Desarrollo de formulación vibroacústica avanzada y medidas de atenuación sonora para paliar el impacto acústico del ferrocarril en vía curva y entornos urbanos

2024

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Martínez Casas José

El objetivo fundamental de este Proyecto es abordar de manera integral los problemas asociados al impacto negativo del ferrocarril en lo referente a contaminación acústica, en particular, en condiciones de circulación en vía curva. Este impacto, notable en entornos urbanos, se debe en gran medida al ruido de rodadura, resultante de la interacción dinámica entre el vehículo ferroviario y la vía en presencia de rugosidad en la superficies de rodadura de rueda y carril. Aunque este fenómeno ha sido ampliamente estudiado en la literatura, incluido el grupo solitante, los esfuerzos se han focalizado en condiciones de circulación en vía recta. Este Proyecto busca extender la investigación del ruido de rodadura a condiciones de circulación en curva, una problemática prácticamente no estudiada en la literatura debido a su complejidad, que incluye: 1) la modelización de baja frecuencia del vehículo para su posicionamiento en curva; 2) el desarrollo de modelos vibroacústicos de alta frecuencia de eje montado y vía para considerar efectos inerciales y giróscopos asociados a la trayectoria curva; y 3) la formulación avanzada del contacto rueda-carril para considerar fenómenos complejos que aparecen en curva. Este Proyecto presenta la exploración de una temática pionera con elevado potencial y pretende resolver los problemas mencionados, proponiendo: (a) el desarrollo de una herramienta vibroacústica integral en vía curva que contemple conjuntamente la dinámica vibratoria y acústica de todos los componentes ferroviarios importantes, como son la rueda, el carril y la traviesa; (b) la evaluación del impacto que tiene la curva en el ruido de rodadura, llevando a cabo un estudio de influencia de los parámetros asociados a la negociación de una curva, como la velocidad del vehículo, aceleración no compensada, peralte y radio de curva, y comparando los resultados con la circulación en vía recta; (c) el planteamiento de técnicas y dispositivos de mitigación sonora con vocación de óptimos que actúen sobre la rueda y la vía, tales como la optimización geométrica del perfil de rueda y carril, el uso de capas viscoelásticas en la rueda y en la vía, y el diseño placas de asiento con propiedades viscoelásticas optimizadas; (d) la validación numérica y experimental tanto de la herramienta vibroacústica como de los dispositivos de reducción sonora desarrollados, a partir de los programas comerciales de elementos finitos y simulación dinámica disponibles por el grupo solicitante, y de las medidas experimentales llevadas a cabo en los laboratorios del equipo y de los centros internacionales colaboradores (Polimi, Chalmers, Southampton y Paraná), así como en las infraestructuras de las empresas interesadas (Talgo, CAF, Metro de Madrid y Stadler Rail). El conocimiento generado en este Proyecto contribuirá a establecer especificaciones y criterios para el diseño de material rodante y de la vía, así como de los dispositivos de mitigación sonora. Dichos criterios y especificaciones tendrán vocación de óptimos en el sentido de que contribuirán a reducir el impacto acústico ambiental y los costes de explotación del sector ferroviario en zonas urbanas, aumentando la sostenibilidad y competitividad de este medio de transporte.