Společně při vývoji kolejových vozidel

Výzkumné centrum kolejových vozidel (VCKV), které sídlí v areálu strojní fakulty Západočeské univerzity v Plzni se etablovalo v roce 2005, na základě úspěšné přihlášky do programu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy 1M Výzkumná centra. VCKV tvoří tyto subjekty: Západočeská univerzita v Plzni jako řešitel, spoluředitelé Univerzita Pardubice, Dopravní fakulta Jana Pernera, Škoda Výzkum, VÚKV a zakladatel Škoda Transportation. Podíl mladých pracovníků centra do 35 let je 26, to je 42 %. Ve VCKV pracuje celkem 17 studentů doktorského studia, čímž je splněna podmínka výchovy mladých výzkumných pracovníků. Cíle a poslání Výzkumného centra kolejových vozidel lze shrnout do následujících formulací: l Propojením předních českých odborníků z univerzit a výzkumných pracovišť z oblasti výzkumu a vývoje kolejových vozidel, vytvářet nové, původní poznatky, hledat nové cesty při vývoji komponent i celých kolejových vozidel, a tím podporovat rozvoj oboru v ČR. l Vychovávat nové odborníky s vysokou kvalifikací v doktorském studiu a předávat nové odborné informace širší odborné veřejnosti formou konferencí, seminářů, kurzů, přednášek a publikační činnosti. l Intenzivně spolupracovat s výrobci kolejových vozidel a jejich komponent, s provozovateli kolejových vozidel v rámci programu MŠMT 1M Výzkumná centra při řešení krátkodobých i dlouhodobých cílů a problémů. Z uvedeného vyplývá, že předmětem činnosti VCKV je zejména rozvoj teorie, výpočty, laboratorní i provozní experimenty s cílem získat nové poznatky pro uplatnění ve vývoji, stavbě i provozu kolejových vozidel. Členové Centra se orientují na konkrétní problematiku výzkumu materiálu, komponent, konstrukčních uzlů i celých kolejových vozidel. Důležitým poradním a kontrolním orgánem je Rada VCKV, která je složená ze zástupců řešitele a spoluředitelů, a především z pracovníků výrobních společností a provozovatelů kolejových vozidel usměrňuje činnost tohoto centra na konkrétní výstupy pro praxi. Výzkum vlastností materiálů a jejich aplikací při stavbě kolejových vozidel a v ýrobě jejich komponent V roce 2007 byly stanoveny konkrétní mechanické parametry vybrané sady aktuálně používaných materiálů kol, které charakterizují jejich odolnost v kontaktně – únavovém zatěžování. Výsledkem této aktivity jsou Zkušební protokoly jednotlivých testovaných materiálů z pohledu základních mechanických charakteristik. Současně s tím byly stanoveny konkrétní parametry dynamické odolnosti vybrané sady aktuálně používaných materiálů kol, posouzení vlivu provozního poškození z hlediska principů lomové mechaniky. Výsledkem této aktivity jsou rovněž Zkušební protokoly jednotlivých testovaných materiálů z hlediska lomové mechaniky. Také byl zpracován návrh výpočtového modelu přenosu kontaktních sil, předpokládaného jako dynamický děj, vyvolávající průběžnou změnu výchozích materiálových parametrů. Výpočtové práce vycházely z propočtu reálných kolových sil, a jejich laboratorní simulace v podmínkách experimentálního zařízení. Z dosavadního řešení úkolu vyplynulo, že se jedná o proces kumulativní odezvy materiálu, kde dynamika zatěžování je spojena s místními změnami stavu plasticity. To znamená, že postupný proces poškozování nutno pojímat jako proces, vedoucí v jistém stadiu k lokálním rozdílům pevnostních charakteristik zatěžované oceli – materiálu kol. V rámci tohoto výzkumného směru byl řešen také problém svařování ocelových plechů s vysokou mezí kluzu 700 MPa. Tyto materiály se již běžně používají v automobilovém průmyslu. Zde jsou aplikovány na stavbu karoserií, kde se uplatňuje bodové svařování. U kolejových vozidel se používají průběžné svary metodou MIG, s přídavným materiálem v ochranné atmosféře. Při této metodě se vnáší do materiálu větší množství tepla, které ovlivňuje původně příznivý strukturní stav a může být příčinou změn mechanických vlastností. Těžiště práce směřovalo na získání informací o degradaci mechanických vlastností materiálu vlivem různých parametrů svařování. Výzkum dynamické pevnosti, provozní životnosti a pasivní bezpečnosti konstrukcí kolejových vozidel a jejich komponent Pracovníci VCKV vytvořili databázi charakteristik dynamicky namáhaných materiálů a částí kolejových vozidel, postupně byla naplňována daty z vlastních experimentů i z literatury, prováděny byly funkční testy databáze. Probíhalo studium hodnocení pevnosti a únavové životnosti svařovaných spojů konstrukcí kolejových vozidel pomocí moderních simulačních programů, např. programu FEMFAT. Provedena byla testovací úloha simulace zatížení části podvozku lokomotivy. Rozvíjeny byly pravděpodobnostní metody pro odhad provozní spolehlivosti dynamicky namáhaných konstrukcí v oblasti vysokocyklové únavy. Jako pilotní aplikace byl za pomoci programu Anthill proveden pravděpodobnostní výpočet životnosti uzlu železničního vagónu. Řídicí elektronika multiaxiálního zatěžovacího stendu pro simulace rozhodujících složek provozního namáhání částí kolejových vozidel byla v průběhu roku rozšířena o další řídicí smyčky. Speciálně byla studována problematika zatěžování rámů podvozků kolejových vozidel velkých rozměrů. Při reálné zkoušce byl na modernizovaném zkušebním stendu ověřen nový způsob měření svislých reakcí.Pokračoval výzkum deformační odolnosti nosných struktur skříní kolejových vozidel. Jednalo se jak o práce v oblasti výpočtů, tak i o experimentální ověření výpočetních simulací. Pomocí simulačního programu byla řešena deformační odolnost crashových prvků kolejových vozidel při simulaci nárazů podle předepsaných kolizních scénářů. V oblasti výpočtů byly provedeny analýzy dopadu požadavků evropské normy EN 15227 na konstrukci hrubé stavby skříně. Výsledkem je zjištění, že hrubá skříň tramvaje, která je vyvíjena v souladu s požadavky evropské normy EN 12663, vyhoví po minimálních úpravách i požadavkům EN 15227. Dále se experimentálně ověřil deformační prvek firmy CZ Loko. Výsledky kvazistatického zatěžování potvrdily velmi dobrou shodu výpočtu realizovaného pomocí programu LS-Dyna a realizovaného experimentu. /sed/