Validación mediante ADAMS/Rail de un modelo de comportamiento dinámico integral de un vehículo ferroviario: esfuerzos de guiado en curva

Abstract

[EN] This End-of-Master’s project focuses on the validation of a railway dynamics calculation tool which will be referred hereafter as Proposed Model CIIM (Mechanical Engineering Research Centre) and developed by an research groupt. To that purpose, various simulations of the vehicle’s circulation in curves will be carried out, taking into consideration different speeds, camber curves and radious of curvature. To that end, there will be some explanations on certain theoretical antecedents that will help us to a better and global understanding. Some of the dynamic problems in terms of vehicle-railway intercation will be tackled, giving an overall view of the main problems within railway dynamics in the domain of low frenquencies when the vehicles negotiates a curve. We will explain the railway-vehicle interaction model on a flexible axe developed by a research group, where we will briefly summarize the modelling of the railway axle, the suspended massses and the railway itself. Regarding the validaton of the Proposed Model, we will be using a commercial program on railway dynamics called Adams Rail. Various curve scenarios and different speeds will be simulated taking into consideration different camber curves and radius of curvature along which a model tren vehicle 1 (agreed at Manchester Benchmarks) will run. The same simulations will be carried out using the Proposed Model and the results will be compared using Matlab software. Later on, a conclusions section will be included so as to give further detail of the most relevant contributions of the study and to determine the model’s validation itself. The idea of developing the Proposed Model CIIM arises mainly with the purpose of getting an integral model of the vehicle’s behaviour both at low and high frequencies aiming at dealing with some railway problems in curves, such as tread noises, rail squeals and corrugation.

En los últimos años se ha desarrollado en el seno del grupo de investigación un modelo integral para el estudio de la dinámica de la interacción entre un vehículo ferroviario y la vía. Se trata de un modelo que incorpora la flexibilidad del eje montado, de los carriles y de su subestructura, de modo que es capaz de reproducir tanto fenómenos de baja frecuencia, que son importantes desde el punto de vista de la seguridad de marcha; como fenómenos de media y alta frecuencia, que afectan al confort y al desgaste de ruedas y carriles. El objeto de este trabajo es realizar una validación del modelo frente a una aplicación comercial muy extendida en la industria para el diseño y análisis de vehículos ferroviarios, como es ADAMS/Rail. La idea es plantear una serie de simulaciones que permitan verificar las prestaciones computacionales y la precisión en diferentes escenarios, prestando especial interés en los esfuerzos de guiado en curva, con y sin irregularidades de vía. Estas simulaciones se seleccionarán entre algunos ensayos habituales en la normativa para la homologación de vehículos ferroviarios.

[CA] El present TFM es basa en la validació d’una eina del càcul de dinàmica ferroviaria a la que anomenarem Model Propost CIIM (Centre d’Investigació d’Enginyeria Mecànica) desenvolupat pel grup de investigació. Per a la qual cosa, es portaran a terme simulacions de circulació en corba del vehicle, considerant diferents velocitats, peralts i radis de curvatura. Amb aquest fi, s’explicaran prèviament alguns atencedents teòrics necessaris per a una comprensió total i global del problema i s’abordaran els problemes dinàmics en la interacció viavehicle fent un repàs general dels principals problemes en dinàmica ferroviaria, al domini de baixa frequència i quan el vehicle negocia una corba. Es presentarà el model d’interacció via-vehicle amd eix flexible que ha sigut desenvolupat pel grup d’investigació. Així, es resumirà breument el modelatge de l’eix ferroviari, de les massses suspendides i de via. Per a la validació del model propost CIIM farem ús d’un programa comercial de dinàmica ferroviaria anomenat Adams Reil mitjaçant el qual simularem distints escenaris de corba a distintes velocitats, considerant diversos tipus de peralts i radis de curvatura pels que circularà com a model del tren el vehicle número 1 definit al Benchmark de Manchester. Aquestes mateixes simulacions es portaran a terme mitjaçant el model propost CIIM i mitjaçant el software Matlab compararem els resultats. Tot seguit, n’hi haurà un apartat de conclusions on es detallaran les contribucions més relevants del treball i es determinarà la validació del model propost en corba. La idea del desenvolupament del model propost CIIIM es disposar d’un model integral del comportament dinàmic del vehicle a baixa i alta frequència amd l’objectiu d’abordar els problemes ferroviaris en corba como ara el soroll de la rodadura, els xiscles i la corrugació.