Uplatnění multibody simulací při vývoji autobusů a trolejbusů

Abstract

Práce se zabývá uplatněním multibody simulací v dopravním strojírenství. Oblast použití multibody simulací při vývoji a ověřování dynamických vlastností vozidel je velmi rozsáhlá. Tato práce si neklade za cíl pojmout uvedenou problematiku vyčerpávajícím způsobem. Autor v této práci shrnuje své dlouhodobé zkušenosti z modelování, verifikování a návrhů podporujících zlepšení dynamických vlastností silničních prostředků hromadné dopravy osob (tj. autobusů a trolejbusů). Vozidlo (resp. konstrukce vozidla) je složitý (nejen) mechanický systém vystavený dlouhodobému provoznímu zatěžování náhodného charakteru. Nejvhodnější způsob k dosažení technicky a ekonomicky proveditelného řešení splňujícího požadavky na provozní pevnost a životnost vozidel, na jejich jízdní vlastnosti a na jízdní pohodlí a pasivní bezpečnost řidiče a cestujících je kombinace výpočetních a experimentálních metod. Důležitým článkem tohoto řetězce navazujících či doplňujících se činností jsou právě multibody simulace. V práci je shrnut význam přístupu k řešení problémů s využitím multibody modelů a je v ní uvedena stručná rešerše nejvýznamnější literatury zabývající se dopravními prostředky a modely člověka, které jsou využívány při vyšetřování (převážně) pasivní bezpečnosti řidiče a cestujících. Je stručně uveden seznam nejčastějších simulací s multibody modely silničních prostředků hromadné dopravy osob. Jsou prezentovány multibody modely silničních prostředků hromadné dopravy osob (autobusů a trolejbusů). Pro získání dat o konstrukčních prvcích vozidel, jejichž určité vlastnosti bylo nutné v modelech zohlednit, byla v některých případech provedena potřebná laboratorní měření. Pozornost je věnována přístupům k modelování klíčových pružně tlumicích prvků pro dynamické chování silničních prostředků hromadné dopravy osob, kterými jsou vzduchové pružiny, hydraulické tlumiče pérování a pneumatiky. Jsou uvedeny postupy a výsledky laboratorních měření, které byly použity pro získání potřebných údajů. Z oblasti biomechaniky je popsán zjednodušený parametrický multibody model člověka. Tento model lze implementovat jako řidiče či cestujícího do silničních prostředků hromadné dopravy, se kterými je možné provést simulace vybraných provozních situací. Využitelnost uvedených teoretických přístupů je podpořena simulacemi s multibody modely silničních prostředků hromadné dopravy osob na konkrétních reálných případech technické praxe. Výsledky většiny simulací jsou ověřeny experimentálními měřeními na reálných vozidlech. V závěru práce jsou shrnuty dosažené výsledky a je uveden výhled činností do budoucna. Základem práce jsou zejména poznatky z řešení výzkumných projektů a komerčních zakázek ve společnosti Výzkumný a zkušební ústav Plzeň s.r.o. (VZÚ Plzeň), dříve s názvem ŠKODA VÝZKUM s.r.o. S ohledem zaměření společnosti VZÚ Plzeň na aplikovaný výzkum a z důvodu, že multibody dynamika je v této společnosti záležitostí jednotlivců, mají jeho realizační výstupy převážně aplikační charakter. Přínos pro rozvoj oboru v nadnárodním měřítku je zejména v hledání nových přístupů ke zdokonalování multibody modelů a v netradičních aplikacích. VZÚ Plzeň má širokou experimentální základnu i zkušené odborníky na kvalifikovanou realizaci experimentálních měření. Toto experimentální zázemí bylo využito pro verifikaci většiny výpočtových modelů na základě provozních a laboratorních měření na reálných konstrukcích.