用于机车车辆的 HIL仿真

公司

SNCF Voyageurs 是法国国家铁路公司的一个分支机构，每天运营 15,000 列商业列车，运送 500 多万名乘客和 250,000 多吨货物。

该公司的材料部负责 17,000 辆机车车辆的维护工作。为确保可靠性和安全性，其位于法国里昂附近的设备工程中心通过先进的仿真，重点验证牵引链控制电子装置。

作为SimHIL 项目（SIMulated hardware-in-the-loop）的一部分，SNCF Voyageurs 与 OPAL-RT 合作，对其验证流程进行现代化改造，并降低与实际列车测试相关的风险。

挑战

在实际条件下测试列车牵引控制系统既昂贵又复杂，有时还很危险。在实际车辆上进行操作边缘测试，如极端温度、高加速度或突然的机械冲击，可能会导致列车无法行驶，并产生巨额费用。

SNCF Voyageurs 需要一个实时虚拟环境，以便：

• 在不中断列车运行的情况下，验证车载计算机更新和控制系统。
• 精确复制关键运行条件下的电气和机械行为。
• 在确保系统完整性和符合安全标准的同时，将测试风险降至最低。

OPAL-RT 解决方案

OPAL-RT 于 2013 年加入 SimHIL 项目，帮助 SNCF Voyageurs 建立一个能够模拟高速 TGV 牵引系统行为的实时仿真 平台。

利用RT-LAB和基于 FPGA 的电力电子工具箱 (eHS)，SNCF Voyageurs 创建了列车动力总成和牵引控制系统的数字孪生系统。这一设置使工程师能够

• 实时仿真牵引链、变电站和导线网络。
• 使用实际牵引控制器进行硬件在环 (HIL) 测试。
• 减少计算时间步骤，实现高度准确的实时互动。

到 2018 年，SimHIL 平台已过渡到基于 FPGA 的建模，实现了更快、更精确的仿真，为 SNCF 实现未来系统虚拟认证的目标提供了支持。

成果

借助 OPAL-RT 的实时仿真 ，SNCF Voyageurs 现在可以使用灵活、模块化和可扩展的 HIL 平台，从而提高其安全高效地验证控制系统的能力。

该解决方案允许

• 降低物理测试成本，减少机车停机时间。
• 提高各种牵引系统的模型准确性和测试灵活性。
• 提高人员和基础设施的安全性和可靠性。

SimHIL 的成功还有助于重塑铁路行业标准，因为监管机构越来越认可 HIL仿真 这种可行且值得信赖的验证方法。法国国营铁路公司（SNCF Voyageurs）将继续扩大 OPAL-RT 工具的使用范围，以应对未来的挑战，优化整个车队的能效和性能，实现更可持续的数字化铁路未来。

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