Simulación dinámica del movimiento de vehículos ferroviarios en vías deformables.

Resumen

Las técnicas de dinámica multicuerpo permiten modelar la interacción rueda-carril de forma muy sofisticada, pudiendo describir los perfiles reales de la rueda y el carril, localizar los puntos de contacto y calcular los vectores y parámetros geométricos que influyen en el cálculo de las fuerzas de contacto normales y tangenciales. Si se considera la flexibilidad de la vía, varían tanto la localización de los puntos de contacto como los vectores y parámetros geométricos, por lo que las fuerzas implicadas en el contacto también varían.En esta Tesis se desarrollan dos métodos para modelar la flexibilidad de la vía. Ambos métodos permiten resolver de forma acoplada la dinámica no lineal del vehículo ferroviario y la vía deformable.El primer método modela de la flexibilidad de la vía mediante la formulación de los sistemas de referencia flotantes, con discretización mediante elementos finitos y síntesis modal. Se realizan dos tipos de interpolaciones: una para describir la geometría de la vía y otra para describir las deformaciones del carril. Este método permite modelar vías muy detalladas en un programa de elementos finitos, pudiendo introducir en un programa de propósito general de sistemas multicuerpo flexibles las características modales obtenidas con los elementos finitos. Sin embargo, no resulta eficaz cuando se quieren modelar vías de gran longitud. El cálculo de movimientos estacionarios para el análisis de estabilidad del sistema ferroviario precisa de vías de gran longitud, por lo que se desarrolla una nueva formulación muy eficaz para este caso: El método de las deformadas móviles.La segunda formulación que se desarrolla en esta Tesis, el método de las deformadas móviles, se basa en la formulación de los sistemas de referencia flotantes con la particularidad de que las deformaciones no se describen en el sistema de referencia local de la vía, sino que se describen en un sistema de referencia móvil. El uso de este sistema de referencia móvil hace que aparezcan términos convectivos en las ecuaciones del movimiento. Este método permite considerar la vía de longitud infinita.