HIL-Simulation für Schienenfahrzeuge

Das Unternehmen

SNCF Voyageurs, ein Zweig der französischen Eisenbahngesellschaft, betreibt täglich 15.000 geschäftliche Züge und befördert über fünf Millionen Fahrgäste und mehr als 250.000 Tonnen Güter.

Die Materialabteilung des Unternehmens ist für die Instandhaltung einer Flotte von 17.000 Schienenfahrzeugen zuständig. Um Zuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten, konzentriert sich das Equipment Engineering Centre in der Nähe von Lyon, Frankreich, auf die Validierung der Elektronik der Antriebskettensteuerung durch fortschrittliche Simulation.

Im Rahmen des SimHIL-Projekts (SIMulated hardware) hat sich SNCF Voyageurs mit OPAL-RT zusammengetan, um seine Validierungsprozesse zu modernisieren und die mit physischen Tests verbundenen Risiken zu verringern.

Die Herausforderungen

Die Tests Traktionskontrollsystemen unter realen Bedingungen ist kostspielig, komplex und manchmal gefährlich. Die Durchführung von betrieblichen Vorteil, z. B. bei extremen Temperaturen, hohen Beschleunigungen oder plötzlichen mechanischen Stößen, an tatsächlichem Rollmaterial kann dazu führen, dass Züge stillgelegt werden, was mit erheblichen Kosten verbunden ist.

SNCF Voyageurs benötigte eine virtuelle Umgebung in Echtzeit, um:

• Validierung von Bordcomputer-Updates und Kontrollsystemen, ohne die Züge außer Betrieb zu nehmen.
• Genaue Nachbildung des elektrischen und mechanischen Verhaltens unter kritischen Betriebsbedingungen.
• Minimierung von Tests bei gleichzeitiger Gewährleistung der Systemintegrität und Einhaltung von Sicherheitsstandards.

Die OPAL-RT Lösung

OPAL-RT hat sich 2013 dem SimHIL-Projekt angeschlossen, um unterstützen SNCF Voyageurs beim Aufbau einer Echtzeit-Simulationsplattform zu unterstützen , die das Verhalten von Hochgeschwindigkeits-TGV-Traktionssystemen nachbilden kann.

Mit RT-LAB und der FPGA-basierten Power Electronics Toolbox (eHS) hat SNCF Voyageurs einen digitalen Zwilling des Antriebsstrangs und der Traktionskontrolle des Zuges erstellt. Das Setup ermöglicht es Ingenieur:innen ,:

• Simulieren Sie Traktionsketten, Umspannwerke und Oberleitungsnetze in Echtzeit.
• Führen Sie hardware(HIL) Tests mit aktuellen Traktionssteuerungen durch.
• Reduzieren Sie die Berechnungszeitschritte für hochpräzise Interaktionen in Echtzeit.

Bis 2018 wurde die SimHIL-Plattform auf FPGA-basierte Modellierung umgestellt , was schnellere und präzisere Simulationen ermöglicht und das Ziel der SNCF unterstützt, eine virtuelle Zertifizierung für zukünftige Systeme zu erreichen.

Die Ergebnisse

Mit der Echtzeit-Simulationstechnologie von OPAL-RT verfügt die SNCF Voyageurs nun über eine Flexibel, modulare und Skalierbar HIL-Plattform, die es ihr ermöglicht, Steuerungssysteme sicher und effizient zu validieren.

Die Lösung ermöglicht:

• Geringere Kosten für physische Tests und geringere Ausfallzeiten des rollenden Materials.
• Verbesserte Modellgenauigkeit und Tests für verschiedene Traktionssysteme.
• Erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit für Personal und Infrastruktur.

Der Erfolg von SimHIL trägt auch dazu bei, die Standards der Bahnindustrie neu zu gestalten, da die Regulierungsbehörden die HIL-Simulation zunehmend als praktikable und vertrauenswürdige Validierungsmethode anerkennen. SNCF Voyageurs wird den Einsatz der OPAL-RT-Tools weiter ausbauen, um die zukünftigen Herausforderungen zu meistern und die Energieeffizienz und Leistung der gesamten Flotte im Rahmen einer nachhaltigeren, digitalen Zukunft der Bahn zu optimieren .

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