鉄道車両力学シミュレーション

MBS を通して鉄道車両の力学を把握

鉄道車両は複雑なシステムです。その性能は、複数の構成部品(レール-車輪の接触面、支持装置、台車、連結器などの稼働部品を含む)の相互作用によって決まります。車両の安全性、速度、信頼性、快適性を確保するには、これらの相互作用を最適化し、把握することが不可欠です。列車は複雑で非常に長いため、その走行ダイナミクスを解析することは、工学的に難しい問題です。エンジニアは、個々の構成部品間で起こり得る相対運動すべてを考慮に入れなければなりません。

マルチボディ・システム・シミュレーション(MBS)は、物理的な試作品を作らずに、システムの力学一式の解析と把握を可能にする唯一のテクノロジーです。MBS を使うとバーチャル・プロトタイプを構築できるため、開発サイクルの初期段階で仮想試験を実行できます。多数の KPI を考慮しながら設計空間を徹底的に探求することで、物理的な試験よりも短期間かつ低コストで、有力候補の中から最良の設計を見つけることができます。また、車両の運用期限中、シミュレーションを活用した保守、事故調査、保証/誤用事例調査などに継続して利用できることも、MBS のメリットです。

車輪-レールの接触力学とその影響

車輪とレールの接触は、鉄道車両の動的挙動全体に最も大きな影響を与える特性です。この接触は、鉄道業界における次のような重要課題のほぼすべてに影響を及ぼします。

• 運行の安全性と信頼性: 軌道に対する車両の脱線安定性
• 乗客の快適性: 軌道不整によって生じる、接触面を通した車両の振動
• メンテナンス費用、放射騒音、エネルギー効率: レールと車輪の接触面が摩耗することにより影響を受ける、これらはすべての課題

車輪-レールの接触力学は、高剛性金属同士の接触や接触面の複雑な摩擦挙動といった理由から、解決が困難です。レール車両の力学を正確にシミュレーションするには、レールと車輪間の正確な接触計算が不可欠です。Simpack テクノロジーは、高速、正確、ロバストなレール-車輪接触アルゴリズムを通して、車輪ごとの非楕円接触や複数の接触面を可能にします。

バーチャル・プロトタイプによる性能最適化

下の動画は、ダッソー・システムズのシミュレーション能力を利用して鉄道車両の運動状態や性能属性を開発し、最適化して、仮想的に検証することについて、概要を説明したものです。この動画では、より安全で快適な旅の提供、移動時間の短縮、任意構造物の耐性予測、メンテナンスに関する予兆情報の提供など、多角的な側面に焦点を当てています。

あらゆるタイプのレール系に対応する MBS 

マルチボディ・システム・シミュレーション(MBS)は、路面電車から連接構造の高速列車まで、レールを使用するタイプのあらゆる車両や機構の解析と設計に使用できます。ローラー・コースターや資材運搬システム、さらにはリニアモーターカーといった専門性の高い用途にも対応します。Simpack は、鉄道網の動力学を解析する先進的な MBS ソフトウェアとして、世界中のメーカーや事業者に使用されています。