CST S U C C E S S S T O R Y レールホイールセンサの設計 Frauscher Sensor Technology 図 1： Frauscher のホイールセンサ（黄色ボックス）が設置された線路発想：次世代信号システムのセンサ現代の鉄道網には要所要所にセンサが設置されています。センサは通過する列車の位置、速度、向き、状態を絶えず通知し、安全で安定した鉄道運行を支えています。Frauscher Sensor Technology は 1987 年以来、高品質な誘電センサ関連製品の開発と製造に携わってきました。なかでも鉄道運行の安全性に責任を負う信号システムと制御システムのセンサに力を入れています。多くの鉄道施設は風雨にさらされる環境下にあります。周囲の温度や湿度の変動が大きく、施設自体も雨、雪、雹、砂に埋もれる可能性があります。自然環境の他、列車によって生じる課題もあります。コーナーにおけるアライメントのずれや渦電流ブレーキから来るスプリアス信号などがそれです。 Frauscher は FP7 European ECUC（Eddy Current Brakes Compatibility）プロジェクトに参加しています。このプロジェクトの目的は、高速鉄道のブレーキ容量増大という命題に対して線形渦電流ブレーキの有効性信号システムと制御システムにおいて極めて重要なを証明し、複数の路線で起きた障害のために鉄道施役割を果たすのがホイールセンサです。ホイールセ設管理者の間に生じた懸念を払拭することにありまンサは線路を通過するホイールを識別し、その数をす。数えます。その情報をもとに信号機がどの区間に列車があるかを判別し、踏切などの装置が自動的に動作します。Frauscher の製品は誘電原理に基づく誘電センサです。金属ホイールの通過に伴い誘電コイルの複素インピーダンスが変化します。センサはそのインピーダンスの変化を測ることにより動作します。課題：厳しい条件下でも信頼できるセンシングを Frauscher Sensor Technology について Frauscher Sensortechnik GmbH は 1987 年より誘電センサ技術分野で高品質な製品の開発製造に携わっています。同社の製品は、鉄道運行の安全上特に責任のある信号システムと制御システムで主に使用されています。このため設計からサポートまでの製品ライフサイクルの全ての段階において、極めて高い要求水準を満たす必要があります。 http://www.apollomw.com ｗｗｗ.aetjapan.com CST S U C C E S S S T O R Y 鉄道信号装置の安全基準は最も高いレベル 4 であり、ンサモデルの有効性が確認されました（図 4、5）。こ従ってシミュレーションはセンサの性能を損なうおれを足掛かりとしてたとえば経年化や湿気による材それのあるものすべてを考慮し注意深く行う必要が質の変化がコイルの性能に与える影響の解析やコイあります。そのため Frauscher は設計プロセスに CST ルの寄生キャパシタンス特性解析などの複雑な解析 STUDIO SUITE の電磁界シミュレーションを導入しに進むことができます。Frauscher はシミュレーショました。ン結果を SPICE や MATLAB にエクスポートして解 CST STUDIO SUITE のバーチャルプロトタイピング析を進めました。により、多様な条件におけるセンサ応答のモデル化シミュレーションを通して技術者はセンサの物理的が可能になります。渦電流と AC コイルの計算に対な動作原理と共にレールやホイールとの相互作用を応した周波数領域低周波ソルバーを選択し、ホイーより深く理解し、鉄道業界の最も厳しい安全基準をルの通過に伴ってセンサ応答が変化する様子とコー製品が満たすことを確認することができます。ナーにおけるフランジのずれがパフォーマンスにお Frauscher ではさらに次世代のセンサ機器の開発にもよぼす影響を自動パラメータスイープにより計算し着手することができました。開発にかかる時間とコました。1 回の計算は 10 分程度で終わるため、全体ストがシミュレーションにより削減されたことから、では複雑な解析も妥当な時間で結果が得られます。通常は論外に高価あるいは物理的に不可とされる設定も考慮できるようになりました。結果：安全で汎用性のあるホイールセンサシミュレーション結果と測定結果の相関が取れたことにより、CST STUDIO SUITE 低周波ソルバーのセ図 4: RSR123 ホイールセンサ：1 システムの応答。シミュレーション結果（ドット）と測定結果（実線）：異なるホイールアライメントを色別で表示。図 2: RSR123 ホイールセンサのシミュレーションモデル。レールモデル（部分）とホイールモデルを含む。図 5: RSR180 ホイールセンサ：2 システムの応答。シミュレーション結果（ドット）と測定結果（実線）の比較。図 3: 磁力線プロット。ホイールを通じた結合を示す。禁無断転載株式会社エーイーティー〒215-0033 神奈川県川崎市麻生区栗木 2-7-6 不許複製 TEL (044) 980 – 0505 （代) ©2015 AET,Inc.