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Investigación de un nuevo sistema de retención de vehículos ferroviarios en plataforma de vía

Logotipos Comunidad de Madrid, Instituto Madrileño del Desarrolla y Unión Europea Sistema de retención

El objetivo principal de este proyecto ha sido generar un nuevo conocimiento relacionado con los sistemas de retención del tren, como complemento de los calzos de vía, que permita reducir significativamente la distancia actual de frenado si un tren descarrilado rodara por la plataforma de vía. Lo que repercutirá en una mayor operatividad y en un incremento en la calidad del servicio a los clientes.

 
Para alcanzar dicho objetivo principal, se han acometido los siguientes objetivos específicos:


Dotar de mayor operatividad los depósitos, cocheras y túneles de enlace de la Red
Reducir los tiempos necesarios para el movimiento auxiliar del material móvil
Reducir los costes de mantenimiento y de operación


La consecución de estos objetivos, ha sido posible gracias al desarrollo de las siguientes actividades:

1. Investigación de los factores influyentes en el proceso de retención y parámetros básicos de diseño.

 
Esta primera fase del proyecto se inicia con el planteamiento del problema a resolver: se analizan la dinámica que regirá el comportamiento del vehículo y por tanto qué factores o parámetros determinarán la capacidad de frenado y, en general, el comportamiento tanto dinámico como estructural de los sistemas de retención y el propio vehículo.

 
2. Investigación y desarrollo de los sistemas de retención.

 
La investigación se centra principalmente en el sistema de retención discreto. Este sistema consiste en fijar a la plataforma de vía unos determinados elementos en una cierta disposición. Cada uno de estos elementos tiene la propiedad de absorber una gran cantidad de energía cuando un tren pasa sobre ellos, provocando el frenado del tren en una corta distancia.

 
Para valorar y desarrollar este tipo de sistema se realizan diferentes modelos del comportamiento dinámico tanto vertical como longitudinal.

 
Por un lado, utilizando la teoría de percusión o colisión, se programan modelos en Simulink (Matlab) de la dinámica vertical del tren.
Por otro lado, modelos de elementos finitos en LS-Dyna (ANSYS) de menor a mayor complejidad, que permiten estimar o simular el comportamiento real del sistema y así buscar el diseño más adecuado de una manera económica.

 
En paralelo al desarrollo del sistema de retención discreto, se realizan una serie de cálculos para determinar la capacidad máxima teórica de frenado mediante otro concepto de sistema de retención, denominado sistema continuo. Este sistema consiste en un tipo de plataforma que provoca que el tren que pasa sobre ella se hunda, perdiendo energía en su recorrido.

 
3. Validación empírica de los parámetros de diseño de los elementos de retención.

 
Para contrastar con la realidad los cálculos y modelos de simulación antes mencionados se realiza una serie de ensayos que reproducen las condiciones que se dan en una explotación ferroviaria en un entorno distinto, el Parque Tecnológico de Leganés: una vía ferroviaria de 100 metros de longitud y un desnivel de 9 metros aproximadamente que termina en una plataforma donde se fija el sistema retenedor a ensayar. Así, aprovechando el efecto de la gravedad, se consigue guiar un vehículo contra el sistema de retención a una velocidad representativa. El vehículo utilizado es un bogie, similar a los que utilizan los trenes que actualmente operan en la red de Metro de Madrid, preparado y sensorizado específicamente. Finalmente, para registrar la deceleración lograda y el comportamiento del sistema se utilizan distintos acelerómetros en el vehículo, galgas extensiométricas sobre los elementos de retención y una cámara de alta velocidad.


Este proyecto ha sido cofinanciado por la Consejería de Economía y Hacienda de la Comunidad de Madrid a través del Plan de Innovación Empresarial de la Comunidad de Madrid gestionado por el Instituto Madrileño de Desarrollo (IMADE), en el marco del Programa Operativo del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), dentro del objetivo “Competitividad Regional y Empleo”, Madrid 2007-2013 (CCI Nº 2007ES162 PO004), con una tasa de cofinanciación del 50%, dentro del Eje 1, Tema Prioritario 4, Ayudas para la Investigación y Desarrollo Tecnológico. Referencia expediente del proyecto: PIE/221/2009.

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