立、完整的技術(shù)體系。
(3)不同技術(shù)源頭的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并存于國內(nèi)的鋁合金車體與鋁合金材料制造業(yè)中,制約了國內(nèi)鋁合金車體制造和鋁合金材料行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。因?yàn)樵阡X合金車體設(shè)計(jì)制造中,常常遇到不同國家的不同標(biāo)準(zhǔn)以及不同合金牌號的狀態(tài)(熱處理)、性能指標(biāo)體系和性能參數(shù)、加工規(guī)范、焊接規(guī)范、后處理等工程信息的交叉、差異和歧義,特別是涉及到焊接結(jié)構(gòu)的選材、處理以及相關(guān)工裝設(shè)備的配置時(shí),令人難以適應(yīng)。
4 建立軌道交通行業(yè)鋁合金材料知識庫的必要性與可行性
4.1 進(jìn)一步發(fā)展國內(nèi)鋁合金車體制造技術(shù)的需要和重要環(huán)節(jié)
當(dāng)前,在國產(chǎn)CRH系列200 km/h以上速度動(dòng)車組中,除CRH1動(dòng)車組采用不銹鋼車體之外,CRH2、CRH3、CRH5等高速動(dòng)車組全部采用鋁合金車體。然而這些鋁合金車體所用的鋁合金型材材料既有參照日本牌號生產(chǎn)的,也有參照歐洲牌號生產(chǎn)的,而且不同系列牌號的鋁合金材料或多或少是有些差異的。如果不盡快統(tǒng)一相關(guān)的鋁合金材料牌號與標(biāo)準(zhǔn),勢必影響國產(chǎn)200 km/h以上速度動(dòng)車組鋁合金車體制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。[pagebreak]
在西方和日本等工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)國家,企業(yè)級專業(yè)知識庫已經(jīng)成為繼20世紀(jì)70年代企業(yè)“數(shù)據(jù)庫”、80年代“專家系統(tǒng)”以來工程師最得力的電子助手。在一些行業(yè)中,知識庫系統(tǒng)可以依據(jù)用戶對材料選擇、載荷和壽命要求,自動(dòng)給出相關(guān)的性能參數(shù)和制造工藝參考技術(shù)規(guī)范,大大提高了設(shè)計(jì)效率和水平;同時(shí),保證了設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、報(bào)廢、替換等環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)之初就有明確的產(chǎn)品生產(chǎn)過程、成本核算、售后技術(shù)服務(wù)等全程性、整體性概念,使得質(zhì)量管理的切實(shí)貫徹執(zhí)行從源頭上得到有力保障。
類似知識庫這樣的當(dāng)代最先進(jìn)的高知識含量、高技術(shù)水準(zhǔn)的工業(yè)技術(shù)工具,是發(fā)達(dá)國家工業(yè)技術(shù)數(shù)十年領(lǐng)先新成果、新產(chǎn)品層出不窮的核心秘密之一。因此,在軌道交通裝備制造領(lǐng)域,急需建立一套具有明顯的行業(yè)特征的鋁合金材料基本技術(shù)參數(shù)、使用性能知識庫,以減小和消除選材、設(shè)計(jì)中的失誤,提高效率,從源頭上提高我國軌道交通運(yùn)輸裝備制造水平。
4.2 國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)
國產(chǎn)200 km/h以上速度動(dòng)車組的下一步發(fā)展目標(biāo),是要開展自主創(chuàng)新,形成自主知識產(chǎn)權(quán)。其中的一個(gè)重要目標(biāo)就是要在鋁合金車體技術(shù)方面形成具有我國特色的技術(shù)體系和自主知識產(chǎn)權(quán)。為此,就必須要結(jié)合我國的國情、根據(jù)國內(nèi)動(dòng)車組制造企業(yè)和鋁合金型材與材料生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際現(xiàn)狀和能力,制定適合我國軌道交通行業(yè)的鋁合金車體及鋁合金型材與材料的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一和規(guī)范國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)行為,保障國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)和鋁合金車輛制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4.3 面臨著國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期
許多行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)都證明,標(biāo)準(zhǔn)建立的時(shí)機(jī)非常重要。如果在技術(shù)還不夠成熟的時(shí)候過早地制定標(biāo)準(zhǔn),會(huì)使已經(jīng)陳舊了的標(biāo)準(zhǔn)限制產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展;反之,若標(biāo)準(zhǔn)制定的太晚,也會(huì)使技術(shù)的發(fā)展無章可循,造成產(chǎn)品與技術(shù)的互不兼容,同樣會(huì)影響技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前,國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展正處于一個(gè)非常特殊的發(fā)展時(shí)期:國內(nèi)前期已經(jīng)在鋁合金車體開發(fā)方面開展了大量的工作,打下了一定的基礎(chǔ),但未能達(dá)到建立標(biāo)準(zhǔn)的成熟程度;經(jīng)過200km/h以上速度動(dòng)車組的批量生產(chǎn),國內(nèi)已經(jīng)掌握了成熟的鋁合金車體設(shè)計(jì)制造技術(shù);不同源頭的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)交織在一起,共同發(fā)揮著作用。在這樣一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期,最需要及時(shí)合理地匯總與整理鋁合金材料專家知識庫,以便推動(dòng)鋁合金車體及型材材料標(biāo)準(zhǔn)的制定,促進(jìn)國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展,最終形成自主知識產(chǎn)權(quán)。
5 鋁合金材料知識庫的主要內(nèi)容和建立的途徑
5.1 鋁合金材料知識庫的主要內(nèi)容
鋁合金材料知識庫將包括材料基礎(chǔ)知識部分和專家系統(tǒng)部分。
鋁合金材料基礎(chǔ)知識部分將形成材料化學(xué)成分庫、規(guī)格(包括板材、棒材、管材和型材)與性能庫、加工工藝庫、附加性能庫(以疲勞、斷裂、腐蝕、磨損方面的數(shù)據(jù)為主)以及國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范庫。專家系統(tǒng)部分將以智能判斷、邏輯檢索、數(shù)據(jù)排序篩選等數(shù)據(jù)庫運(yùn)行為主要內(nèi)容,其中包括:
(1)按指定模式進(jìn)行材料、加工工藝、熱處理等數(shù)據(jù)的對比和選擇;
(2)按確定要求進(jìn)行材料數(shù)據(jù)的檢索和排序;
(3)在未指定具體模式的情況下進(jìn)行模糊(數(shù)學(xué))判斷和檢索;
(4)按設(shè)計(jì)要求提供最佳方案的判斷、篩選和推薦等內(nèi)容。
最終分別建立起計(jì)算機(jī)知識庫系統(tǒng)操作系統(tǒng),以及印刷版和光盤版的知識庫手冊。
5.2 建立鋁合金材料知識庫的主要途徑和方法
(1)匯總、歸納和整理與現(xiàn)有國產(chǎn)鋁合金車輛及鋁合金材料的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)相關(guān)的技術(shù)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范和材料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);
(2)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)思想、系統(tǒng)理論,排序、篩選和分類整理鋁合金材料基礎(chǔ)知識庫和專家系統(tǒng)知識庫;
(3)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)成果和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。
6 結(jié)語
鋁合金材料作為制造輕量化車體的最重要的結(jié)構(gòu)材料正在得到越來越廣泛的應(yīng)用,幾乎占據(jù)了200 km/h以上速度動(dòng)車組的全部份額。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,軌道交通的用鋁量占鋁總消費(fèi)的15%左右。雖然,鋁合金真正推廣應(yīng)用于軌道交通車輛制造業(yè)的時(shí)間并不是很長,但卻正在成為繼鋼鐵材料之后軌道交通裝備制造業(yè)的最重要的基礎(chǔ)材料。然而,與在軌道交通車輛制造業(yè)中應(yīng)用的鋼鐵材料相比,鋁合金材料的技術(shù)資料明顯匱乏,遠(yuǎn)不及鋼鐵材料的資料完整,也滯后于鋁合金車體制造技術(shù)的迅速發(fā)展。及時(shí)建立鋁合金材料知識庫,不僅為高速動(dòng)車組和客車鋁合金車體提供幫助,也有助于推動(dòng)形成鋁合金車體設(shè)計(jì)制造技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)。
參考文獻(xiàn)
[1]戴靜敏,吳興云.車輛用鋁合金的性能及其應(yīng)用(上)[J].鐵道車輛,1994(9):58.
[2]戴靜敏,吳興云.車輛用鋁合金的性能及其應(yīng)用(下)[J].鐵道車輛,1994(10):45.
[3]吳禮本.鋁材在車輛制造業(yè)中的應(yīng)用[J].國外鐵道車輛,1999(5):34.
[4]EN755-2-1997鋁和鋁合金-擠壓的棒材、管材和型材-第2部分-機(jī)械性能[S].
[5]EN485-2-2004鋁和鋁合金-帶、薄板和板-第2部分-機(jī)械性能[S].
隨著200 km/h以上速度級動(dòng)車組的推廣應(yīng)用,以及由機(jī)車車輛組成的旅客列車的進(jìn)一步提速,勢必還會(huì)有更多的鋁合金車體應(yīng)用于動(dòng)車組和鐵路客車的制造,鋁合金材料的應(yīng)用也將會(huì)有更大的普及。然而,現(xiàn)階段國內(nèi)對于制造鋁合金車體的鋁合金材料的研究還缺乏科學(xué)性、系統(tǒng)性和完整性,還需要進(jìn)一步開展深入研究;也很有必要運(yùn)用現(xiàn)代系統(tǒng)工程思路和多任務(wù)軟件運(yùn)行技術(shù),結(jié)合運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)思想、系統(tǒng)理論以及模糊數(shù)學(xué)等研究成果,開發(fā)和建立專門用于軌道交通車輛制造業(yè)的鋁合金知識庫。提供一種單入口、多分叉、功能式的材料標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,機(jī)械物理性能、加工工藝、熱處理,以及疲勞、損傷、維護(hù)、壽命估測計(jì)算的數(shù)據(jù)庫,可為現(xiàn)代軌道交通車輛的設(shè)計(jì)、制造、檢修維護(hù)等提供現(xiàn)代化的、全面的材料知識參考工具。
1 國外鋁合金車輛與鋁合金材料的發(fā)展
國外從1952開始制造鋁合金車輛,至20世紀(jì)70~80年代,首次將鋁合金車體應(yīng)用于高速動(dòng)車組;到了20世紀(jì)90年代,鋁合金車體在高速動(dòng)車組中得到了廣泛應(yīng)用。日本的300系、500系、700系、E1系、E2系、E3系、E4系等新干線高速動(dòng)車組,以及德國的ICE1、ICE2、ICE3、ICT(ICE-T)和ICE-TD等高速動(dòng)車組,意大利的ETR401、ETR450、ETR460、ETR470、ETR480、ETR500等高速動(dòng)車組和法國TGV雙層高速動(dòng)車組均采用了鋁合金車體。近年來,鋁合金車體在高速動(dòng)車組中又進(jìn)一步得到了應(yīng)用(見表1)。
[pagebreak]國外針對鋁合金車體制造及所應(yīng)用的鋁合金材料也進(jìn)行了全面、深入細(xì)致的研究,建立了相關(guān)的設(shè)計(jì)方法、制造工藝方法和手段、檢驗(yàn)與驗(yàn)收的方法與規(guī)程,形成了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和技術(shù)文件。其中包括通用性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范以及企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范(見表2)。對于制造鋁合金車體型材的使用也趨于穩(wěn)定和成熟,呈現(xiàn)出了明顯的規(guī)律。CRH系列動(dòng)車組的原型車在某種程度上即可反映出這些規(guī)律(見表3)。
其中,如頭車底架前端及底架牽枕緩等承受載荷較大的部位以6082-T6或7N01等牌號的高強(qiáng)度鋁合金型材、板材為主制造,底架邊梁及地板、側(cè)墻、車頂、端墻等部位則以6005A、6008、6N01等牌號的型材為主制造。
[pagebreak]國內(nèi)鋁合金車體與鋁合金材料的發(fā)展
國內(nèi)于“八五”期間開始嘗試設(shè)計(jì)制造鋁合金車體,并于本世紀(jì)初先后制造出了“中華之星”動(dòng)車組拖車和“長白山號”動(dòng)車組的鋁合金車體,初步掌握了鋁合金車體的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。隨后,又通過批量制造200 km/h以上速度動(dòng)車組的鋁合金車體,進(jìn)一步掌握了鋁合金車體制造技術(shù)。相應(yīng)的鋁合金型材與材料技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步,逐步趨于成熟。但是,鋁合金車體及鋁合金材料的設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)仍然以參照國外標(biāo)準(zhǔn)為主,尚未形成自己的標(biāo)準(zhǔn)。
3 當(dāng)前國內(nèi)鋁合金車體和鋁合金材料技術(shù)發(fā)展面臨的問題
早在“八五”期間,我國就開始研制鋁合金車體,比起日本和歐洲的發(fā)達(dá)國家在現(xiàn)代鐵道車輛制造業(yè)中批量推廣應(yīng)用鋁合金車體和鋁合金材料技術(shù)的時(shí)間相差得并不是很多,但從鋁合金整體現(xiàn)狀來看,面臨著許多問題:
(1)由于我國鋁合金產(chǎn)業(yè)本身發(fā)展的不平衡,面向交通運(yùn)輸領(lǐng)域的材料研發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國家,相關(guān)的材料標(biāo)準(zhǔn)老化,品種稀少,加工工藝標(biāo)準(zhǔn)也較混亂。
(2)由于我國早期的鋁合金車體技術(shù)開發(fā)主要是以分散的企業(yè)行為為主,而單獨(dú)的企業(yè)又難以牽動(dòng)全行業(yè)和鋁合金材料制造業(yè)的整體力量,只能采取以借鑒國外成熟經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)為主的方式開發(fā)鋁合金車體,以便在資金不足的條件下,在較短的周期內(nèi)開發(fā)研制鋁合金車體。由此,造成了來自不同技術(shù)源頭的材料和加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的多樣化,沒有能夠形成自己獨(dú)立、完整的技術(shù)體系。
(3)不同技術(shù)源頭的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范并存于國內(nèi)的鋁合金車體與鋁合金材料制造業(yè)中,制約了國內(nèi)鋁合金車體制造和鋁合金材料行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。因?yàn)樵阡X合金車體設(shè)計(jì)制造中,常常遇到不同國家的不同標(biāo)準(zhǔn)以及不同合金牌號的狀態(tài)(熱處理)、性能指標(biāo)體系和性能參數(shù)、加工規(guī)范、焊接規(guī)范、后處理等工程信息的交叉、差異和歧義,特別是涉及到焊接結(jié)構(gòu)的選材、處理以及相關(guān)工裝設(shè)備的配置時(shí),令人難以適應(yīng)。
4 建立軌道交通行業(yè)鋁合金材料知識庫的必要性與可行性
4.1 進(jìn)一步發(fā)展國內(nèi)鋁合金車體制造技術(shù)的需要和重要環(huán)節(jié)
當(dāng)前,在國產(chǎn)CRH系列200 km/h以上速度動(dòng)車組中,除CRH1動(dòng)車組采用不銹鋼車體之外,CRH2、CRH3、CRH5等高速動(dòng)車組全部采用鋁合金車體。然而這些鋁合金車體所用的鋁合金型材材料既有參照日本牌號生產(chǎn)的,也有參照歐洲牌號生產(chǎn)的,而且不同系列牌號的鋁合金材料或多或少是有些差異的。如果不盡快統(tǒng)一相關(guān)的鋁合金材料牌號與標(biāo)準(zhǔn),勢必影響國產(chǎn)200 km/h以上速度動(dòng)車組鋁合金車體制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。[pagebreak]
在西方和日本等工業(yè)技術(shù)發(fā)達(dá)國家,企業(yè)級專業(yè)知識庫已經(jīng)成為繼20世紀(jì)70年代企業(yè)“數(shù)據(jù)庫”、80年代“專家系統(tǒng)”以來工程師最得力的電子助手。在一些行業(yè)中,知識庫系統(tǒng)可以依據(jù)用戶對材料選擇、載荷和壽命要求,自動(dòng)給出相關(guān)的性能參數(shù)和制造工藝參考技術(shù)規(guī)范,大大提高了設(shè)計(jì)效率和水平;同時(shí),保證了設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)、報(bào)廢、替換等環(huán)節(jié)在設(shè)計(jì)之初就有明確的產(chǎn)品生產(chǎn)過程、成本核算、售后技術(shù)服務(wù)等全程性、整體性概念,使得質(zhì)量管理的切實(shí)貫徹執(zhí)行從源頭上得到有力保障。
類似知識庫這樣的當(dāng)代最先進(jìn)的高知識含量、高技術(shù)水準(zhǔn)的工業(yè)技術(shù)工具,是發(fā)達(dá)國家工業(yè)技術(shù)數(shù)十年領(lǐng)先新成果、新產(chǎn)品層出不窮的核心秘密之一。因此,在軌道交通裝備制造領(lǐng)域,急需建立一套具有明顯的行業(yè)特征的鋁合金材料基本技術(shù)參數(shù)、使用性能知識庫,以減小和消除選材、設(shè)計(jì)中的失誤,提高效率,從源頭上提高我國軌道交通運(yùn)輸裝備制造水平。
4.2 國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)
國產(chǎn)200 km/h以上速度動(dòng)車組的下一步發(fā)展目標(biāo),是要開展自主創(chuàng)新,形成自主知識產(chǎn)權(quán)。其中的一個(gè)重要目標(biāo)就是要在鋁合金車體技術(shù)方面形成具有我國特色的技術(shù)體系和自主知識產(chǎn)權(quán)。為此,就必須要結(jié)合我國的國情、根據(jù)國內(nèi)動(dòng)車組制造企業(yè)和鋁合金型材與材料生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際現(xiàn)狀和能力,制定適合我國軌道交通行業(yè)的鋁合金車體及鋁合金型材與材料的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一和規(guī)范國內(nèi)相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)行為,保障國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)和鋁合金車輛制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
4.3 面臨著國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期
許多行業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)都證明,標(biāo)準(zhǔn)建立的時(shí)機(jī)非常重要。如果在技術(shù)還不夠成熟的時(shí)候過早地制定標(biāo)準(zhǔn),會(huì)使已經(jīng)陳舊了的標(biāo)準(zhǔn)限制產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展;反之,若標(biāo)準(zhǔn)制定的太晚,也會(huì)使技術(shù)的發(fā)展無章可循,造成產(chǎn)品與技術(shù)的互不兼容,同樣會(huì)影響技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前,國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展正處于一個(gè)非常特殊的發(fā)展時(shí)期:國內(nèi)前期已經(jīng)在鋁合金車體開發(fā)方面開展了大量的工作,打下了一定的基礎(chǔ),但未能達(dá)到建立標(biāo)準(zhǔn)的成熟程度;經(jīng)過200km/h以上速度動(dòng)車組的批量生產(chǎn),國內(nèi)已經(jīng)掌握了成熟的鋁合金車體設(shè)計(jì)制造技術(shù);不同源頭的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)交織在一起,共同發(fā)揮著作用。在這樣一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展時(shí)期,最需要及時(shí)合理地匯總與整理鋁合金材料專家知識庫,以便推動(dòng)鋁合金車體及型材材料標(biāo)準(zhǔn)的制定,促進(jìn)國內(nèi)鋁合金車體技術(shù)的發(fā)展,最終形成自主知識產(chǎn)權(quán)。
5 鋁合金材料知識庫的主要內(nèi)容和建立的途徑
5.1 鋁合金材料知識庫的主要內(nèi)容
鋁合金材料知識庫將包括材料基礎(chǔ)知識部分和專家系統(tǒng)部分。
鋁合金材料基礎(chǔ)知識部分將形成材料化學(xué)成分庫、規(guī)格(包括板材、棒材、管材和型材)與性能庫、加工工藝庫、附加性能庫(以疲勞、斷裂、腐蝕、磨損方面的數(shù)據(jù)為主)以及國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范庫。專家系統(tǒng)部分將以智能判斷、邏輯檢索、數(shù)據(jù)排序篩選等數(shù)據(jù)庫運(yùn)行為主要內(nèi)容,其中包括:
(1)按指定模式進(jìn)行材料、加工工藝、熱處理等數(shù)據(jù)的對比和選擇;
(2)按確定要求進(jìn)行材料數(shù)據(jù)的檢索和排序;
(3)在未指定具體模式的情況下進(jìn)行模糊(數(shù)學(xué))判斷和檢索;
(4)按設(shè)計(jì)要求提供最佳方案的判斷、篩選和推薦等內(nèi)容。
最終分別建立起計(jì)算機(jī)知識庫系統(tǒng)操作系統(tǒng),以及印刷版和光盤版的知識庫手冊。
5.2 建立鋁合金材料知識庫的主要途徑和方法
(1)匯總、歸納和整理與現(xiàn)有國產(chǎn)鋁合金車輛及鋁合金材料的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)相關(guān)的技術(shù)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范和材料的基礎(chǔ)數(shù)據(jù);
(2)運(yùn)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)、專家系統(tǒng)思想、系統(tǒng)理論,排序、篩選和分類整理鋁合金材料基礎(chǔ)知識庫和專家系統(tǒng)知識庫;
(3)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)成果和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。
6 結(jié)語
鋁合金材料作為制造輕量化車體的最重要的結(jié)構(gòu)材料正在得到越來越廣泛的應(yīng)用,幾乎占據(jù)了200 km/h以上速度動(dòng)車組的全部份額。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,軌道交通的用鋁量占鋁總消費(fèi)的15%左右。雖然,鋁合金真正推廣應(yīng)用于軌道交通車輛制造業(yè)的時(shí)間并不是很長,但卻正在成為繼鋼鐵材料之后軌道交通裝備制造業(yè)的最重要的基礎(chǔ)材料。然而,與在軌道交通車輛制造業(yè)中應(yīng)用的鋼鐵材料相比,鋁合金材料的技術(shù)資料明顯匱乏,遠(yuǎn)不及鋼鐵材料的資料完整,也滯后于鋁合金車體制造技術(shù)的迅速發(fā)展。及時(shí)建立鋁合金材料知識庫,不僅為高速動(dòng)車組和客車鋁合金車體提供幫助,也有助于推動(dòng)形成鋁合金車體設(shè)計(jì)制造技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)。
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