Schienenverkehr

Wie in vielen anderen Bereichen liegt auch in der Eisenbahnindustrie der Schwerpunkt zunehmend auf Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Konnektivität, um sicherzustellen, dass Wartungs- und Betriebskosten optimiert sind. Sie muss robuste und aerodynamische Schienenfahrzeuge entwickeln, die den Fahrgästen Komfort und Sicherheit bieten. Um erfolgreich zu sein, müssen Unternehmen CAE so früh wie möglich im Entwicklungsprozess einsetzen, um die Entscheidungsfindung zu beschleunigen und Entwürfe pünktlich, anforderungsgerecht und dem Kostenrahmen entsprechend bereitzustellen.

Auch die Digitalisierung hat sich als wichtige Triebkraft für Innovationen im Eisenbahnwesen erwiesen. Sie bietet bedeutende Möglichkeiten zur Rationalisierung des Betriebs, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Anlagen und zur Verbesserung der Kundenerfahrung von Passagieren (oder Frachtkunden) bei gleichzeitiger Kostensenkung. Sie wird eingesetzt, um Echtzeitinformationen über Schienenbewegungen zu sammeln, und ermöglicht die vorausschauende Instandhaltung von Sachanlagen und Schienenfahrzeugen.

Maximierung von Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Attraktivität

Lokführerkabine und Fahrgastabteil: Der Wettbewerb in der Bahnindustrie erfordert ständige Innovation, um Fahrgäste angenehmer und bequemer zu befördern. Die fortschrittliche Geräusch-, Vibrations- und Harshness-Analyse (NVH) von Altair® OptiStruct® wird umfassend zur Steigerung des Fahrgastkomforts genutzt, und die Qualität wird durch Altair® Squeak and Rattle Director™. weiter verbessert. Altair CFD™ bietet Lösungen zur Verbesserung der Luftzufuhr im Fahrgastabteil und den Wärmekomfort.

Optimierung von Konnektivität und Betriebskosten

Netzwerk-Konnektivität: Die Konnektivität der Geräte und die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sind für die heutigen Schienenfahrzeuge von entscheidender Bedeutung und können mit Altair® Feko® und Altair® Flux® optimiert werden. Feko eignet sich für Entwurf und Anordnung von Antennen sowie die Modellierung der Wellenausbreitung für die Netzwerksimulation. Feko kann außerdem die von Kabeln, Antennen und Geräten ausgehende Strahlung simulieren. Die Ergebnisse fließen in das Design einer effektiven Abschirmung ein. Flux kann die von Stromkabeln und -schienen erzeugten Magnetfelder sowie die Auswirkung von externen Feldern auf den Betrieb von Sensoren und Aktuatoren bewerten.

Produktion der schweißkonstruierten Güterwageninnovation TransANT, eine Entwicklung der Rail Cargo Group (RCG) gemeinsam mit der voestalpine. TransANT ist ein revolutionäres Plattformkonzept, das einen neuen Standard auf dem Güterverkehrsmarkt setzt. Die modulare Leichtbauweise des TransANT bietet einen Nutzlastvorteil von bis zu vier Tonnen, erzielt auch durch das 20 Prozent leichtere Fahrwerk. ©RCG_Steinberger

Werkzeuge für strukturelle Integrität

Optimierte und robuste Designs: Altair® OptiStruct® und Altair® HyperStudy® sind leistungsstarke Werkzeuge für die Designentwicklung, um Leistungsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig Kompromisse zu berücksichtigen. Durch die Optimierung des Wagenkastens werden die strukturellen Anforderungen an Sicherheit, Akustik, Gewicht und Kosten erfüllt. Bogie-Designs bieten ein optimales Gleichgewicht zwischen Haltbarkeit, Akustik, Montage und Leistung. Die Sitzoptimierung trägt dazu bei, dass alle Anforderungen an Sicherheit, Gewicht und Komfort erfüllt werden. Die Stromabnehmer zeichnen sich durch eine optimale Festigkeit, Unempfindlichkeit und Übertragungseffizienz aus.

Mechanische Analyse: Detaillierte Insassensimulationen unter Verwendung zertifizierter Insassen- und Sitzmodelle für Crash- und Aufprallsimulationen werden mit Altair® Radioss® durchgeführt. Dies ist das führende System für dynamische Simulationen der Auswirkungen von Metall- und Verbundstrukturen.

Für Stabilitätsvoraussetzungen der Eisenbahnindustrie bietet Altair® HyperLife® einen umfassenden und benutzerfreundlichen Arbeitsablauf zur Analyse. Es automatisiert die Weld-Zertifizierung und erfüllt die Industrienormen wie DVS, Eurocode und FKM. Zur Generierung von Lastzyklen ist Altair® MotionSolve® ein leistungsfähiges Produkt für die volldynamische Simulation, auch mit flexiblen Körpern.

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Moderne Motordrehgestelle sind vielseitige Eisenbahnsysteme. Die Konstruktion von Rädern und Radsätzen in Verbindung mit Fahrmotor, Getriebe, Primär- und Sekundärfederung sind die wesentlichen Elemente eines Schienenfahrzeugs. Die Eisenbahntechnik muss die Planung, den Betrieb und die Instandhaltung umfassen.

Tools zur Optimierung der Effizienz und zur Reduzierung von Ausfallzeiten

Elektrische Antriebsstränge: Altair® FluxMotor® widmet sich dem simulationsgestützten Entwurf von elektrischen rotierenden Maschinen. Mit diesem Solver kann man Maschinen auf der Grundlage von Standardbauteilen oder angepassten Komponenten erstellen, Windungen hinzufügen und Materialien austauschen, um so schnell ein Konzeptdesign zu entwickeln. Flux kann erwiesenermaßen selbst äußerst komplexe elektromechanische Systeme präzise modellieren. Es bietet Multiphysikfunktionen – magnetostatische, stationäre und transiente Bedingungen sowie elektrische und thermische Eigenschaften – für Maschinenleistung, Effizienz, Dimensionen, Kosten und Gewicht.

Verringern Sie Ausfallzeiten und verlängern Sie die Nutzungsdauer: Das Anlagenmanagement mit dem Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) hat die Schaffung "digitaler Zwillinge" von kritischen Vermögensgegenständen mit sich gebracht. Digitale Zwillinge helfen Unternehmen bei der Optimierung der Produktleistung, bei einem transparenten Einblick in den Produktlebenszyklus, beim Bestimmen einer rechtzeitigen und zielgerichteten prädiktiven Instandhaltung und beim Verlängern der Restnutzungsdauer eines Produkts.

Ausgewählte Ressourcen

Leichtbau für mehr Ladung – Altair Lösungen ermöglichen die Entwicklung leichter, innovativer Güterwagenplattform

Die Industrie sucht nach neuen Wegen, leichtere und flexibler einsetzbare Fahrzeuge zu entwickeln und herzustellen - weniger Gewicht bedeutet höhere Nutzlasten und einen besseren ROI. Für ein aktuelles Projekt wollte die österreichische ÖBB RCG ein neues leichteres und flexibleres Waggonsystem entwickeln. Das Ergebnis war die Waggonbaureihe TransANT, ein modular aufgebautes Leichtbaukonzept. Die wichtigsten Konstruktionsprinzipien waren Gewichtsoptimierung, Standardisierung und Modularisierung in Produktion und Instandhaltung sowie die Verwendung von hochfestem Baustahl. Um diese Ziele zu erreichen, setzte ein Konsortium aus mehreren Unternehmen die CAE Lösung von Altair ein. Dadurch erhielten sie einen Nutzlastvorteil von bis zu 4 Tonnen, anpassbare Logistiklösungen und eine reduzierte Fertigungskomplexität dank ~ 40 % weniger zu montierender Teile.

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Nippon Sharyo

Nippon Sharyo uses AcuSolve simulation to make Japan’s bullet trains safer, more comfortable

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Sharma & Associates

Sharma & Associates (SA), a Chicago-based consulting firm that is focused on providing engineering solutions to the railroad industry, led the effort. Since 1995, SA have delivered safe, effective and efficient solutions to its customers, which include the Federal Railroad Administration (FRA), the Association of American Railroads (AAR), railroads and transit agencies, rail car builders and rail car component manufacturers. The objective of the Altair ProductDesign team effort was to develop an ‘Engineer Protection System (EPS)’ that can protect train crew in frontal collisions (a common mode of train collision) from secondary impact injuries.

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Validation Ensures Trains Are on Track to Meet European Safety Standards

Numerical simulation aids in the design of passive safety systems to minimize passenger injury during railway accidents.

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