鉄道システム

鉄道システム向け MATLAB および Simulink

鉄道アプリケーションの設計、シミュレーション、展開

MATLAB と Simulink を使用すると、鉄道エンジニアリングの組織では、鉄道設備の開発およびメンテナンスを行い、エネルギー効率、安全性、可用性に関する市場の要件を満たすことができます。

鉄道エンジニアは、MATLAB および Simulink を使用して以下を行うことができます。

シミュレーションの実行によりトレードオフを評価して設計を最適化
パワーエレクトロニクスとモーター制御向けアルゴリズムを開発およびテスト
シミュレーションからプロトタイピングまたは量産用のコードを生成
鉄道の信号および通信システムに対する EN 50128 および EN50657 規格に準拠
保有鉄道車両のデータを解析して運用およびメンテナンスを最適化

「MathWorks のツールを使用したことで、永久磁石駆動装置向けの制御システムを 1 年で設計、テスト、変更、および実装できました。プロジェクトのリソースを考えると、MathWorks のツールがなければ、スケジュールどおりに納品することは不可能でした。」
Han Geerligs, Alstom

インバーターおよびトラクションモーターのモデル化とトラクション制御ソフトウェアの開発

モーターの正確なモデル化により、ハードウェアテストの前にモーターおよびトラクション制御ユニット (TCU) のフロントローディング設計を行うことができます。

MATLAB、Simulink、Simscape を使用すると、次のことが可能になります。

Motor Control Blocksetと Simscape Electrical を使用して、モーター、パワーエレクトロニクス、TCU をモデル化およびシミュレーション
モーターモデルをパラメーター化し機器テストを用いてモーターダイナミクスを取得、またはデータベースや有限要素解析からパラメーターをインポート
閉ループのシミュレーションを実行し、Field Oriented Control (FOC) Autotuner を使用して制御アルゴリズムを自動調整し、速度およびトルク応答の要件に準拠
シミュレーションモデル用に C、C++、または HDL コードを生成することにより、ラピッドコントロールプロトタイピングおよびハードウェアインザループ (HIL) を実行
モーター制御アルゴリズムから量産可能な C および HDL コードを生成し、組み込みマイクロコントローラー、FPGA、および SOC をターゲット化

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制御アルゴリズムの展開、統合、テスト

MATLAB および Simulink を使用すると、制御システムの複雑化に対処し、安全規格への準拠を証明できます。

最適化された C および HDL コードの自動生成
要件のトレース、コード/モデルの品質の測定、テストケースの自動生成
CI/CD パイプラインとの統合、コード生成、展開のためのパッケージ化、回帰テストの自動化

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ユーザー事例

信号および列車制御システムのシミュレーションと実装

MATLAB および Simulink は、安全規格への準拠が必要な鉄道制御および保護システムのソフトウェア開発に役立ちます。

MATLAB と Simulink を使用すると、次のことが可能になります。

離散、連続、メッセージベース、およびイベントベースのシステムをシミュレーション
要件の妥当性確認、エラーが存在しないことの証明、および要件の形式検証
PLC システム向けに最適化された構造化テキストまたは C/C++ コードを生成
EN 50128 および EN 50657 リファレンスワークフローへの準拠により機能安全要件に対応

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鉄道における CBM を開発するエンジニア向け Diagnostic Image Explorer のスクリーンショット。

鉄道におけるメンテナンス解析

IoT (Internet of Things)、データサイエンス、AI (人工知能) の支援により、鉄道事業を運営する組織では、状態基準保全 (CBM) を導入して運行およびメンテナンスを最適化しています。MATLAB を使用することで、CBM を開発するエンジニアは、システム領域のコンピテンシーをデータサイエンスおよび IT テクノロジーの専門知識と統合できます。

MATLAB を使用すると、以下を行うことができます。

クラウドストレージ、データベース、データヒストリアン、産業用プロトコル向けの組み込みのインターフェイスを使用してストリーミングおよびアーカイブされたデータにアクセス
対話形式の統計的手法や信号処理手法を使用してデータをクリーニングおよび調査
時間領域、周波数領域、特定用途向けのインジケーターを抽出してランク付け
リアルタイム処理のデバイスまたは運用環境の IT システム向けに C、C++、HDL、PLC、GPU、.NET、Python、または Java ベースのソフトウェアコンポーネントを生成
さまざまなクラウドプラットフォームと統合することで、コードを書き直したりカスタムインフラストラクチャを構築したりすることなく MATLAB アルゴリズムを拡張

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鉄道ネットワークの電動化およびエネルギーマネジメントシステム

MATLAB および Simulink は、鉄道のエネルギーマネジメントシステムの開発に使用できます。これらの製品を使用すると、電圧、電流、および接触電化システムの特性に依存するさまざまな動作状態における電力網のシミュレーションや鉄道電動化の解析を行うことができます。MATLAB、Simulink、および Simscape は、エンジニアが電源、移動負荷、配電線、スイッチ、変圧器などの電気コンポーネントをモデル化するのに役立ちます。