Desarrollo de ejes dinamométricos ferroviarios para alta velocidad y herramientas de validación experimental

Abstract

[ES] El presente trabajo se enmarca en el proyecto de diseño y construcción de ejes y semiejes dinamométricos ferroviarios para ensayos de homologación de vehículos ferroviarios desarrollado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Materiales de la Universidad Politécnica de Valencia. La actividad realizada comprende el desarrollo de sistemas de calibración que permitan establecer la relación entre la medida realizada desde el eje y la obtenida a través de transductores de referencia. En este documento se detallan los estudios teóricos para el diseño de la instrumentación de un eje ferroviario y del algoritmo de cálculo de las fuerzas de contacto rueda-carril, y la descripción del banco de calibración estático. El desarrollo se particulariza para un semieje convencional con instrumentación del velo. Esta Tesis de Máster se estructura del siguiente modo. En el primer punto se analiza el estado del arte y los antecedentes del campo de los ejes dinamométricos. En el segundo punto se realiza una breve explicación de los fundamentos en los que se basan los desarrollos posteriores. En el punto tercero se muestran los estudios realizados conducentes a la determinación de los puntos en los que, preliminarmente, deben ser situados los transductores extensométricos y su configuración. Este estudio estima, mediante métodos numéricos, las funciones de los coeficientes de influencia elástica que determinan la señal medida con las fuerzas aplicadas en el contacto. Finalmente, en el cuarto punto, se describe el banco de calibración estática, que permitirá verificar las funciones numéricas de forma experimental, y las bases del procedimiento de calibración del eje.

[EN] This work is part of the project of design and construction of dynamometric railway wheelsets for approval testing of railway vehicles developed in the Department of Mechanical Engineering and Materials at the Polytechnic University of Valencia. The activity involves developing on calibration systems that establish relation between the measurement taken from the wheelsets and obtained through reference transducers. This document details the theoretical studies for the design and implementation of the algorithm for calculating the wheel-rail contact forces, and the description of the static calibration bench. The development is particularized for a conventional wheelset with instrumented disc. This Master's Thesis is structured as follows. On the first point, a search of the prior art and the history of dynamometric wheelset field. The second point is a brief explanation of the basis on which further developments are based. The third point is the studies leading to the determination of the points that, preliminarily, the extensometric transducers must be positioned and their configuration. This study estimates functions of the elastic influence coefficients that determine the measured signal with the forces applied to the contact using numerical methods. Finally, the fourth point, describes the static calibration stand, which will verify experimentally the numeric functions, and the basis of the calibration procedure of the dynamometric wheelset.

[CA] Aquest treball s'emmarca en el projecte de disseny i construcció d'eixos i semieixos dinamomètrics ferroviaris per a assajos d'homologació de vehicles ferroviaris desenvolupat al Departament d'Enginyeria Mecànica i Materials de la Universitat Politècnica de València. L'activitat realitzada comprèn el desenvolupament de sistemes de calibratge que permeten establir la relació entre la mesura realitzada des de l'eix i l'obtinguda a través de transductors de referència. En aquest document es detallen els estudis teòrics per al disseny de la instrumentació del eix ferroviari i l'algoritme de càlcul de les forces de contacte roda-carril, i la descripció del banc de calibratge estàtic. El desenvolupament es particularitza per a un semieix convencional amb instrumentació del vel. Aquesta Tesi de Màster s'estructura de la manera. En el primer punt es realitza una recerca de l'estat de l'art i els antecedents del camp dels eixos dinamomètrics. En el segon punt es fa una breu explicació dels fonaments en què es basen els desenvolupaments posteriors. En el punt tercer es mostren els estudis realitzats conduents a la determinació dels punts en què, preliminarment, han de ser situats els transductors extensomètrics i la seva configuració. Aquest estudi estima, mitjançant mètodes numèrics, les funcions dels coeficients d'influència elàstica que determinen el senyal mesura amb les forces aplicades al contacte. Finalment, en el quart punt, es descriu el banc de calibratge estàtica, que permetrà verificar les funcions numèriques de forma experimental, i les bases del procediment de calibratge de l'eix.