Minimización de Rolling y Squeal noise en ruedas ferroviarias mediante optimización multiobjetivo

Abstract

[ES] La contaminación acústica generada por vehículos ferroviarios es un problema que afecta a la salud de las personas y un importante obstáculo en la expansión de la red de transporte. De entre los elementos responsables de la generación de ruido en trenes, la rueda es uno de los más contribuyentes debido a sus propiedades modales e interacción dinámica con el carril. En particular, se distinguen dos fuentes de radiación dependiendo de las condiciones de funcionamiento del vehículo: el ruido de rodadura (o rolling noise), generado durante los tramos de vía rectos y con un amplio espectro de frecuencia, y los chirridos (o squeal), producido en curva y con carácter tonal. La minimización de ruido mediante el diseño optimizado de un patrón de perforaciones en el velo de la misma, se ha estudiado previamente en ruedas con una geometría de velo recto, considerando en la simulación únicamente la componente radial de la fuerza de contacto y un contenido en frecuencia típico de rolling noise. En este trabajo, se propone la obtención de diseños óptimos de patrones de perforación que atenúen el impacto acústico relacionado con unas condiciones de funcionamiento más realistas, incluyendo squeal, además de rolling noise. La contribución importante del trabajo será seleccionar el mejor compromiso entre aquellos diseños situados en la frontera de Pareto. Además, el trabajo plantea investigar el efecto de la geometría del velo en los resultados del procedimiento.

[EN] The noise pollution generated by rail vehicles is a problem that affects people s health and a major obstacle in the expansion of the transport network. Among the elements responsible for the generation of noise in trains, the wheel is the most contributing one, due to its modal properties and dynamic interaction with the rail. In particular, two sources of radiation are distinguished depending on the operating conditions of the vehicle: the rolling noise, generated during the straight tracks and with a wide frequency spectrum, and the squeal noise produced in curved tracks and with tonal character. The minimization of noise through the optimized design of a perforation pattern in the web, has been previously studied in wheels with a geometry of straight web, considering only the radial component of the contact force in the simulation and considering a range of frequencies typical of rolling noise. In this work, it is proposed to obtain optimal designs of perforation patterns that attenuate the acoustic impact related to more realistic operating conditions, including squeal, as well as rolling noise. The important contribution of the work will be to select the best compromise between those designs located in the Pareto border. In addition, it is also proposed to investigate the effect of the geometry of the web on the results of the procedure.