DESARROLLO DE UN MODELO INTEGRAL DE INTERACCION VEHICULO/VIA EN CURVA PARA LA REDUCCION DEL IMPACTO ACUSTICO DEL TRANSPORTE FERROVIARIO

2018

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Denia Guzmán Francisco David

El objetivo fundamental de este proyecto se centra en abordar de manera integral los problemas asociados al impacto negativo del ferrocarril en lo referente a contaminación acústica y vibraciones. Dicho impacto es especialmente significativo en curva, donde tienen lugar fenómenos tales como chirridos y corrugación en el carril, que surgen como consecuencia de la interacción dinámica entre el vehículo ferroviario y la vía. Se trata de problemas clásicos que, sin embargo, no han sido suficientemente investigados y, aún hoy, carecen de una explicación fehaciente. Para el estudio de problemas ferroviarios, la literatura muestra dos grandes grupos de modelos dinámicos, caracterizados fundamentalmente por su rango de frecuencia de interés: los modelos de baja frecuencia permiten estudiar la dinámica del vehículo por debajo de aproximadamente 20 Hz, mientras que los modelos de interacción vehículo-vía de alta frecuencia investigan un rango más amplio, que llega a incluir parte de las frecuencias audibles. El comportamiento a baja frecuencia es especialmente útil para predecir, por ejemplo, el guiado y la inestabilidad de lazo, mientras que los modelos de alta frecuencia están orientados a la predicción, entre otros, de los niveles de vibración y ruido de rodadura, así como el crecimiento de la corrugación en carriles. Dichos modelos de alta frecuencia se basan en la hipótesis de pequeños desplazamientos y tienen en cuenta la dinámica de la vía y del eje montado; simplifican, no obstante, la geometría de los perfiles del contacto rueda-carril. El comportamiento en curva tiene asociados, sin embargo, ciertos fenómenos dinámicos que no pueden clasificarse de manera clara en ninguno de los grupos mencionados, tales como los chirridos en curva y ciertos tipos de corrugación del carril. A menudo, ambos están estrechamente vinculados entre sí y existen algunas características de los chirridos en curva que pueden indicar un vínculo con el desarrollo de la corrugación. Así pues, estos problemas deben ser investigados asumiendo simultáneamente las hipótesis más realistas de ambos grupos de modelos dinámicos. El presente proyecto pretende llenar este vacío, y en este sentido, se propone: (1) el desarrollo de un modelo dinámico de interacción vehículo/vía en curva de amplio ancho de banda, que combine la dinámica de baja frecuencia asociada a las masas suspendidas, el comportamiento a alta frecuencia debido a la flexibilidad del eje montado, el modelado avanzado de la dinámica de la vía, la geometría de los perfiles de carril y rueda, y un modelo de contacto no estacionario y no lineal; (2) la propuesta de mecanismos plausibles de generación de chirridos y crecimiento de corrugación en curva, que permitan una mejora de su comprensión y hagan posible la simulación precisa y computacionalmente eficiente; (3) el desarrollo y evaluación de medidas encaminadas a la mitigación de los problemas de chirridos y corrugación en curva, actuando sobre el diseño de la rueda y el amortiguamiento del eje montado, entre otros. El conocimiento generado deberá contribuir a establecer criterios y especificaciones para el diseño del material rodante y la vía. Dichos criterios y especificaciones tendrán vocación de óptimos en el sentido de que contribuirán a reducir el impacto ambiental y los costes de explotación, al tiempo que habrán de permitir aumentar la competitividad de este medio de transporte.