Schienenverkehr
Wie in vielen anderen Sektoren wird auch in der Bahnindustrie zunehmend Wert auf Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Konnektivität gelegt, um eine Optimierung der Wartungs- und Betriebskosten zu gewährleisten. Sie muss robuste und aerodynamische Waggonkonstruktionen 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 kosteneffizient zu liefern.
Die Digitalisierung hat sich auch bei Unternehmen des Schienenverkehrs zu einem wichtigen Innovationsfaktor entwickelt. Sie bietet beträchtliche Möglichkeiten zur Optimierung von Abläufen, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Anlagen und zur Verbesserung der Erfahrungen von Fahrgästen (oder Frachtkunden) bei gleichzeitiger Kostensenkung. Sie wird genutzt, um Echtzeitinformationen über den Bahnverkehr zu erhalten, und ermöglicht eine vorausschauende Wartung von Anlagen und Schienenfahrzeugen.
Maximierung von Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Attraktivität
Lokführerkabine und Fahrgastabteil: Der Wettbewerb in der Bahnindustrie erfordert ständige Innovationen, um Fahrgäste angenehmer und bequemer zu befördern. Die fortschrittliche akustische Analyse (NVH - Noise, Vibration and Harshness) 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 den Entwurf und die Anordnung von Antennen und die Modellierung der Wellenausbreitung für die Netzsimulation. Feko kann auch die Ab- und Einstrahlung von Kabeln, Antennen und Geräten simulieren, um die Konstruktion einer wirksamen Abschirmung zu unterstützen. Darüber hinaus kann Altair® WRAP™, eine Komponente von Feko, eine präzise und effiziente Planung für nahtlose Bahnkommunikationssysteme gewährleisten, um die Anforderungen an Abdeckung, Interferenzen und Redundanz zu erfüllen. Flux kann das von Stromkabeln und Stromschienen abgestrahlte Magnetfeld sowie die Auswirkungen externer Felder auf den Betrieb von Sensoren oder Aktoren bewerten.
Werkzeuge für strukturelle Integrität
Optimierte und robuste Designs: Altair® OptiStruct® und Altair® HyperStudy® sind leistungsstarke Werkzeuge für die Designentwicklung, um die Leistungsanforderungen zu erfüllen und gleichzeitig vorhandene Randbedingungen 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 Optimierung der Sitze trägt dazu bei, alle Anforderungen an Sicherheit, Gewicht und Komfort zu erfüllen. Die Konstruktion der Stromabnehmer zeichnet sich durch eine optimale Robustheit, Stoßfestigkeit und Übertragungseffizienz aus.
Mechanische Analyse: Detaillierte Insassensimulationen mit zertifizierten Insassenmodellen und Sitzmodellen für Crash- und Aufprallsimulationen werden mit Altair® Radioss® durchgeführt. Es ist die führende Lösung für die Durchführung dynamischer Simulationen des Aufpralls von Metall- und Verbundstrukturen.
Um die Anforderungen der Bahnindustrie an die Lebensdauer zu erfüllen, bietet Altair® HyperLife® einen umfassenden und einfach zu bedienenden Workflow für die Lebensdaueranalyse. Es automatisiert die Zertifizierung von Schweißnähten und entspricht Industrienormen wie DVS, Eurocode und FKM. Für die Erzeugung von Lastzyklen ist Altair® MotionSolve® ein leistungsfähiges Produkt für volldynamische Simulationen, einschließlich solcher mit flexiblen Körpern.
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Tools zur Optimierung der Effizienz und zur Reduzierung von Ausfallzeiten
Elektrische Antriebsstränge: Altair® FluxMotor® widmet sich dem simulationsgestützten Entwurf von elektrischen rotierenden Maschinen. Es ermöglicht den Benutzern, aus Standard- oder angepassten Teilen zu fertigen, Wicklungen hinzuzufügen und Materialien zu ändern, um schnell ein Konzeptdesign zu entwickeln. Flux modelliert selbst die komplexesten elektromechanischen Systeme mit erwiesener Genauigkeit. Es bietet multiphysikalische Funktionen - magnetostatische, stationäre und transiente Bedingungen sowie elektrische und thermische Eigenschaften - zur Optimierung von Maschinenleistung, Effizienz, Abmessungen, Kosten und Gewicht.
Ausfallzeiten reduzieren und Nutzungsdauer verlängern: Das Anlagenmanagement mit dem Internet der Dinge (IoT) hat "digitale Zwillinge" von kritischen Vermögensgegenständen hervorgebracht. Digitale Zwillinge helfen bei der Optimierung der Leistungsfähigkeit von Produkten, bei einem transparenten Einblick in den Produktlebenszyklus, beim Bestimmen einer rechtzeitigen und zielgerichteten prädiktiven Instandhaltung und beim Verlängern der Restnutzungsdauer eines Produkts.
Ausgewählte Ressourcen
Driving a Sustainable Rail - Cargo Solution Simulation Helps TransANT Meet Weight and Weld Certification Requirements
While rail is the most environmentally friendly means of transport, freight trains today do not look much different than those from the past. To reach the climate and energy targets of the European Union while achieving higher payloads and a better ROI, the railway sector needs an innovation boost to build more efficient and sustainable rail freight wagons. TransAnt GmbH, a joint venture with ÖBB Rail Cargo Group and voestalpine Steel Division, was established to bring more efficient and sustainable rail freight solutions to the market. With its innovative concept based on modularity and lightweight design, once operational the company seeks to revolutionize the market as a full supplier of freight wagons. The company used Altair® HyperWorks® for topology optimization – in particular Altair® HyperMesh® – to realize the transition to a weldable structure, Altair® HyperView® for pre- and post-processing, and Altair® OptiStruct® for FEA (including local buckling) and optimization.
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.
