Metodología y criterios de diseño aplicados a la optimización de un sistema de catenaria rígida para explotación ferroviaria

Abstract

En esta tesis se ha desarrollado una metodología para el proceso de optimización de un perfil de catenaria rígida para la electrificación de sistemas ferroviarios en túneles. La metodología se divide en las siguientes fases: 1) Generación de un modelo de simulación en un programa de análisis de sistemas multicuerpo, considerando cuerpos elásticos. El modelo desarrollado es apto para el análisis de la interacción pantógrafo-catenaria rígida y la estimación de la calidad de captación de corriente. 2) Estudio de sensibilidad, realizado sobre un modelo de simulación de un sistema pantógrafo-catenaria rígida conocido, y obtención de los parámetros más influyentes en la calidad de captación de corriente, a partir de los cuales se han definido los criterios de diseño. 3) Diseño y optimización del nuevo sistema de catenaria rígida, basándose en los criterios de diseño obtenidos anteriormente. 4) Validación de la superioridad del nuevo sistema mediante técnicas de simulación; particularmente, mediante estudios comparativos de la resistencia estructural y del comportamiento dinámico. 5) Verificación de la superioridad del nuevo sistema, y por lo tanto de la metodología propuesta, mediante medidas experimentales. Para ello, se han instalado un prototipo en una línea real y se ha registrado la fuerza de contacto utilizando un pantógrafo auscultador. La metodología de optimización propuesta se ha aplicado sobre un sistema de catenaria rígida conocido, que ha servido de ejemplo. El resultado del estudio ha sido, principalmente, un nuevo diseño de catenaria rígida optimizado, con características superiores a las de los sistemas actualmente instalados en redes metropolitanas en todo el mundo. Aparte de un carril conductor, que es el principal componente de la catenaria rígida, se ha diseñado un novedoso aislador de sección que también forma parte del sistema de catenaria. Los excelentes resultados obtenidos, tanto en la simulación