VÝVOJ VLAKOVÝCH SEDADEL

Partner:
borcad cz s.r.o.

Odvětví: strojírenství, doprava

Počátek spolupráce mezi předním evropským výrobcem kolejové techniky společností BORCAD cz s.r.o. a IT4Innovations se datuje od roku 2012. V tomto roce v rámci projektu podporovaného Technologickou agenturou České republiky (TAČR) vznikl společný tým výzkumníků z řad IT4Innovations a konstruktérů z firmy BORCAD cz s.r.o. s cílem vyvinout novou generaci vlakových sedadel pro příměstskou a dálkovou přepravu. Základní požadavek ze strany firmy byl, aby výsledná sedadla splňovala přísná bezpečnostní kritéria, potřebná pro prodej sedadel na britském, respektive kanadském trhu. Bezpečnost se ověřuje tzv. nárazovými zkouškami (crash testy). Tyto zkoušky jsou nejen velmi drahé, ale také časově náročné, protože fyzický prototyp sedadla musí být vyroben a odeslán k testování do certifikované laboratoře. V případě neúspěšného testu musí být celý proces zopakován, což zvyšuje náklady na vývoj nového produktu. S využitím virtuálního prototypování, které je založeno na metodách numerického modelování a na simulacích, je možno riziko neúspěšného testu značně snížit.

V rámci testování byly prováděny jak testy integrity, kdy testované sedadlo musí vydržet náraz bez toho, aby došlo k jeho destrukci, tak i biometrické testy poranění, k nimž se používají figuríny stejně jako při nárazových testech v automobilovém průmyslu. Při návrhu vlakových sedadel je hlavním omezením rovněž jejich váha, která z důvodu konkurenceschopnosti těchto sedadel, musí být co nejmenší. Pokud mají sedadla navíc splnit podmínky bezpečnosti definované britskou normou, musí být zároveň dostatečně robustní, aby vydržela nárazové testy a současně dostatečně poddajná, aby při nárazu testovací figuríny do sedadla byla splněna biometrická kritéria. V rámci projektu byl existující systém návrhu a testování prototypů sedadel změněn tak, že nejprve jsou veškeré konstrukční změny ověřeny metodou matematického modelování. Teprve poté, co jsou splněna veškerá kritéria, je vyroben fyzický prototyp, který se zasílá na testování do laboratoře.

Prvním významným úspěchem byla spolupráce na certifikaci regionálního sedadla Regio. Sedadlo splňuje náročné dynamické požadavky normy GM/RT2100 včetně implementace sklopného stolku, jehož konstrukce zvyšuje nároky na certifikační proces. Za pomoci parametrických studií byl výrazně navýšen interval dovolené rozteče mezi sedadly. Dalším výzkumným problémem bylo uložení sedadel do stěny vlakové skříně tzv. „cantilever“, které je během dynamických testů výrazně ohybově a torzně namáháno. V průběhu výzkumných prací bylo navrženo několik prototypů cantileveru, z nichž dva včetně sedadla Genio získaly certifikaci podle normy GM/RT2100. Dalším významným úspěchem byl návrh bezpečnostních úprav prototypu nového regionálního sedadla Visio. Nové technické řešení totiž umožňuje při nárazu kolen minimální deformaci horní části sedadla. Na základě intenzivní spolupráce s technology a konstruktéry se podařilo provést certifikaci sedadla ihned při prvním laboratorním testování, aniž by bylo nutné prototyp modifikovat. Za zmínku také stojí úspěšná spolupráce při certifikaci komfortního sedadla první třídy pro vyhlídkové tratě v kanadských horách. Tato sedadla splňují bezpečnostní požadavky dané normou APTA PR-CS-S-016-99, která je specifická pro severoamerický kontinent. Úspěšnost této spolupráce dokumentuje i získané mezinárodní ocenění evropské sítě výzkumných center HiPEAC (European Network of Excellence on High Performance and Embedded Architecture and Compilation). Vyvinutý systém návrhu sedadel se stále s výhodou používá pro vývoj nových typů sedadel dle specifických požadavků nových zákazníků.