集成气路板是列车制动控制系统中的关键零部件,其设计涉及到外部元件布局以及内部气路规划,设计质量的高低决定制动控制系统的集成化程度,传统的设计方法依靠人工及经验,耦合性差且当元件或气路变更时需要重新设计,从而引起额外的设计成本,因此对集成气路板设计方法的研究具有理论及实践价值。集成气路板的设计是一种多目标优化问题,优化目标为元件布局面积和气路路径长度,设计目的应尽量满足元件布局面积最小和气路路径长度最短。本文提出了一种元件与气路动态关联的层次化设计方法,提高了设计效率,使得智能设计成为可能。设计方法基于遗传算法,设计方案视为算法中的个体,表现为元件的布局顺序,通过交叉、变异等遗传操作迭代进化,利用基于多优化目标函数非支配解集的适应度函数对个体的优劣进行评价,根据适应度评价的结果进行选择,最终求得最优解。本文首先对元件布局以及路径规划的优化目标函数进行了定义,并对编码、交叉、变异等遗传操作进行设计,针对不同设计目标分别制定了对应的基本策略和方法,元件布局需要考虑元件的安装位置、安装角度及间距等约束条件,气路路径规划需要考虑气路的设计顺序、气路分支的设计顺序、气路间距以及转角过渡等问题。元件的尺寸、结构及位置等信息通过包含属性的矩形描述。元件排布采用一种基于上界线的策略,上界线是顶层矩形的上边线,对上界线组合以及更新情况进行讨论,最终确定元件的布局位置。矩形顶点的全局坐标通过坐标转换获得,进而计算得出元件布局面积。元件之间的连接关系很大程度上影响着气路的路径规划,元件连接关系通过无向图邻接矩阵描述,针对当前完成的元件布局,利用基于估值函数的A*算法进行路径规划,估值函数的引入可动态优化搜索方向从而减少搜索范围提高效率,估值函数的重点是对当前点和目标点之间代价的估计,对比分析不同距离表示方式并对估值函数进行设计。在上述理论研究的基础上,基于C#语言开发集成气路板设计系统,系统共分为元件信息模块、元件布局模块、路径规划模块和方案评估模块,结合实例对系统可行性与有效性进行验证,结果表明,该设计方法及系统在满足设计要求的前提下提高了设计效率。上述研究成果丰富了集成气路板优化设计,对提高集成气路板设计的效率和质量做出了贡献。