Modelo para el estudio de la dinámica acoplada de un vehículo ferroviario con la vía en curva

Autores UPV
Año
CONGRESO Modelo para el estudio de la dinámica acoplada de un vehículo ferroviario con la vía en curva

Abstract

La interacción dinámica vehículo-vía ha sido ampliamente estudiada en los últimos 40 años, dando lugar a modelados que pueden describir satisfactoriamente muchos problemas dinámicos que surgen en la interfaz rueda-carril. Sin embargo, los modelos disponibles generalmente no consideran de manera específica la dinámica del vehículo ferroviario circulando sobre una vía curva. Los efectos dinámicos en curva originan una serie de fenómenos específicos debidos a la interacción vehículo-vía que tienen especial interés industrial, tales como chirridos en curvas de radio pequeño, o determinados problemas de desgastes anormales que se producen en vía curva. El objetivo de este artículo es desarrollar un modelo de eje flexible circulando sobre una vía curva flexible. Para ello se ha combinado un sistema de coordenadas de trayectoria con coordenadas modales Eulerianas. El sistema de trayectoria permite modelar los grandes desplazamientos del eje sobre la vía curva, y las coordenadas modales consideran los pequeños desplazamientos relativos entre el sistema de trayectoria y el eje ferroviario. El modelo de eje y de vía están acoplados mediante un modelo de contacto rueda-carril que considera la geometría real de los perfiles en contacto y la relación no lineal entre las velocidades y las fuerzas de pseudodeslizamiento. Para mantener el coste computacional dentro de límites razonables, se considera un único eje ferroviario en vez del bogie completo, sobre el cual, y con la finalidad de considerar las condiciones estacionarias de circulación del vehículo en curva, se imponen como condiciones de contorno las fuerzas y desplazamientos de la suspensión primaria que se derivan de la simulación dinámica a baja frecuencia del vehículo completo. El método propuesto se emplea en este trabajo para analizar una variedad de problemas ferroviarios, como es la respuesta originada por la rugosidad del carril o un plano de rueda, la generación de ruido de rodadura y estimaciones de las cargas reales de servicio en ejes. En este artículo se aplica el modelo propuesto en algunas condiciones de circulación en curva, y se presentan resultados de simulación de casos realistas de interacción vehículo-vía, señalando la importancia de los efectos de circulación en curva abordados específicamente en este trabajo.