Frank Seibicke
Siemens AG

 

"SimulationX ermöglicht ein flexibles und schnelles Berechnen von Wärmeverteilung und unterstützt dadurch standardisierte sowie nutzer-spezifische Komponenten."

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Schienenfahrzeugbau

Anforderungen im Eisenbahnbereich

Maximale Transportleistung bei hoher Energieeffizienz und minimalen Betriebskosten sind entscheidend für den wirtschaftlichen Betrieb von spurgeführten Fahrzeugen. Geringe Lebenszykluskosten (LCC) und Fahrzeugparameter wie Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Wartbarkeit und Sicherheit (RAMS) stellen, neben den funktionalen Eigenschaften, wesentliche Beschaffungskriterien im internationalen Wettbewerb der Schienenfahrzeughersteller dar.

 

Vor allem jedoch die gesetzlichen Rahmenbedingungen, wie z. B. die Verordnung über die Interoperabilität des transeuropäischen Eisenbahnsystems (TEIV) oder die Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO), die die Grundlagen für die Zulassung von Schienenfahrzeugen beschreiben, bilden das Fundament für die Arbeit der Fahrzeugentwickler. Durch die strenge Reglementierung einmal zugelassener Fahrzeuge sind Änderungen im Nachhinein nur schwer umsetzbar und mit einem hohen Aufwand an Kosten und Zeit verbunden. Mögliche Schwachstellen müssen deshalb vor der Fahrzeugzulassung gefunden und beseitigt werden. Das gelingt nur mit einer ganzheitlichen Simulation und Analyse des Gesamtsystems Schienenfahrzeug, womit das Verhalten dieses Systems schon in der Entwicklung in Gänze verstanden wird.

 

Schienenfahrzeuge als Gesamtsysteme

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen Hersteller mit Blick auf die verschiedenen Leistungsmerkmale und Auslegungsvarianten sowohl von Lokomotiven, Triebwagen und ganzen Zugverbänden für den Personen- und Güterverkehr als auch von gleisgebundenen Sonderfahrzeugen bereits in der Entwicklung ihre Fahrzeuge als Gesamtsystem inklusive aller Teilsysteme konstruieren, dimensionieren und gezielt optimieren. Dabei stehen traditionell die Fahreigenschaften mit den verantwortlichen Antriebs-, Brems- und Federungssystemen im Fokus und dies für elektrisch, dieselelektrisch, dieselhydraulisch oder dieselmechanisch angetriebene Fahrzeuge.

 

Sowohl unter dem Gesichtspunkt des Umweltschutzes im Sinne der Senkung von Abgasemissionen als auch unter wirtschaftlichen Aspekten wird die Energieeffizienz von Schienenfahrzeugen immer wichtiger. In diesem Bereich gewinnt die Betrachtung des Fahrzeuges als Gesamtsystem zusätzlich an Bedeutung, da neben dem Fahrantrieb auch die intelligente Auslegung und Regelung der Hilfsbetriebsanlagen für Motorkühlung, Druckluftversorgung, Klimatisierung und Bordstromversorgung nicht unwesentliche Einsparmöglichkeiten erschließen kann.

 

SimulationX für eine ganzheitliche Betrachtung

Multiphysikalische Systemsimulation mit SimulationX bietet dafür ein enormes Potenzial, sowohl  in der Neuentwicklung als auch in der Modifikation oder der Modernisierung, da das Gesamtfahrzeug mit all seinen Subsystemen in einem Modell abgebildet und unter verschiedenen technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten effizient untersucht und zielgerichtet optimiert werden kann.

 

Die intuitive 1D- bis 3D-Softwareplattform und zahlreiche ingenieurtechnisch bewährte Bibliotheken aus Mechanik, Hydraulik, Pneumatik, Thermodynamik, Antriebs- und Regelungstechnik ermöglichen den Ingenieuren der verschiedenen Entwicklungsabteilungen einen optimalen Workflow, die Integration bereits vorhandener und bewährter Entwicklungswerkzeuge bis hin zum Import von Teilmodellen der Zulieferindustrie. Die Fähigkeiten von SimulationX zur Nutzung von Fahrzeugmodellen unter Echtzeit-Testbedingungen runden die beeindruckende Palette der Möglichkeiten für eine leistungsfähige Modellierung, Simulation und Analyse moderner Schienenfahrzeuge ab.

 

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Schienenfahrzeugbau

In der Entwicklung von Schienenfahrzeugen nutzen Hersteller und deren Zulieferer schon früh SimulationX zur softwareunterstützten Entwicklung und Konstruktion sowohl einzelner Komponenten als auch von Teil- und Gesamtfahrzeugsystemen. Mit diesem Werkzeug lösen Sie u.a. die folgenden Aufgaben sicher und effizient:

 

  • Vermeiden von Rollierschwingungen durch optimale Traktionsregelung
  • Beherrschen der Fahrdynamik von Zugverbänden
  • Reduzierung von Schallemissionen

 

Große Schienentransportunternehmen verfolgen das Ziel, den Ausbau und die Modernisierung ihrer Fahrzeugflotten Co2-neutral zu gestalten. Themen wie:

 

  • Rekuperation
  • Hybridisierung und
  • Start-Stopp-Automatik

 

stellen aktuelle Anforderungen an die Fahrzeugentwickler.

 

Auch Fahrzeugbetreiber und Leasinggesellschaften können SimulationX nutzen, um Auffälligkeiten im Betrieb von Fahrzeugen zu analysieren oder analysieren zu lassen. Damit ist SimulationX ein leistungsfähiges Werkzeug nicht nur für die Entwicklung, sondern auch für die ingenieurtechnische Betreuung von Schienenfahrzeugen über deren gesamten Lebenszyklus.

 

Die folgenden Aufgaben lösen Sie schnell und sicher, indem Fahrzeugentwickler SimulationX bei der Entwicklung des Gesamtfahrzeugsystems einsetzen:

 

SimulationX-Einsatzgebiete

  • Modellierung von Mehrkörpersystemen für Lokomotiven, Triebwagen und Triebzügen
  • Entwicklung von Antriebslösungen (elektrisch, dieselelektrisch, dieselhydraulisch, dieselmechanisch), Fahrwerken und Bremssystemen
  • Querliegende Antriebsaggregate für elektrische Schienenfahrzeuge
  • Modellierung von Schlupf- und Haft-Regelsystemen inklusive der Einflüsse von Sensoren und getakteter Informationsverarbeitung
  • Prüfung und Evaluierung von kritischen Belastungsszenarien wie Starten und Bremsen, Auswirkungen beim Überfahren von Verbindungsstücken, Synchronisationsfehlern und Kurzschlüssen (2 oder 3 Pole) in Antriebsmotoren
  • Schwingungsverhalten des Gesamtsystems unter verschiedenen Betriebsbedingungen
  • Leistungsbeurteilung und energetische Optimierung von Hilfsbetriebsanlagen (Heizungs-, Lüftungs-, Kühlungs- und Klimatisierungs- sowie Druckluftsysteme)
  • Komponentenwechsel/-integration und Abstimmung im Gesamtsystem
  • Steuerungsdesign und -tests unter Verwendung von Echtzeit-Modellen

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