UM Train

UM Train

UM Train Modul zur Simulation der Längsdynamik eines Zugverbandes 


Click to view enlarged imageMit Hilfe des UM Train Moduls lässt sich die Längsdynamik eines Zugverbandes modellieren. Der Prozess der Erstellung eines Zugverbandmodells und die Analyse der erhaltenen Ergebnisse ist vollständig automatisiert.

Das UM Train Modul ermöglicht die Berechnung der Längsdynamik des Zugverbandes in den Modi: Ausrollen, Traktion und Bremsen auf einem beliebig konfigurierten Gleis. Die Modellierung berücksichtigt nicht nur die für mechanische Systeme übliche Werte wie Koordinaten, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen usw. sondern auch für einen Zug spezifische Werte wie z.B. Kräfte in den Wagenverbindungen und Bremskräfte.

 

 UM Train 3D Modul - Analyse der räumlichen Schwingungen in einem Zugverband


Mit Hilfe des UM Train 3D Moduls lassen sich kombinierte, dreidimensionalen Modelle von Zugverbänden erstellen. Ein mit Hilfe des UM Loco Moduls erstelltes Modell einer Mehrfachtraktion lässt sich zum Beispiel in das Model eines Zugverbandes einbauen.

Dies ist bei der Untersuchung vieler Problemstellungen im Schienenfahrzeugbau nützlich, wie z. B. bei Problemen der Verkehrssicherheit, bei denen die Werte von Indikatoren eines Zugbahnverband analysieren werden müssen, die nur mit Hilfe dreidimensionaler Modelle ermittelt werden können, wie zum Beispiel Rückstoßkräfte von Schienen, Stabilitätskoeffizienten beim Rollen der Räder usw.

Mit Hilfe des UM Train 3D Moduls lässt sich auch der Rechenaufwand dreidimensionaler Modelle eines Zugverbands erheblich reduzieren. So können einfach Elemente eines Zugverbandes, deren räumliche Dynamik nicht teil der Analyse sind, durch beliebig vereinfachte Modelle, wie z. B. Ein-Massen-Modelle, ersetzt werden.

 

 Modellierungsmethodik

 
Bei der Erstellung der Modelle lässt sich die Anzahl der Zugeinheiten, deren Typ, sowie Antriebsart und spezifische Brems- und Federelemente festlegen.

Wizard trains
Assistent zur Erstellung eines Zugverbandes

Der Zugverband kann mit Hilfe einer Datenbank, die Modelle von Lokomotiven und Waggons enthält, zusammengestellt werden.

Die Datenbank kann mit eigenen Modellen beliebiger Zugeinheiten ergänzt werden. Dazu genügt es einfach, ein grafisches Abbild der Einheit zu erstellen, die Länge zwischen den Kupplungsachsen, das Gewicht der Zugeinheit, die Hauptwiderstandskräfte, die Traktionskennwerte für Lokomotiven sowie ggf. andere zugeinheitspezifische Kräfte anzugeben. Jede Zugeinheit wird von der Universal Mechanism Software als ein eigenes Subsystem, dessen Modell jede beliebige Komplexität annehmen kann, angesehen.

Obwohl in den meisten Fällen ein Ein-Massen Modell für eine einzelne Zugeinheit ausreicht, kann zum Beispiel ein verfeinertes Modell eines spezifischen Güterwagens oder ein Modell mit einer spezifischen Mehrfachtraktion integriert werden, so dass eine detaillierte Analyse der Dynamik einzelner Elemente in einen Zugverband möglich wird (Modul UM Train 3D).

Die Datenbank des Moduls enthält auch Modelle der am häufigsten verwendeten Bremssysteme. Modelle mit beliebigen anderen Merkmalen, die mit den Werkzeugen des Universal Mechanism Softwarepakets beschrieben werden, können zu dieser Datenbank hinzugefügt werden.

Im nächsten Schritt wird festgelegt welches Bremsmodell jedes einzelne Element des Zugbahnverbandes verwendet. Bei der Modellierung der Bremskraft werden die Bremskraft des Bremsklotzes und der Reibungskoeffizient zwischen Bremsklotz und Rad separat berechnet.

Das Model der Druckkraft kann auf zwei Arten dargestellt werden: mit Hilfe eines Diagramms der Füllanzeige des Bremszylinders oder als Funktion der Zeit. Der Reibungskoeffizient kann wiederum durch ein Diagramm als Funktion der Geschwindigkeit und der Zeit angegeben werden. Die Ausbreitung der Bremswelle in der Hauptleitung ist entweder durch die Geschwindigkeit oder durch das Druckverlaufsdiagramm in der Druckleitung gegeben.

Die Kräfte des zusätzlichen Bewegungswiderstandes (Widerstand durch eine Kurve, durch eine Steigung usw.) werden nach den in den Traktionsberechnungsregeln für den Eisenbahnbetrieb beschriebenen Methoden berechnet. Die Formel zur Bestimmung der Schleppkraft kann eigenständig gewählt werden. Bei der Bestimmung der Längskräfte in einem Zugverband ist es häufig erforderlich, Untersuchungen an einem Gleis mit komplexer Konfiguration sowohl im Profil als auch im Grundriss durchzuführen.

Creating ways macrogeometry
Erstellung der Gleismakrogeometrie

Mit dem Werkzeug zum Erstellen der Makrogeometrie von Eisenbahnstrecken im Universal Mechanism Softwarepaket kann eine Strecke beliebig konfiguriert werden. So lässt sich eine Strecke aus einer Reihe von Geraden, Übergangskurven, Kurven mit konstantem Radius und Weichen ohne Steigungen und Kombinationen verschiedener Steigungen im Profil erstellen.

 Benutzerhandbuch / Präsentation

 

Das Benutzerhandbuch für das UM 3D Train Modul finden Sie auf der Download-Seite.

 Veröffentlichungen

 

R. Kovalev, A. Sakalo, V. Yazykov, A. Shamdani, R. Bowey & C. Wakeling 

Simulation of longitudinal dynamics of a freight train operating through a car dumper
Vehicle System Dynamics, Published online: 16 Mar 2016  DOI: 10.1080/00423114.2016.1153115

Vollständiger Artikel (kostenloser Vollzugriff für die ersten 50 Downloads)

 

Dmitry Pogorelov, Vladislav Yazykov, Nikolay Lysikov, Ercan Oztemel, Omer Faruk Arar & Ferhat Sukru Rende
Train 3D: the technique for inclusion of three-dimensional models in longitudinal train dynamics and its application in derailment studies and train simulators
Vehicle System Dynamics, Published online: 11 Jan 2017  DOI: 10.1080/00423114.2016.1273532

Vollständiger Artikel (kostenloser Vollzugriff für die ersten 50 Downloads)

 

Maksym Spiryagin, Qing Wu & Colin Cole
International benchmarking of longitudinal train dynamics simulators: benchmarking questions
Vehicle System Dynamics, Published online: 11 Jan 2017  DOI: 10.1080/00423114.2016.1270457

Vollständiger Artikel (kostenloser Vollzugriff für die ersten 50 Downloads)