Rail モジュール

Simpack によるレールガイドシステムのマルチボディ・システム・シミュレーション

Simpack によるレールガイドシステムのモデリング

Simpack Rail モジュールを使うと、あらゆるレールガイドシステムのモデリングと解析を実行できます。高速列車、普通列車、機関車、路面電車、貨物車両など、代表的な鉄道車両のモデリングには Simpack が広く使われています。加えて、Simpack Rail ではローラー・コースターや懸垂式鉄道など、より特殊な用途のモデリングも可能です。バラスト軌道やスラブ軌道、橋梁、分岐器など、一般的な軌道タイプもすべてモデリングできます。

Simpack Rail

Simpack Rail モジュールは、鉄道用途に特化したモデリング要素を提供します。車両の標準的な構成部品やインフラを簡単にモデリングできます。このモジュールには、独立車輪を有する車軸、真円でない車輪、フランジの潤滑状態を加味した摩擦、駆動系やブレーキダイナミクスなど、輪軸のモデリングを容易にする各種要素が含まれています。Simpack の標準的な要素と組み合わせることで、せん断ばね、空気ばね、コイルばね、ダンパー、摩擦要素、軸受のモデリング機能を持つ、特殊なサスペンション要素の大規模なライブラリになります。

直感的なユーザー・インターフェースを使って、軌道に局所的な凸凹や不整を加えるなど任意のレイアウトを定義でき、データは直接または外部ソースの軌道データ(測定値)を参照する形で入力できます。ターンアウト、クロッシング、スイッチなどの機構のモデリングも簡単です。軌道構成要素の慣性固定や弾性道床(バラスト/基礎の剛性が可変)から、有限要素モデルに基づく完全な弾性体軌道モデル(Simpack FlexTrack を参照)まで、さまざまなレベルの複雑性を Simpack の中でモデリングできます。パンタグラフと接するカテナリー式架線の基礎構造部分も、モデルに含められます。

Simpack Rail モジュールは、忠実度レベルの異なる、高速かつ正確なレール/車輪接触解析法を複数備えています。各接触面におけるスティック・スリップの垂直応力分布とせん断応力分布など、レール/車輪の接触条件に関する詳細な情報を得ることができます。

Simpack FlexTrack

Simpack FlexTrack (弾性体軌道)モジュールでは、有限要素法に基づき、Simpack Rail モデルの軌道部分を、軌道/構造の柔軟性の影響も含めてシミュレーションできます。Flexible Track セクションには、軌道、スイッチ、クロッシングの短いバラスト区間から、橋梁のような構造体全体まで、あらゆるものを含められます。Flextrack を使うと、軌道の柔軟性が車両の動力学に与える影響を検討できるだけでなく、軌道構造自体の内力も調べることができます。

SImpack Rail Wear

Simpack Rail Wear は、Simpack Rail のアドオン・モジュールです。このモジュールで、断面全体の摩耗分布と摩耗による断面変化を特定できます。車輪とレールは、鉄道車両が与える力により、ライフサイクル全体で摩耗と転がり接触疲労(RCF)の影響を受けます。摩耗は保守や安全性の問題につながります。このモジュールでは、摩耗法則として[クラウス/ポール(Krause/Poll)]か、より詳細な[アーチャード(Archard)]を選択できます。摩耗と RCF には法則が多数存在するため、それぞれにユーザーの好みの法則を追加実装できるオープンな構造になっています。

Simpack Interface to Kalker Contact

Kalker Contact は、Simpack Rail と CONTACT (J.J.Kalker 教授と E.Vollebregt が開発したレール-車輪の高度な接触解析ソフトウェア)を結ぶインターフェースです。CONTACT は、車輪とレールの局所形状全体に加えてそれぞれの相対運動を考慮し(法線接触と接線方向のクリープ)、非楕円の実際の接触面、それを細分化した粘着域とすべり域、接触面に生じる圧力と摩擦応力を計算します。この計算には、有限要素法と類似ではるかに高速な変分法を用い、均質弾性材料を使って、いわゆる集中接触に限定しています。

Simpack Interface to Kalker Contact があれば、既存シミュレーションのポスト処理に CONTACT を活用して、摩耗と転がり接触疲労の評価に重要な接線力、接触面の形、応力分布の結果を比較できます。加えて、Simpack を CONTACT 用の使いやすいプリ処理プログラムとして使用できます。CONTACT ライブラリの販売代理店は Vtech CMCC です。