Ajuste experimental de parámetros dinámicos de un modelo de masas del pantógrafo ferroviario DSA-380 para la realización de simulaciones más realistas

Abstract

[ES] El obje vo principal de este trabajo es la caracterización experimental del comportamiento dinámico de un pantógrafo ferroviario mediante un modelo de masas concentradas. Dicho modelo es ampliamente u lizado en la bibliogra a y es válido para la mayoría de los estudios sobre el contacto entre el pantógrafo y la catenaria. El ajuste de los parámetros dinámicos del modelo de masas experimental ene como finalidad que reproduzca el comportamiento dinámico de un pantógrafo real analizado hasta una frecuencia de 20 Hz. Los avances en esta dirección pueden ser ú les para las empresas de construcción y montaje de catenarias ferroviarias en el diseño de las infraestructuras. En el presente trabajo, se va a desarrollar la metodología experimental para la obtención de los parámetros dinámicos (masa, rigidez y amor guamiento) de un sistema de masas concentradas. La metodología que se va a llevar a cabo consiste en a) medidas experimentales excitando el pantógrafo con un barrido lento en frecuencia y b) minimización del error rela vo entre la función de respuesta en frecuencia experimental y teórica obtenida con el modelo. Para validar el procedimiento, se aplicará la metodología a dos sistemas diferentes de 1 GDL: a) una masa y b) una masa con dos ple nas de aluminio con una determinada rigidez a flexión. En los dos casos, los parámetros dinámicos son conocidos. Finalmente, se trasladará la metodología al modelo de 3 GDL empleado habitualmente en pantógrafos ferroviarios. Se aplicará la metodología experimental sobre un pantógrafo real modelo DSA-380 del fabricante Stemmann-Technik y se obtendrá los parámetros dinámicos que definen el modelo completo del pantógrafo.

[CAT] L'objec u principal d'aquest treball és la caracterització experimental del comportament dinàmic d'un pantògraf ferroviari mitjançant un model de masses concentrades. Aquest model és àmpliament u litzat a la bibliografia i és vàlid per a la majoria dels estudis sobre el contacte entre el pantògraf i la catenària. L'ajust dels paràmetres dinàmics del model de masses experimental té com a finalitat que reprodueixi el comportament dinàmic d'un pantògraf real analitzat fins a una freqüència de 20 Hz. Els avanços en aquesta direcció poden ser ú ls per a les empreses de construcció i muntatge de catenàries ferroviàries a el disseny de les infraestructures. En aquest treball, es desenvoluparà la metodologia experimental per a l'obtenció dels paràmetres dinàmics (massa, rigidesa i amor ment) d'un sistema de masses concentrades. La metodologia que es durà a terme consisteix en a) mesures experimentals excitant el pantògraf amb un escombrat lent en freqüència i b) minimització de l'error rela u entre la funció de resposta en freqüència experimental i teòrica ob nguda amb el model. Per validar el procediment, la metodologia s'aplica a dos sistemes diferents d'1 GDL: a) una massa i b) una massa amb dues pla nes d'alumini amb una determinada rigidesa a flexió. En tots dos casos, els paràmetres dinàmics són coneguts. Finalment, es traslladarà la metodologia al model de 3 GDL emprat habitualment en pantògrafs ferroviaris. S'aplicarà la metodologia experimental sobre un pantògraf real model DSA-380 del fabricador Stemmann-Technik i s'ob ndrà els paràmetres dinàmics que defineixen el model complet del pantògraf.

[EN] The main objec ve of this work is the experimental characteriza on of the dynamic behavior of a railway pantograph by means of a lumped mass model. This model is widely used in the bibliography and is valid for most of the studies on the contact between the pantograph and the catenary. The adjustment of the dynamic parameters of the experimental mass model is intended to reproduce the dynamic behavior of a real pantograph analyzed up to a frequency of 20 Hz. Advances in this direc on may be useful for railway catenary construc on and assembly companies in infrastructure design. In the present work, the experimental methodology will be developed to obtain the dynamic parameters (mass, s ffness and damping) of a system of lumped masses. The methodology to be carried out consists of a) experimental measurements exci ng the pantograph with a slow sweep in frequency and b) minimiza on of the rela ve error between the experimental and theore cal frequency response func on obtained with the model. To validate the procedure, the methodology will be applied to two different 1 DOF systems: a) a mass and b) a mass with two aluminium plates with a certain flexural s ffness. In both cases, the dynamic parameters are known. Finally, the methodology will be transferred to the 3 DOF model commonly used in railway pantographs. The experimental methodology will be applied to a real model DSA-380 pantograph from the manufacturer Stemmann-Technik and the dynamic parameters that define the complete model of the pantograph will be obtained.