Simulation der Dynamik von Schienenfahrzeugen

Verstehen der Dynamik von Schienenfahrzeugen durch MKS

Schienenfahrzeuge sind komplexe Systeme, deren Leistung durch das Zusammenspiel mehrerer Komponenten bestimmt wird, darunter die Schnittstelle zwischen Schiene und Rad, Radaufhängung, Drehgestelle, Kupplungen und andere bewegliche Teile. Die Optimierung und das Verständnis dieser Interaktionen sind für die Gewährleistung von Sicherheit, Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Komfort des Fahrzeugs von entscheidender Bedeutung. Die Komplexität und schiere Länge der Züge machen die Simulation ihrer Laufdynamik zu einem schwierigen technischen Problem. Ingenieure müssen alle möglichen relativen Bewegungen zwischen den einzelnen Komponenten berücksichtigen.

Die Mehrkörpersystem-Simulation (MKS) ist die einzige Technologie, die es ermöglicht, die komplette Systemdynamik zu analysieren und zu verstehen, ohne dass ein physischer Prototyp erforderlich ist. Mit MKS können Ingenieure einen virtuellen Prototyp aufbauen und so bereits in einem frühen Entwicklungszyklus virtuelle Tests durchführen. Eine gründliche Untersuchung des Konstruktionsraums kann unter Berücksichtigung zahlreicher KPIs durchgeführt werden, um die optimale Konstruktion zwischen konkurrierenden Alternativen schneller und kostengünstiger als mit physischen Tests zu finden. Der Wert von MKS setzt sich bis zur Lebensdauer des Fahrzeugs fort, unter anderem durch simulationsgestützte Wartung, Unfalluntersuchungen und die Untersuchung von Gewährleistungs-/Missbrauchsfällen.

Rad-Schiene-Kontaktmechanik und ihre Auswirkungen

Der Rad-Schiene-Kontakt ist der einflussreichste Faktor für das dynamische Gesamtverhalten eines Schienenfahrzeugs. Dieser Kontakt spielt eine Rolle bei fast allen übergeordneten Herausforderungen der Bahnindustrie, darunter:

• Sicherheit und Zuverlässigkeit des Betriebs: Fahrstabilität bei Entgleisung auf den Gleisen.
• Komfort für den Passagier: Unregelmäßigkeiten der Gleise beeinflussen über die Kontaktschnittstelle das Fahrzeug.
• Wartungskosten, abgestrahlte Geräusche und Energieeffizienz: Alles wird durch den Verschleiß der Schienen- und Radoberflächen beeinflusst.

Aufgrund des hochsteifen Metall-Metall-Kontakts und des komplexen Reibungsverhaltens zwischen den Oberflächen sind die Kontaktmechaniken zwischen Rad und Schiene schwer zu lösen. Um die Dynamik von Schiene und Fahrzeug korrekt zu simulieren, ist eine genaue Berechnung des Schiene-Rad-Kontakts unerlässlich. Die Simpack Technologie bietet schnelle, genaue und robuste Schiene-Rad-Kontaktalgorithmen, die nicht-elliptischen Kontakt und mehrere Kontaktflächen pro Rad ermöglichen.

Leistungsoptimierung mit virtueller Prototyperstellung

Dieses Video bietet einen allgemeinen Überblick über die Entwicklung, Optimierung und virtuelle Validierung der Dynamik- und Leistungsattribute für Schienenfahrzeuge mithilfe von Simulationsfunktionen von Dassault Systèmes. Es konzentriert sich auf mehrere Aspekte, wie eine sicherere und komfortable Fahrt, die Reduzierung der Fahrzeit, die Vorhersage von Toleranzen aus willkürlichen Strukturen und die Bereitstellung von vorausschauenden Wartungsinformationen.

MKS-Anwendungen für alle Arten von Schienensystemen 

Die Mehrkörpersystem-Simulation (MKS) kann für die Analyse und Konstruktion von schienengestützten/-geführten Fahrzeugen oder Mechanismen eingesetzt werden, von Straßenbahnen bis hin zu kompletten Hochgeschwindigkeitszügen. Sie kann auch für spezielle Anwendungen wie Achterbahnen, Materialfördersysteme und sogar magnetisch gelagerte Züge verwendet werden. Simpack wird weltweit von Herstellern und Betreibern eingesetzt und ist die führende MKS-Software für die Dynamik bei Eisenbahnsystemen.