Desarrollo de modelos para el estudio de la dinamica de vehiculos ferroviarios

Abstract

En esta tesis han sido abordados de forma amplia los problemas dinámicos más importantes que aparecen en un vehículo ferroviario, que son estabilidad(o velocidad critica), esfuerzos de guiado en curva y confort vibratorio. Para su analisis se proponen diferentes modelos dinámicos que parten del modelado del eje de ferrocarril. El primer punto desarrollado trata sobre el problema del contacto rueda -rail. En el contacto tiene lugar un fenómeno complejo en el que las deformaciones elásticas de los sólidos, la cinemática y las fuerzas transmitidas entre los cuerpos permanecen acopladas. Se pretende establecer una relación directa entre fuerzas transmitidasy la cinemática del sólido, y ello será posible determinando el área de contacto entre los cuerpos y las distribuciones de tensiones, deformaciones y velocidades relativas en la superficie de contacto. Obtenida una formulación para el contacto, se aborda el desarrollo de la ecuación del movimiento general para un eje rígido con perfiles de rueda y carril reales. El primer paso consiste en determinar las restricciones cinemáticas que aparecen en el eje, función de la geometría de los perfiles en contacto. Una vez establecidas las relaciones cinemáticas entre coordenadas se deduce la ecuación del movimiento aplicando la formulacion de Lagrange. Si bien fueron tratados con anterior al problema real, los modelos simplificados del eje pueden deducirse del modelo real admitiendo la hipótesis de pequeños desplazamientos. En la medida en la que esta hipótesis se cumpla, estos modelos proporcionan resultados coherentes con la realidad, pudiendo estudiar un problema real con mínimo coste computacional, lo cual resulta especialmente interesante cuando se pretende diseñar. En esta Tesis se presentan algunos de estos modelos simplificados. Una vez desarrollados los modelos dinámicos del eje, se plantea el estudio del ferrocarril como un sistema completo. Para ello se an