Urbane Seilbahn - der digitale Seilbahn-Zwilling als Entwicklungsbeschleuniger

Problemstellung

Grundsätzlich gibt es drei Anforderungen, die bei städtischen Seilbahnen neu dazukommen. Es ist eine höhere Reisegeschwindigkeit erforderlich, da man gegenüber Bus oder Bahn konkurrenzfähig hinsichtlich der Reisezeit sein will. Dies führt zu wesentlich höheren Belastungen auf das System. Auch ist ein höherer Komfort gefragt, da in städtischen Gebieten die Reisezeit vielfach auch für die Arbeit genutzt wird. Hinzu kommt der Bedarf für eine einfachere Umsteigemöglichkeit. Herkömmliche Gondelsysteme sind nicht in der Lage, diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Konzept

Durch Messungen am realen System wurden wichtige Kenngrössen bei verschiedenen Einfahrtsituationen aufgenommen. Nach Verifikation des Istzustands am digitalen Zwilling wurden verschiedenste passive und auch aktive Massnahmen getestet. Dabei wurde der Fokus der Untersuchung auf Wirksamkeit und Umsetzbarkeit gelegt. Durch numerische Optimierungsverfahren konnte eine rein passive Lösung entwickelt werden, welche gemäss der Simulation zu einer wesentlichen Komforterhöhung und Senkung der Bauteilbelastungen führte.

Prototyp und Messungen

Die am digitalen Zwilling entwickelte Massnahme wurde als Prototyp gebaut und an einer bestehenden Gondel installiert. Durch Messungen von Beschleunigungen und Kräften am realen Gondelsystem konnten zur Freude des Kunden alle wesentlichen Verbesserungen, die am digitalen Zwilling entwickelt wurde, im realen Gondelsystem nachgewiesen werden.

Festigkeitsnachweis mittels FKM-Richtlinie

Um einen Ausfall zu vermeiden, wurde ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis nach der FKM-Richtlinie erbracht. Dazu wurden die Spannungen des Bauteils mittels eines FEM-Ansatzes berechnet und direkt im FEM-Programm nach FKM-Richtlinie ausgewertet.

Resultat

Das Projekt konnte erfolgreich abgeschlossen werden. Solch ein digitaler Zwilling ermöglicht ein einfaches und effizientes Testen von Verbesserungsmassnahmen. Es konnte gezeigt werden, dass damit sehr zeiteffizient und kostengünstig Entwicklungsarbeit geleistet werden kann. Durch eine vollständige physikalische/mathematische Beschreibung des virtuellen Modells konnten effiziente Optimierungsalgorithmen angewendet werden. Dieses virtuelle Modell hat die Realität so abgebildet, dass nicht nur qualitative, sondern auch quantitative Aussagen getroffen werden konnten.