Nuevas tecnologias ferroviarias de basculacion y centrado de caja para su aplicacion en bogies convencionales

Abstract

NUEVAS TECNOLOGÍAS FERROVIARIAS DE BASCULACION Y CENTRADO DE CAJA PARA SU APLICACIÓN EN BOGIES CONVENCIONALES #RESUMEN: La presente tesis doctoral, realiza aportaciones científicas en el ámbito del diseño de suspensiones activas y en la modelización de elementos de suspensión ferroviaria, que facilitan nuevas tecnologías aplicables a vehículos ferroviarios convencionales. Así, éstos mejoran sus niveles de confort, y al mismo tiempo reducen los tiempos requeridos por trayecto. Las alternativas desarrolladas se agrupan en sistemas de basculación y centrado de caja, comenzando el estudio con un completo estado del arte, tanto a nivel de investigación, como de explotación comercial. El objetivo de la tesis consiste en la obtención de un sistema basculante que alcance un ángulo de basculación efectivo de 3o sin modificar el bogie y la caja del vehículo convencional y un sistema de centrado que también se pueda aplicar en un vehículo convencional, sin apenas modificaciones en su diseño. Todo ello basado en elementos comerciales, que otorguen al fabricante total autonomía a la hora de construir y mantener el vehículo, y que a su vez, reduzcan costes respecto a la fabricación de este tipo de vehículos en la actualidad. con estas premisas, se consigue que la basculación y el centrado sean una opción de serie en la construcción del vehículo completo para el fabricante, sin necesidad de requerir diseños específicos. Además, estas tecnologías se muestran compatibles con otros sistemas mecatrónicos que puedan incorporar los bogies del tren donde se quiera implementar el centrado y/o la basculación: bogies con guiado activo, bogies capacitados para cambiar de ancho de vía, etc. incluso resulta una alternativa interesante en los vehículos de alta velocidad, que gracias a los sistemas concebidos, también mejoran sus prestaciones. Para ello resulta vital contar con modelos ferroviarios fiables y precisos, y por tanto en la tesis se ha profundizado en la modelización de algunos elementos críticos de la suspensión como son los amortiguadores antilazo y los resortes neumáticos. De este estudio derivan mejoras sustanciales en la caracterización de estos elementos de suspensión. En el caso del resorte neumático se ha construido un banco de ensayos específicos para obtener datos experimental es. Teniendo en cuenta lo anterior, la tesis aporta una alternativa de basculación activa basada en la actuación de los resortes neumáticos que elude las complicaciones ocasionadas por estas tecnologías anteriormente. Del mismo modo, se contribuye con una serie de alternativas de centrado que mejoran los sistemas actuales. Basadas también en la tecnología neumática, ofrecen distintas soluciones a la medida del fabricante. Todas ellas comparten un funcionamiento muy sencillo, y un control del sistema muy simple. In this doctoral Thesis new scientific contributions to the field of active suspensions design and railway suspensión model ing elements are presented. These allow new technologies applicable in conventional railway vehicles. Following this way, rail cars performance and comfort increase at the same time that the employed time to cover a route decreases. The developed alternatives are grouped in tilting and centering systems, starting the study with a deep state of the art analysis in research áreas as well as in commercial vehicles. The target to achieve is double: in one hand it is desi red a tilting system which would be able to tilt 3o without bogie design changes, and in the other hand a centering compatible with conventional bogies al so without design changes. These systems must be based in commercial elements, offering to the manufacturer total autonomy in its construction and vehicle maintenance, reducing the actual costs of this kind of vehicle. with these premises the manufactures can consider tilting and centering devices as optional systems of a conventional railway vehicle, avoiding specific designs for each of them. However, these technologies are compatibles with other advanced mechatronics systems: variable gauge system, active steering, etc. Even for high speed vehicles can be an interesting option, because the vehicle performance grows including tilting or centering devices. Accurate railway model are needed to facilítate the research and focused on this aspect, a deeply study in the model ing of some critical suspensión elements has been developed: the yaw damper and the air spring. An air spring test bench has been built to achieve experimental data from it. Taking this into account, a new tilting alternative is presented, based on the air springs actuation. with this choice actual tilting system's complicatedness are evaded. Simultaneously the contribution is completed with some centering device adopting different strategies which improve the actual alternatives. These new centering devices are grounded in pneumàtic technology and they allow a solution according to the manufacturer and his rail car. All they work trouble-free, and the device incorporates a simple control system.