Desarrollo de un modelo computacional de vía flexible y caracterización paramétrica mediante su respuesta en frecuencia

Abstract

En el campo de la dinámica ferroviaria son necesarios modelos computacionales que contemplen la elasticidad para modelar la interacción vehículo-vía. El presente Trabajo Fin de Máster expone una metodología para desarrollar un modelo computacional de vía flexible cuya respuesta en frecuencia se asemeja a la respuesta en frecuencia de una instalación ferroviaria a escala. Un problema de optimización sujeto a restricciones debe ser resuelto para estimar los valores de los parámetros del modelo que minimicen el error entre ambas funciones. Varios modelos son planteados hasta finalmente desarrollar un modelo de 12 grados de libertad y 24 parámetros capaz de reproducir los picos de receptancia de hasta 10 frecuencias naturales. Finalmente, se programan y analizan simulaciones con el modelo definitivo aplicando cargas de variadas frecuencias sobre las masas que modelan los carriles, tratando de reproducir el efecto del vehículo sobre la vía. Toda la metodología ha sido implementada en Matlab.

In the field of railway dynamics computational models that contemplate elasticity are necessary to model the vehicle-track interaction. This Master’s Final Project presents a methodology to develop a flexible track computational model whose frequency response is similar to the frequency response of a scale railway installation. An optimization problem subject to constraints must be solved to estimate the values of the model parameters that minimize the error between both functions. Several models are proposed until finally develop a model of 12 degrees of freedom and 24 parameters capable of reproducing the receptance peaks of up to 10 natural frequencies. Finally, numerical simulations are programmed and analyzed with the final model applying loads of various frequencies on the masses that model the railways, trying to reproduce the effect of the vehicle on the track. All the methodology has been implemented in Matlab.