기차 및 레일 동역학 시뮬레이션

MBS를 통한 레일 차량 동역학 이해

레일 차량은 복잡한 시스템이며, 그 성능은 레일 휠 접촉 인터페이스, 서스펜션, 대차, 커플링 및 기타 움직이는 파트를 포함한 여러 부품의 상호 작용으로 좌우됩니다. 이러한 상호 작용을 최적화하고 이해해야 차량 안전, 속도, 신뢰성, 편안함을 보장할 수 있습니다. 기차의 복잡성과 엄청난 길이로 인해 주행 동역학을 시뮬레이션하기란 처리하기 어려운 엔지니어링 과제입니다. 엔지니어는 개별 부품 간의 가능한 모든 상대 모션을 고려해야 합니다.

다물체 시스템 시뮬레이션(MBS)은 물리적 시제품 없이도 전체 시스템 동역학을 해석하고 이해할 수 있는 유일한 기술입니다. MBS를 통해 엔지니어는 가상 시제품을 만들어 개발 주기 초기에 가상 테스트를 수행할 수 있습니다. 여러 KPI를 고려하여 설계 공간을 철저히 탐색하면 물리적 테스트보다 빠르고 저렴하며 경쟁력 있는 대안 간에 최적의 설계를 찾을 수 있습니다. MBS의 가치는 시뮬레이션 지원 유지관리, 사고 조사, 보증/오용 사례 조사 등을 통해 차량의 서비스 수명 내내 계속 적용됩니다.

휠 레일 접촉 역학 및 그 영향

휠 레일 접촉은 레일 차량의 전반적인 동적 거동에 가장 큰 영향을 미치는 특성입니다. 이 접촉은 다음을 포함한 레일 산업의 거의 모든 개괄적 과제에 중요한 역할을 합니다.

  • 작동 안전성 및 신뢰성: 트랙에서 차량 탈선 안정성
  • 승객의 편안함: 트랙 불규칙성은 접촉 인터페이스를 통해 차량을 자극합니다.
  • 유지관리 비용, 방사 소음 및 에너지 효율: 모두 레일과 휠 표면의 마모에 영향을 받습니다.

높은 강성의 금속-금속 접촉과 표면 사이의 복잡한 마찰 거동으로 인해 휠 레일 접촉 메커니즘은 다루기가 어렵습니다. 레일-차량 동역학을 올바르게 시뮬레이션하려면 정확한 레일 휠 접촉 계산이 필수적입니다. Simpack 기술은 빠르고 정확하며 견고한 레일 휠 접촉 알고리즘을 제공하여 휠당 여러 개의 접촉 패치와 비타원형 접촉을 허용합니다.

가상 시제품 제작으로 성능 최적화

이 동영상은 다쏘시스템의 시뮬레이션 기능을 사용하여 레일 차량의 동역학 및 성능 속성을 개발, 최적화 및 가상으로 검증하는 개괄적인 개요를 안내합니다. 안전하고 편안한 여행 제공, 이동 시간 단축, 임의 구조물의 공차 예측, 예측 유지관리 정보 제공과 같은 여러 측면에 중점을 둡니다.

모든 레일 시스템 유형을 위한 MBS 애플리케이션 

다물체 시스템 시뮬레이션(MBS)은 트램 차량부터 완전한 관절형 고속 열차에 이르는 모든 유형의 레일 기반/유도 차량 또는 메커니즘의 해석 및 설계에 사용할 수 있습니다. 롤러코스터, 자재 취급 시스템, 심지어 자기 부상 열차와 같은 특수 적용 분야에도 사용할 수 있습니다. 전 세계의 제조업체와 사업자들이 사용하는 Simpack은 레일 시스템 동역학을 위한 선도적인 MBS 소프트웨어입니다.

일반적인 적용 분야는 다음과 같습니다.

  • 탈선 안전
  • 커브 및 트랙 접합 시뮬레이션
  • 임계 속도
  • 승객의 편안함
  • 프로파일 및 트랙 최적화, 마모 및 레일 접촉 피로
  • 게이지
  • 동력 전달 장치 및 브레이크
  • 스위치 및 교차 지점
  • 가상 승인(시뮬레이션에 의한 인증)
  • 서스펜션 모델링

시뮬레이션 지원 마모 해석을 통한 레일 유지관리

휠 및 레일 마모 해석

EU에서만 매년 레일 유지관리 및 재개발에 200억 유로 이상이 지출되며, 이는 레일 운영 및 인프라에 대한 총 지출의 50% 이상을 차지합니다(제7차 레일 시장 모니터링 보고서, 유럽 위원회). 시뮬레이션 지원 유지관리 기능은 예기치 못한 유지관리 문제로 인한 가동 중지 시간을 줄이고, 정비가 필요한 중요 트랙 구간에만 집중하는 현명한 유지관리를 가능하게 함으로써 지출 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다. 시뮬레이션을 사용하여 중요 트랙 구간과 차량 파트를 식별할 수 있으므로, 작업자가 이에 따라 유지관리 일정을 계획할 수 있어 정비 비용을 크게 줄일 수 있습니다.

휠 및 레일은 라이프사이클 내내 마모 및 구름 접촉 피로(RCF)의 영향을 받아 유지관리 및 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 다물체 시뮬레이션은 시뮬레이션 지원 유지관리 접근 방식의 일부를 구성하여 휠 및 레일 프로파일 전체의 마모 분포와 마모로 인한 프로파일 변화를 파악하는 데 유용합니다. 마모 및 RCF 모델은 다양하기 때문에 개방형 구조로 되어 있는 Simpack으로 사용자 정의 마모 및 RCF 법칙을 구현할 수 있습니다.

적용 분야

  • 휠 마모, 레일 마모 및 RCF 시뮬레이션
  • 마모 및 RCF에 관한 차량 개념 및 프로파일 형상 비교
레일 마모 워크플로 > 다쏘시스템

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