Desarrollo de modelos avanzados para el estudio de la dinámica ferroviaria

Abstract

El principal objetivo de esta Tesis es el desarrollo de modelos avanzados para la simulación de la dinámica ferroviaria, que a su vez permitan profundizar en el conocimiento de los complejos fenómenos que se producen cuando un vehículo ferroviario circula sobre la vía. Además, dado que el contacto rueda-carril es la características más relevante y más difícil de implantar, se pretende también desarrollar e incluir en los modelos anteriores, un nuevo módulo de contacto que aporte ventajas sobre los actualmente existentes. En este trabajo, se deducen las ecuaciones del movimiento del vehículo ferroviario de manera general, válidas tanto para circulación en recta como para tramos curvos y la transición. Utilizando los modelos dinámicos desarrollados, se ha llevado a cabo un completo estudio comparativo entre distintas configuraciones de bogies, determinando cuáles son las más adecuadas dependiendo de las condiciones de circulación que estén previstas en el recorrido. Los modelos presentados son fuertemente no lineales, y resuelven el problema del contacto entre la rueda y el carril en 3-D, posibilitando así la detección de puntos de contacto alejados de la sección diametral vertical de la rueda. Esto introduce una ventaja sustancial de los modelos desarrollados en este trabajo frente a los ya existentes, en los referente a la simulación de curvas cerradas, donde este efecto es más importante. En este sentido, se presenta un nuevo modelo de contacto elástico multi-punto, en 3-D, que permite abordar de forma precisa las situaciones de doble punto de contacto durante la inscripción en curvas muy cerradas. En este trabajo también se han realizado estudios relativos a la estabilidad de los vehículos ferroviarios. Se presentan algunos resultados de velocidades críticas obtenidos con modelos lineales y con modelos no lineales, comparándolos y relacionándolos con el nivel de desgaste de las ruedas.