Metodické problémy výzkumu pasivní bezpečnosti a deformační odolnosti konstrukcí kolejových vozidel

Ing. Stanislav ŠPIRK

Doctoral thesis

Methodological problems of passive safety research and deformation resistance design of rail vehicles

Abstract:

Pasivní bezpečnost kolejových vozidel je poměrně novou oblastí. Tato oblast částečně souvisí s některými předpisy v železniční dopravě. Nejvíce je však ovlivněna normou EN 15227 týkající se odolnosti skříní kolejových vozidel. Práce je zaměřena na pasivní bezpečnost interiérů. Cílem je vytvořit jednoduché posouzení bezpečnosti interiéru konkrétních kolejových vozidel. Pro tento účel je vytvořen virtuální model interiéru železničního a tramvajového vozidla. Potřebná data byla získána od výrobců a jedná se o nově navržená a aktuálně provozovaná vozidla. Vyhodnocení možných následků nehody je provedeno MKP simulací v kombinaci s MBS modely lidského těla. Použitým softwarem je Pam-Crash. Modely jednotlivých interiérů vozidel jsou vytvořeny vhodnou kombinací tuhých a deformovatelných sítí. Je zřejmé, že nejvýznamnějším prvkem interiéru je sedadlo, na které je v modelu kladen největší důraz. Při simulacích je uvažován nejběžnější zrychlující puls známý z literatury. Pro posouzení bezpečnosti byly zvoleny kolizní scénáře s největší četností výskytu. V simulacích je rovněž využit nově vyvinutý model lidského těla k posouzení pravděpodobnosti poranění. Model lidského těla je založen na Multibody přístupu s velmi detailní strukturou. Díky pokročilé biofidelitě tohoto modelu je možné dosáhnout poměrně přesných výsledků v krátkém výpočtovém čase.

Abstract:

Passive safety has become a new area of rail vehicles design. Passive safety is marginally related to various regulations and standards. Recently, however, the standard EN 15227 has been introduced. This thesis is focused on passive safety of railway vehicles interiors. The aim is to prepare a basic assessment of real rail vehicles interiors safety. A virtual model of railway vehicle and tram interior is created for this purpose. The data of vehicles constructions was obtained from local developers. Considered vehicles are newly developed and currently operated. Virtual safety assessment is carried by FEM and Multibody simulations. Simulations are performed in software PAM-CRASH. A combination of rigid and deformable parts is used for interiors models. The most significant feature of the interior is the seat. Because the solved problem is not provided by standards, it is commonly defined by using the acceleration pulse. Individual variations of collisions are selected with regard to efforts to assess the most common interior collisions of rail vehicle in terms of passive safety. A newly developed model of the human body is used for the simulations of occupant collisions. The human body model architecture is based on Multi Body structure. Thanks to this approach it has good biofidelity and short computational time.

Keywords

pasivní bezpečnost, bezpečnost interiéru, kolejová vozidla

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 2. 2015

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 5. 6. 2015

University of West Bohemia

Faculty of Mechanical Engineering

Doctoral programme / field:
Mechanical Engineering / Design of Machines and Equipment