鉄道

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保守や運用のコストを最適化するために、今や多くの産業が信頼性、可用性、コネクティビティに重きを置いていますが、それは鉄道産業も同じです。鉄道各社は、乗客に快適な乗り心地と安全性を提供する、堅牢で空力性能に優れた車両を設計することを求められています。それを実現するには、設計プロセスの早い段階でCAEを駆使して意思決定を促進し、期日内に予算内で、目標値を満たした設計を完成させる必要があります。

鉄道産業におけるイノベーションのもう1つの強力な原動力として登場したのが、デジタル化テクノロジーです。デジタル化により、業務の合理化や資産の信頼性の強化に加え、コスト削減を達成しながら乗客(または貨物顧客)の利用体験を向上することが可能になりました。現在では、レールの移動量に関する情報をリアルタイムに取得し、固定資産や所有車両の予防保全にも使用されています。

信頼性と可用性を最大化し、顧客の要望に全力で応える

信頼性と可用性を最大化し、顧客の要望に全力で応える

より良い車内環境のために:鉄道会社が市場競争に打ち勝つには、乗車体験の快適さと利便性を高めるイノベーションを絶えず続けなければなりません。乗車体験の向上の取り組みでは、Altair® OptiStruct®の高度な騒音・振動・ハーシュネス(NVH)解析が広く利用されています。Altair® Squeak and Rattle Director™を併用すれば、さらに品質を高めることができます。Altair CFD™には、客室の空気流れや温熱快適性を向上させるために必要な設計機能が備わっています。

コネクティビティと運用コストの最適化

コネクティビティと運用コストの最適化

ネットワークのコネクティビティ:装置のコネクティビティと電磁両立性(EMC)の問題は、鉄道車両を開発する上で避けては通れません。これらは、Altair® Feko®Altair® Flux®で最適化できます。Fekoは、ネットワークシミュレーションにおけるアンテナの設計と配置や電波伝搬モデリングで広く活用されています。また、ケーブル、アンテナ、装置の放射と照射の両方を模擬できるため、効果的な遮蔽を設計する際に役立ちます。Fluxなら、電流ケーブルとバスバーが放射する磁界や、外部電磁界がセンサーやアクチュエーターの動作に与える影響を評価できます。

Rail Cargo Group(RCG)がvoestalpine社と共同で開発した、革新的な貨物用車両「TransANT」の溶接構造物の製造事例をご紹介します。TransANTは、貨物輸送市場に新たな価値基準をもたらす、革新的なプラットフォームコンセプトです。TransANTのモジュール式軽量構造により、20%軽量化された台車においても、最大4トンの積載量を実現しています。©RCG_Steinberger

構造健全性を確保するためのツール

最適化された堅牢な設計Altair® OptiStruct®Altair® HyperStudy®は、性能要件を満たすだけでなく、トレードオフの着地点を自動的に探ることができる、強力な設計開発ツールです。鉄道車両の最適化により、構造物の安全性、音響、重量、コストの要件を満たすことができます。ボギー台車の設計について耐久性、音響、組立、性能の最適なバランスを取ったり、座席の最適化によって安全性、重量、座り心地のすべての基準値を満たしたり、堅牢性、衝撃性能、伝達効率を最適化したパンタグラフ設計を見つけ出したりすることも可能です。

機構解析Altair® Radioss®なら、認定済みの乗客モデルと座席モデルを使って衝突・衝撃時の詳細な乗客シミュレーションを実行できます。Radiossは、金属構造と複合材構造の衝突の動的なシミュレーションにも適しています。

鉄道産業特有の耐久性要件を満たすには、包括的な耐久性解析を簡単に実行できるAltair® HyperLife®が便利です。溶接認証プロセスを自動化し、DVSやEurocode、FKMなどの業界規格に対応します。Altair® MotionSolve®は、荷重サイクルを作成できるほか、弾性体などを含む完全な動的シミュレーションを可能にする強力なツールです。

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最先端の電動ボギー台車は、多面的な鉄道システムです。車輪とホイールセットが、トラクションモーター、トランスミッション、一次および二次サスペンションと結合された構造になっています。これらはすべて、鉄道車両に不可欠な要素です。鉄道工学では、設計、運用、保守の分野を網羅する多角的なアプローチが必要となります。

業務効率を最適化し、ダウンタイムを削減するためのツール

電気ドライブトレインAltair® FluxMotor®は、電気モーターのシミュレーション主導の設計(Simulation-driven Design)に特化した製品です。標準部品やカスタム部品をベースに巻線の追加や材料の変更を行うだけで、コンセプト設計を素早く作成できます。Fluxなら、複雑さを極める電磁界システムもモデリングでき、その正確性は折り紙付きです。静磁界、定常磁界、変動磁界の各状態を、電気特性と熱的特性とともに模擬するマルチフィジックス機能により、装置の性能、効率、寸法、コスト、重量を最適化できます。

ダウンタイムを減らし、寿命を延ばす:資産管理にモノのインターネット(IoT)テクノロジーを活用することにより、重要資産の「デジタルツイン」の作成が可能になりました。デジタルツインを作成すれば、製品性能の最適化、製品の運用寿命の可視化、予防保全の実施時期と実施対象の把握、製品の余寿命(RUL)の延長方法の模索などを行うことができます。

鉄道開発に関する事例や資料

日本車両:新幹線の安全性と快適性の向上

「AcuSolve によって、より良い製品づくりが可能になりました。 新幹線車両の設計の際に要求される品質と性能のレベルは年々高まっています。物理問題が複雑さを増していく状況において最善の解を探るうえで、シミュレーションが役立っています」

Customer Stories

換気性能解析 - 長時間の流体解析でエアロゾルの広がりを検証

映画館、コンサートホール、スタジアムなどの商業施設や店舗などの建築物、電車やバスなどの車輛、航空機など、様々な空間における空調設備の換気性能が、新型コロナウイルスの流行をきっかけにますます注目されています。感染症リスクのほか、空調の冷却性能や有毒ガスの排出などに関わる換気の性能評価は、非常に重要な課題です。 AltairのCFD解析ツールAltair AcuSolveは、一般的なソフトウェアでは難しい数十秒から数時間にわたる現象を解析でき、高度なモデリング技術や流体の知識、大規模な計算機を必要としません。 本ウェビナーでは、AcuSolveの換気に関する流体解析手法(物質種解析、ラグランジェ混相流れ)と解析事例をご紹介します。

Webinars

サウンド・オブ・サイレンス:鉄道車両用ベローズの音響解析

鉄道用の製品や部品の開発では、騒音の低減が重要な課題となります。最近のプロジェクトで鉄道車両用ベローズの音響解析を行ったUltimate Europe社は、ベローズの設計を推進するためのCAE手法を開発すると同時に、反復試験への依存度を低減するという長期的な目標を掲げ、はじめに、どのCAE手法が試験結果と最も相関性が高いかを評価しました。

Customer Stories

【日本語字幕】スイスの鉄道会社 Stadler Rail社

スイスの鉄道メーカーStadler Railは、試作車を作らず、契約後8ヶ月で最終デザインを完成させるため、HyperMesh、HyperView、OptiStructを、モデリング、ポスト処理、構造最適化に用い、開発時間の短縮に成功しました。

Testimonial
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