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提高日本子弹头列车的安全性和舒适性:以 Nippon Sharyo 和 AcuSolve 为例

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技术
  • 分析与建模 - 数字孪生/模拟
  • 传感器 - 触觉传感器
适用行业
  • 铁路与地铁
  • 运输
适用功能
  • 产品研发
用例
  • 制造过程模拟
  • 公共交通管理
服务
  • 培训
关于客户
日本车辆公司总部位于日本名古屋,自 19 世纪末以来一直从事火车制造业务。如今,它是日本最多产的铁路车辆制造商之一,拥有 1,100 名员工,为全球铁路系统制造各种类型的列车,例如快车、通勤列车、地铁和轻轨车辆。该公司还为日本不断增长的子弹头列车车队设计和生产汽车。自 1964 年开发出第一列子弹头列车以来,日本车辆公司已为这些高速列车制造了 3,200 多节车厢,每列列车由 8 至 16 节车厢组成。最新版本的子弹头列车能够以 300 公里/小时的速度运载乘客。
挑战
Nippon Sharyo 是日本领先的铁路车辆制造商,在提高子弹头列车的安全性和舒适性方面面临着复杂的挑战。列车所承受的空气动力压力,特别是在进出隧道或经过其他列车时,给乘客带来重大安全风险和不适。火车进入隧道时产生的压力波可能会引起巨大的噪音和振动,而当两列火车在隧道中相互经过时,压力波的碰撞可能会产生足够强大的力,将一列火车推离另一列火车。如果管理不当,这些力量可能会导致火车脱轨,或者至少会给乘客带来不愉快的体验。还需要考虑其他因素,例如火车在开放景观中通过时的不稳定负载、侧风的影响、门框的噪音以及确保供暖和空调系统的最佳气流,以最大限度地提高乘客的安全和舒适度。
解决方案
为了应对这些挑战,Nippon Sharyo 转向 Altair 的 AcuSolve 计算流体动力学 (CFD) 软件。构建火车的物理原型非常昂贵,因此该公司使用 AcuSolve 来检查影响火车及其乘客的复杂气流。该软件用于三个关键领域:安全、便利设施和制造。为了安全起见,AcuSolve 帮助估算侧风载荷、地面风速以及经过的火车的空气动力学。在便利设施方面,该软件用于研究隧道入口噪音、暖通空调气流、空气声学以及发动机尾随的汽车振动。在制造方面,AcuSolve 用于设计汽车制造中使用的搅拌摩擦焊接工艺。该软件帮助 Nippon Sharyo 找到解决日益复杂的物理问题的最佳解决方案,从而打造出更好的产品。
运营影响
  • The use of AcuSolve has led to significant operational benefits for Nippon Sharyo. The software has allowed the company to use a single application for comprehensive CFD analysis, reducing costs and bringing vehicles to market faster and more efficiently. Train shapes have been optimized to minimize the noise of tunnel entry, and finite-element analysis has significantly reduced the noise from the door frame. The design of HVAC inlets and outlets has been improved to suit both summer and winter environments, incorporating forced-air convection, free convection, radiation, turbulence, heat transfer, heat loads, and solar radiation. AcuSolve has also enabled engineers to optimize the friction stir welding tool and the welding parameters, improving productivity in the welding of train car sections.

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