Modelado de la dinámica de la vía ferroviaria mediante técnicas de propagación de ondas

Abstract

[ES] Las propiedades dinámicas de la vía ferroviaria determinan aspectos tan importantes como el impacto ambiental de este medio de transporte, o el coste de su explotación. Su estudio tiene una cierta complejidad, debido a que se trata de un sistema mecánico en el cual una de sus dimensiones es infinita. Como consecuencia de ello, los estudios habituales en vibraciones basados en las propiedades modales carecen de validez, y deben ser reemplazados por modelos de propagación de ondas. En este proyecto se va a desarrollar una formulación 2.5D del carril ferroviario en el que, a través de una discretización en elementos de la sección recta del carril, se interpolan los desplazamientos (siguiendo un planteamiento basado en EF), mientras que los desplazamientos según la dirección del carril se modelan como ondas. Aplicando técnicas de subestructuración, se obtiene la receptancia de la vía al acoplar las receptancias aisladas de las traviesas y del carril. Entre los resultados, se muestra la influencia de las propiedades de las placas de asiento y la separación entre traviesas sobre el comportamiento dinámico de la vía.

[EN] The dynamic properties of the railway track determine aspects as important as the environmental impact of this mode of transport or the cost of its exploitation. This study has a certain complexity since the track is a mechanical system in which one of its dimensions is infinite. Consequently, the usual studies on vibration based on modal properties lack validity and must be replaced by wave propagation models. The present project develops a 2.5D formulation of the infinite rail in which the displacements are interpolated in the rail section following an approach based on FE, while the displacements according to rail direction are modelled as waves. The track receptance is obtained through substructuring techniques by coupling the receptances of the sleepers and the rail. Among the results, the influence of the railpads properties and the sleeper bay distance is studied.

[CA] Les propietats dinàmiques de la via ferroviària determinen aspectes tan importants com l’impacte ambiental d’aquest mitjà de transport, o el cost de la seua explotació. El seu estudi té una certa complexitat, pel fet que es tracta d’un sistema mecànic dinàmic al que una de les seues dimensions és infinita. Com a conseqüència d’això, els estudis habituals a vibracions basats en les propietats modals manquen de validesa, i han de ser reemplaçats per models de propagació d’ones. En aquest projecte es va a desenvolupar una formulació 2.5D del carril ferroviari on, a través d’una discretització en elements de la secció recta del carril, s’interpolen els desplaçaments (seguint un plantejament basat en elements finits), mentre que els desplaçaments segons la direcció del carril es modelen com a ones com que es tracta d’una dimensió infinita. Aplicant tècniques de subestructuració, s’obté la receptància de la via al acoblar les receptàncies aïllades de les travesses i del carril, units mitjançant la placa de seient, i tot aquest sistema connectat a terra a través del balast, suposats com a elements visco-elàstics sense massa. Entre els resultats, es mostra l’influència de les propietats de diversos elements com les plaques de seient i la separació entre travesses sobre el comportament dinàmic de la via