Optimização da Segurança de Passageiros de Comboios em Condições de Impacto

Abstract

Neste trabalho é apresentada uma metodologia de projecto, na qual são utilizados meta-modelos num problema de optimização para a segurança de passageiros de comboios em condições de impacto. A história ferroviária, nomeadamente dos acidentes, revela que existem dois tipos de colisão: a colisão primária e a colisão secundária. A primeira, proveniente de uma desaceleração súbita do veículo, diz respeito à deformação da estrutura do comboio e, por sua vez, a segunda é referente aos danos causados no ocupante, provenientes do choque entre o passageiro e as estruturas internas do comboio ou mesmo entre passageiros, que é o foco deste trabalho. A disposição dos bancos é importante no desenvolvimento desta matéria, bem como todos os seus constituintes. Desta forma, estes são investigados com o objectivo de perceber quais as variáveis de projecto que são mais relevantes para minimizar os índices de lesão. Portanto, pretende-se analisar metodologias que visem criar meta-modelos, i.e., modelos substitutos que se aproximem da resposta do modelo dinâmico em que o tempo computacional das análises do modelo numérico detalhado é o principal custo deste. Assim, é feita a formulação matemática de um problema de optimização, com base nas funções de resposta obtidas pelo meta-modelo. Através dos resultados obtidos podem discutir-se quais as soluções de projecto que melhoram a segurança dos ocupantes do transporte ferroviário, i.e. que minimizem os índices de lesão em caso de acidente. Para tal, foi utilizada uma almofada, na zona de embate da cabeça, sendo as variáveis de projecto a espessura do encosto e a espessura da almofada. Verificou-se que a introdução de uma almofada melhorava o principal índice crítico (HIC), tal como pretendido. No entanto, o índice de lesão referente ao pescoço (NBME) piorou, ultrapassando o limite mínimo de lesão moderado, passando a ser crítico. Desta forma, foi utilizada na optimização o algoritmo genético (NSGA-II) para a obtenção da Frente de Pareto, com o objectivo de obter a melhor relação de compromisso, decrescendo o valor de HIC em 47,06% em relação ao cenário sem almofada e tendo-se obtido todos os índices de lesão abaixo dos limites de ferimentos moderados.