課題
2014年、都市交通におけるより環境に優しく、持続可能な代替手段を求める声が高まったことを受け、ロンドン市長は従来の内燃機関搭載タクシーを段階的に廃止する計画を打ち出した。具体的には、2018年1月以降、新規のディーゼルタクシーには車両登録が認められなくなり、新規登録されるタクシーはすべてゼロエミッション対応車となることが義務付けられた。
象徴的なTXタクシーシリーズを製造するロンドン・エレクトリック・ビークル・カンパニー（LEVC）にとって、これは21世紀に向けたロンドンタクシーの再設計を行う絶好の機会でした。まず第一に、電気パワートレインを適切に搭載するためには、素材から全体構造に至るまで、抜本的な設計見直しが必要でした。 次に、ドライバー、乗客、そして歩行者、自転車利用者、電動二輪車利用者といった都市の脆弱な道路利用者（VRU）を確実に保護するため、車両の安全性能を最高水準まで引き上げる必要がありました。最後に、先代モデルとは多くの部分が異なるにもかかわらず、TXシリーズの人気を支えてきた特徴的なデザイン要素は維持されることになりました。
2018年初頭という野心的な発売目標を掲げたため、電気タクシー「TX」の開発プログラムのスケジュールは逼迫していました。限られた試作機によるテストを行いながら、新たな製造施設の建設と並行して設計を最終決定する必要がありました。この納期と厳しい要件を満たすため、LEVCは設計プロセスを加速させるのに役立つ追加のリソースと専門知識を確保しなければなりませんでした。
解決策
試作車のテスト回数が限られていたため、設計プロセスの初期段階から正確かつ信頼性の高い予測を提供し、設計を導く上で、コンピュータ支援エンジニアリング（CAE）の活用が不可欠でした。LEVCは、自動車分野のCAE専門家からなるArupのチームに、すべての構造安全シミュレーションの実施と、接着接合された車体構造の開発支援を依頼しました。さらに、Arupは以下の分析も担当しました：
- 乗員および歩行者の安全
- 強度と耐久性
- 騒音・振動・粗さ
- 休業
- 内装・外装システム
LS-DYNAは、幅広い線形および非線形の問題を解く柔軟性に加え、キーワードファイル構造のモジュール性から、主要な解析ツールとして採用されました。この単一ソルバー方式により、すべての荷重ケースが同一のLS-DYNAインクルードファイルセットを利用するため、プロセスが効率化され、大幅な時間短縮が実現しました。これにより、大規模なモデルを他の形式に変換するという時間のかかる作業が不要となり、その過程で生じる情報損失のリスクも低減されました。
アープのチームは、Oasys LS-DYNA環境を活用し、設計プログラムを支援するために必要な多数のシミュレーションモデルを効率的に構築・解析するためのワークフローを構築しました。
LS-DYNAのすべてのキーワードと完全互換性を持つプリプロセッサ「Oasys PRIMER」は、モデルの作成と管理を行うための安全な環境を提供しました。 インクルードファイルマネージャーを使用することで、構造フレームのみの解析から、クラッシュテストダミーを含む車両全体の衝突解析に至るまで、各荷重ケースに必要な車両システムを容易に組み合わせることができました。PRIMERの専用ツールは、包括的なキーワードサポートにより、接続管理、モデル番号付け、歩行者マークアップを支援しました。モデルの修正は安心して行え、提出前に強力なエラーチェック機能で検証することができました。
LS-DYNAの実行後、後処理ソフトウェアスイートを活用することで、結果の抽出とレポート作成のプロセスが効率化されました。Oasys D3PLOTにより、チームは解析結果を可視化し、モデルの特定部分を詳細に確認することができました。一方、Oasys T/HISでは、数学関数や業界標準のフィルター、さらには自動車衝突解析における傷害基準を算出するための専門機能を用いて、データを操作することが可能でした。 最後に、Oasys REPORTERに組み込まれたテンプレートにより、反復的な作業が自動化され、エンジニアは意思決定により多くの時間を割くことができるようになりました。
アープのグローバルチームは、この開発プログラムに多大な価値をもたらしました。英国と上海に拠点を置くエンジニアたちは、LEVCの設計スタジオに常駐して直接サポートを行うとともに、時差を活用して解析やその他の緊急業務におけるダウンタイムを短縮することができました。また、この体制により、アープは自動車分野における豊富なCAEの知見と高度なコンピューティングインフラを最大限に活用することができました。
詳細については、「新型ロンドン電気タクシーの設計におけるLS-DYNA®の役割」をご覧ください。
結果
LEVCは、CAE（コンピュータ支援工学）のニーズに対応するため、ArupおよびOasys LS-DYNA Environmentと提携することで、厳しい納期とロンドン交通局（TfL）の「適格性基準」を含む厳格な安全基準を満たすべく、その象徴的な車両デザインを洗練・開発することができました。 新型EVタクシーの生産は2017年末に開始され、2018年1月にロンドン市内での運行が正式に開始されました。これは、ブラックキャブにとっての新時代の幕開けであり、持続可能な都市交通の進化を象徴する出来事となりました。
「Arupの専門チームとOasys LS-DYNA Environmentソフトウェアは、LEVCが車両開発の野心的な納期を達成できるよう支援しました。当社の電気タクシー『TX』のおかげで、現在ロンドンのブラックキャブ全車両の半数以上がゼロエミッション対応となっています。この車両は、すべての人々に環境に優しく利用しやすいモビリティソリューションを提供する上で、引き続き重要な役割を果たしています。」 – LEVC テクニカルディレクター、クリス・マッコイ
