Análisis exhaustivo de modelos dinámicos de vía, de contacto rueda-carril y de eje montado para la predicción de chirridos en curva de vehículos ferroviarios en entornos urbanos

Abstract

[ES] El squeal en curva es un tipo de ruido ferroviario fuertemente tonal y molesto que se suele atribuir a vibraciones autoexcitadas producidas cuando el vehículo negocia una curva de radio pequeño. Aún no existe consenso en la comunidad científica sobre el mecanismo de generación de este fenómeno, aunque muchos investigadores han considerado un coeficiente de fricción decreciente que reenergiza al sistema. Recientemente varios autores han demostrado que el squeal puede aparecer también mediante el uso de un coeficiente de fricción constante a través del acoplamiento modal entre las direcciones tangencial y normal causado por el contacto rueda/carril. Estos estudios se han llevado a cabo utilizando modelos detallados para la vía y el eje de ruedas basados en Elementos Finitos, alcanzando un elevado coste computacional. El presente trabajo trata de solventar esta última problemática mediante el diseño de un nuevo modelo analítico para la vía basado en la más que conocida teoría de vigas de Timoshenko. Para comprobar la validez del mismo se introduce en un software de simulación de squeal en código MATLAB ® y se utiliza el algortimo de contacto CONTACT ® para la resolución del problema de contacto entre la vía y la rueda, modelada mediante Elementos Finitos. Los resultados se comparan con los obtenidos utilizando un modelo de vía detallado de alta frecuencia basado en el Moving Element Method. Se concluye que el modelo de Timoshenko es capaz de reproducir el fenómeno del squeal a partir de un coeficiente de fricción constante pese a tratarse de un modelo sencillo. Además, se observa una clara relación entre los niveles de potencia acústica radiada y los picos de frecuencia, con lo que se comprueba el carácter fuertemente tonal del fenómeno.