Detta examensarbete handlar om designen och konstruktionen av en lämplig kåpaför ett “Delsbo Electric” tävlingsfordon. Huvudkravet för denna kåpa är att den skavara så lätt som möjligt samtidigt som den ger ett adekvat skydd för passagerarna.För att uppnå en modulär design av kåpan används ett designkoncept som byggerpå ett system av fristående bågar. För att konstruera dessa väljs ett enkelriktatkolfiberlaminat. Av de olika belastningar som kåpan kan utsättas för bedömmstillfälliga statiska belastningar som de som kommer att vara de mest utmanande.Utifrån detta används en isotrop analytisk modell för att göra en initial designmed ett tvärsnitt som mäter 20 mm högt och 4 mm brett. Denna design validerasoch bekräftas sedan av en numerisk analys i Ansys. Resultatet av detta är attäven om bågen fortfarande uppfyller kraven för deformation, skulle den sannolikthaverera på grund av delaminering. Så designen omarbetas till en version som intedelaminerar. Denna version har ett tvärsnitt som mäter 10 mm högt och 35 mmbrett. Slutligen föreslås tre olika strukturer, den första (V.1) med sju bågar av denandra versionen, den andra (V.2) med två bågar av den andra versionen uppdeladei totalt sju delar, och den tredje (V.3) med sju bågar av den första versionen.Slutsatsen är att V.2 är det lättare av alternativen och det mer robusta alternativetäven om V.3 skulle vara det styvare. Slutvikten på kåpan är 4,63 kg.

The push for sustainability in all parts of our society has never been as big as it is currently. One project that aims to produce sustainable innovation in the railway industry is the Delsbo Electric competition where some of the world’s most energy efficient vehicles compete. A dominant design has arisen in the competition which means that competitors must seek innovative avenues of development in order to find an edge over the competition. One such avenue has been to use composite material in construction to decrease mass and therefore increase energy efficiency. The KTH Delsbo Electric team views the suspension system as one such avenue that has the potential to improve efficiency. This project is a study into the dynamics of rail vehicles and especially rail vehicle suspension systems. Using a vehicle modelled in an MBS software a parametric study is conducted with the goal to optimize the energy efficiency through an iterating process by only varying the stiffness and damping parameters for the suspension system. Through the iterating process, it became clear that some parameters are more closely linked to different parts of the vehicle behavior than others. The energy efficiency is closely linked to the stiffness in the suspension, especially in the longitudinal direction. The ride comfort was found to be very much linked to the damping parameters. This made it possible to tune the stiffness and achieve high energy efficiency and then adapt that setup to gain better ride comfort. This study also concludes that the vehicle derailment factor (L/V) is inversely linked to energy efficiency. Therefore, an energy efficient vehicle is less likely to derail. The result of this thesis is a setup of energy efficient parameters that will lay the groundwork for a project to design and manufacture a suspension system with the outlined parameters. / Strävan efter hållbarhet i alla delar av vårt samhälle har aldrig varit så stor som den är idag. Ett sådant projekt, vars syfte är att producera hållbara innovationer inom järnvägsindustrin, är Delsbo Electric-tävlingen där några av världens mest energieffektiva fordon tävlar. En dominant design har uppstått vilket betyder att konkurrenter måste hitta innovativa utvecklingsriktningar för att skapa sig ett försprång gentemot de andra. En sådan riktning har varit användningen av kompositmaterial som minskar vikt och därmed ökar energieffektiviteten. KTH Delsbo Electric-teamet ser fjäder- och dämparsystemet som en riktning med hög potential att förbättra energieffektiviteten. Detta projekt är en studie inom spårfordonsdynamik och mer specifikt inom spårfordons fjäder- och dämparsystem. Genom användningen av ett fordon modellerat i ett MBS-program utförs en parameterstudie med målet att optimera energieffektiviteten genom en iterativ process där enbart styvheten och dämpningen varieras. Under den iterativa processen blev det uppenbart att olika parametrar har större påverkan på vissa fordons beteenden än andra. Energieffektiviteten är beroende av styvheten, speciellt i den longitudinella riktningen. Åkkomforten var mycket beroende av dämpningen. På grund av detta kunde styvheten ställas in för att optimera energieffektiviteten och sedan anpassa dämpningen så att åkkomforten blev acceptabel. Denna studie kom också fram till att urspårningsfaktorn (L/V) är omvänt länkad till energieffektiviteten hos ett fordon. Ett fordon som har hög energieffektivitet har därför mindre risk för urspårning. Resultatet av denna studie är en uppsättning energieffektiva parametrar som ska lägga grunden för framtida projekt att designa och tillverka ett fjäder- och dämparsystem utifrån dessa parametrar.

Hållbara transporter är en viktig faktor för att minska koldioxidutsläppen och bidra till en mer hållbar framtid. Den svenska järnvägen är en viktig del av infrastrukturen och transporterar dagligen hundratusentals människor och stora mängder varor. Transportsektorn förbrukar nu cirka en tredjedel av den totala energin i världen. Därför är det allt viktigare för alla transportslag, inklusive järnvägstransporter, att förbättra sin energieffektivitet och minska sina CO2-utsläpp. För att bidra till en hållbar utveckling av järnvägstransporter krävs smartare och mer innovativa lösningar än vad som finns tillgängligt idag. Denna rapport är kopplad till ett studentprojekt på KTH som syftar till att i framtiden ställa upp i tävlingen Delsbo Electric. Tävlingen går ut på att konstruera ett spårgående batteridrivet fordon med så låg energiförbrukning som möjligt. Syftet med tävlingen är bland annat att stimulera innovation inom området transportlösningar. Hjulprofilen hos ett spårfordon har stor inverkan på dess körbeteende och påverkar hjulslitage, stabilitet och kontaktspänningar. I detta arbete studeras hjulprofilen hos tåg genom en förstudie av nuvarande forskning följt av ett antal datasimuleringar i programmet Simpack. Data från simuleringarna jämförs mellan de olika hjulprofilerna och med standarder för tågindustrin. Fordonets säkerhet och komfort påverkas av hjulprofilen och dess konicitet. I rapporten jämförs olika grad konicitets inverkan på dessa genom industristandarder. Resultatet presenteras i grafer och tabeller med data från simuleringarna. Sju grader konicitet gav bäst resultat i simuleringarna för både säkerhet och komfort. / Sustainable transportation is an important factor in reducing carbon dioxide emissions and contributing to a more sustainable future. The Swedish railway is an important part of the infrastructure and transports hundreds of thousands of people and large quantities of goods every day. The transport sector today consumes about a third of the total energy in the world. Therefore, it is increasingly important for all modes of transport, including rail transport, to improve their energy efficiency and reduce their CO2 emissions. To contribute to the sustainable development of rail transport, smarter and more innovative solutions are required than what is available today. This report is connected to a student project at KTH which aims to enter the Delsbo Electric competition in the future. The purpose of the competition is to construct a track-going battery-powered vehicle with as low energy consumption as possible. The purpose of the competition is, among other things, to stimulate innovation in the field of transport solutions. The wheel profile of a tracked vehicle has a major impact on its driving behavior and affects wheel wear, stability and contact stresses. In this work, the wheel profile of trains is studied through a preliminary study of current research followed by several computer simulations in the program Simpack. The data from the simulations are compared between the different wheel profiles and with standards for the train industry. The safety and comfort of the vehicle is affected by the wheel profile and its conicity. The report compares the impact of different degrees of conicity on these through industry standards. The result is presented through graphs and tables with the data from the simulations. Seven degrees of conicity gave the best results in the simulations for both safety and comfort.

I denna rapport beskrivs en utvecklad utbildningssimulator över spårfordon och dess del- komponenter på järnvägen. Simulatorn är en hårdvarubaserad prototyp över ett dörrsystem på spårfordon. Prototypen ska användas av systemspecialister och tekniker inom järnvägs- branschen. Simulatorn ger användare en teknisk demonstration av hur komponenter funge- rar i ett dörrsystem. Prototypen innehåller motor, brytare, reläer och givare. Komponenterna används för att illustrerar funktioner i ett dörrsystem på ett spårfordon. Utbildningssimula- torn kontrolleras med en styrenhet och genom tryckknappar för manuell styrning. För de- monstration av säkerheten vid av och ombordstigning används en optisk givare som symbo- liserar hinderdetektering. Utbildningssimulatorn har två vanliga fel inbyggda: kabelfel och jordfel. En instruktions- manual bestående av ett kretsschema används för felsökning. Kretsschemat över dörrsyste- met används för hitta felen och åtgärda dem. I felanalysen ingår de faktorer som är orsaken till att de vanligaste felen inträffar på ett spårfordon. Dörrsystem tar emot diagnostiska ko- der från en dörrdator som styr prioriteringen på vilka åtgärder som ska göras. / This report is a description of a developed educational simulator over rail vehicles and its components. The simulator is a hardware-based prototype over a door system on rail vehi- cles. System specialists and technicians will use the prototype. The Simulator should give the user a technical demonstration on how components work in a door system. The proto- type consists of motor, switch, relay and sensor. The components are used for illustration of the functions in a door system on a rail vehicle. The educational simulator is controlled with a control unit and with pushbuttons for manual control. For demonstration of the boarding security an optical sensor is used as symbolize for the obstacle detection. The educational simulation has two embedded common faults: cable fault and ground fault. The instruction manual consists of a circuit diagram and is used for troubleshooting. The circuit diagram over the door system is used to find the faults and to correct them. The fault analysis includes the factors, which is the reason for the most common faults to occur in a rail vehicle. Door system receives diagnostic code from a door computer that control priori- tizing for arrangements that will be made.