Análisis de estabilidad lateral en vehículos ferroviarios modulares articulados - Tamburini, Emilio (My University, 2019)
Los vehículos ferroviarios articulados con distribución en forma de duplas modulares impulsadas por una unidad motriz central, presentan la ventaja de otorgar mayor flexibilidad en su configuración y menor costo respecto de formaciones convencionales por el hecho de poseer sólo un bogie en cada coche de pasajeros, sin embargo, el comportamiento dinámico es sensible a los parámetros físicos de la suspensión secundaria de los coches como consecuencia de encontrarse, estos últimos, apoyados en uno de sus extremos a la unidad propulsora. Dichos vehículos en estudio presentan condiciones particulares de inestabilidad debido a la naturaleza propia de la configuración utilizada: todo fenómeno producido en la dinámica del sistema es magnificado por la complejidad de la distribución de la formación, generando así, el interés de su estudio. El objetivo general ha sido identificar la gama de parámetros de prueba necesarios para la evaluación del rendimiento del vehículo y determinar las condiciones críticas que limitan la velocidad longitudinal de desplazamiento, producen la reducción del confort de marcha y afectan las condiciones de seguridad de la formación frente al descarrilamiento. Los objetivos específicos se han enfocado en la determinación del efecto de las propiedades físicas de los componentes de suspensión sobre la magnitud de la velocidad crítica: obtención de la proporción óptima de rigideces longitudinal y lateral de la suspensión primaria, efecto del amortiguamiento longitudinal inter-coche sobre la estabilidad general de la formación, análisis de la optimización propuesta mediante la consideración de amortiguamiento secundario anti-lazo, y la determinación de la velocidad crítica no lineal mediante el estudio detallado del fenómeno de bifurcación en la respuesta dinámica del sistema. La formación articulada conformada con bogies convencionales fue caracterizada mediante un modelo matemático de 27 grados de libertad dinámicos (27 ecuaciones diferenciales ordinarias de segundo orden). El estudio de la estabilidad lateral ha sido realizado considerando los grados de libertad dinámicos que exhiben influencia directa y significativa en el comportamiento transversal y presentan interdependencia por acoplamiento: desplazamiento lateral, balanceo transversal (rolido) y rotación o movimiento de lazo alrededor del eje vertical. Con la finalidad de limitar la sensibilidad de la validez del análisis efectuado ante las simplificaciones realizadas a priori, se ha incluido la mayor cantidad de efectos no lineales en el modelado de los componentes de suspensión, permitiendo obtener un estudio más representativo respecto de las condiciones reales. El análisis cinemático del par montado y la caracterización geométrica del contacto fueron incluidos en la simulación mediante la determinación de los pseudo-deslizamientos y los radios de rodadura y ángulos efectivos de contacto instantáneos. En el modelo utilizado para la obtención de las fuerzas tangenciales en la interfaz rueda-riel se ha considerado la combinación de rodadura por adhesión y zonas de deslizamiento parcial, realizando su cómputo mediante algoritmos iterativos. Los efectos no lineales de saturación han sido introducidos mediante la modificación del coeficiente de rozamiento de acuerdo a las características superficiales en consideración. Las condiciones generales de las pruebas ejecutadas abarcan los supuestos de circulación en vía recta de trocha angosta, a velocidad constante, y utilizando perfiles de rueda nacionales según planos NEFA.
Director: Dr. Ing. Elvio A. Heidenreich Co-director: Dr. Ing. Carlos Rosito
Keywords: Vehículos ferroviarios; Estabilidad lateral