課題
2014年、都市交通においてより環境に優しく、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を搭載した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月から、新規のディーゼルタクシーには車両登録許可が与えられなくなり、新規登録されるすべてのタクシーはゼロエミッション対応でなければならないこととなった。
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、電気パワートレインを適切に搭載するためには、素材から全体的な構造に至るまで、抜本的な設計変更が必要でした。 次に、運転手、乗客、そして歩行者、自転車利用者、原動機付き二輪車などの都市部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った。最後に、先代モデルとは部品面で大きな違いがあるにもかかわらず、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となった。
2018年初頭という野心的な発売時期を控え、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試験を行いながら、新たな製造施設の建設と並行して、設計を最終決定しなければなりませんでした。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する必要がありました。
解決策
プロトタイプの試験回数が限られていたことを踏まえると、コンピュータ支援エンジニアリング（CAE）の活用は極めて重要でした。CAEは、初期のコンセプト段階から設計プロセスを導くための正確かつ信頼性の高い予測を提供したからです。LEVCは、すべての構造安全シミュレーションの実施および車両の接着接合ボディ構造の開発支援を依頼するため、Arupの自動車CAE専門家チームに協力を求めました。さらに、Arupは以下の項目に関する解析も担当しました：
- 乗員および歩行者の安全
- 強度と耐久性
- 騒音・振動・乗り心地
- 休業情報
- 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で同じLS-DYNAインクルードファイルセットが利用されるため、プロセスが効率化され、大幅な時間短縮が図られました。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。
Arupのチームは、Oasys LS-DYNA環境を活用してワークフローを構築し、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作成・解析できるようにしました。
LS-DYNAのすべてのキーワードと完全に互換性のあるプリプロセッサ「Oasys PRIMER」は、モデルの作成および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、素の構造フレームの解析から、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うことができ、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、結果の抽出およびレポート作成のプロセスが加速されました。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可能となりました。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関数を用いて、データを操作することができました。 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充てる時間をより多く確保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一方で、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削減することができました。この体制により、アープは自動車分野におけるCAEの豊富な経験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」をお読みください。
結果
LEVC社は、CAEのニーズに対応するため、Arup社およびOasys LS-DYNA Environment社と提携することで、厳しい納期やロンドン交通局（TfL）の「適格性要件」を含む厳格な安全基準を満たすよう、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。 この新型EVタクシーの生産は2017年後半に開始され、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、ブラックキャブの新たな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ソフトウェアの支援により、LEVCは当社の車両開発における野心的な納期を達成することができました。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。このタクシーは、すべての人々に環境に優しく、誰もが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・マッコイ氏。
