在世界上的許多國家，火車旅行是一種流行的交通方式。例如在歐洲，2014年火車旅客的出行里程數超過了4,750億公里，而在亞洲和中東，這個值更是高達五倍之多。[1] 由于政府法規日益完善，客戶需求不斷提高，鐵路客車的氣候控制也變得越來越重要。例如歐洲標準13129 (EN13129)在控制乘客車廂內的空氣溫度、相對濕度和空氣速度方面制定了嚴格的要求。

設計人員希望設計出能提供舒適環境的鐵路客車，在過去，西門子工程師大約耗費四個月時間在氣候風洞中測試鐵路客車，以驗證供暖、通風和冷卻(HVAC)系統的設計。現在，他們可在建造第一節車廂之前利用計算流體動力學(CFD)軟件對設計進行驗證，從而將測試時間與成本減少高達50%。

“西門子工程師的設計一次性成功，有望將風洞測試的工作量減少50%，相當于縮短兩個月的時間。”

過去，為設計出滿足這一標準的最新客車車廂的HVAC系統，我們需要在氣候風洞中花費四個月的時間對HVAC系統設計進行測試和修改，僅租賃費每天就要花費數千歐元。此外，由于列車交付期限緊迫，仿真時間十分受限。

在過去幾年里，西門子工程師成功利用 Ansys Fluent CFD 軟件對完整的鐵路客車進行了準確的仿真，得到的詳細結果與物理測量結果極為吻合。而獲得仿真結果所用的時間僅為測試所用時間的幾分之一。與以往相比，工程師能夠評估更多的設計迭代，并且總會得到出色的HVAC性能。

雖然鐵路客車仍須進行測試，以驗證是否符合該標準的要求，但是最新產品的測試時間已經縮短了50%，既節省了大筆的風洞租賃費用，又額外節約了相當可觀的人員和設備成本。

歐洲標準在城際鐵路客車的氣候控制方面規定了廣泛而且頗具挑戰性的要求。內部平均溫度只能在設定溫度的+/-1攝氏度之間變化。距離地板1.1米高的車內水平溫度分布值的變化范圍不超過2攝氏度。垂直溫度分布值的變化范圍不超過3攝氏度。

此外，該標準還對墻壁、車頂、窗戶、窗框和地板的表面溫度，以及走廊、廁所、附屬設施和列車其他部分的內部溫度規定了相關要求。最后，該標準還定義了相對濕度和新鮮氣流的要求。

仿真模型分解圖

載客測試可用于檢查滿載列車的功能。其中用紅色發熱墊來仿真乘客的體溫，用加濕器仿真他們的汗液蒸發，這樣就能測試在實際操作條件下滿載列車的所有系統是否能正常工作。一名坐著的乘客大約會輻射120瓦的熱量。在設計和調整ICE 4列車的空調系統時，西門子工程師會將這些因素全部納入考量范圍。

在第一個產品建造完成之前我們無法獲得HVAC系統性能的相關反饋，而此時客戶通常著急提貨。車廂必須安裝500到800個傳感器，大約花費兩周時間。然后需要進行大約14周的測試，以在多種不同的氣候條件下評估單節車廂設計是否符合該標準。然后進行典型的冷卻測試，讓車內的每一個座位都處于40攝氏度的環境溫度下，并將行駛速度設置為15 km/h，內部溫度設置為27攝氏度。