Análisis dinámico y numérico de la via en las zonas de transición : La influencia de la posición de los apoyos

Abstract

RESUMEN: El desarrollo de nuevos modelos de vía debido a la evolución del ferrocarril, especialmente el de alta velocidad, durante los últimos años han permitido una mayor implementación de los modelos de vía en placa en las redes ferroviarias de todo el mundo. Sin embargo, debido a la aún heterogeneidad de modelos de vía tanto tradicional (en balasto) como en placa hace necesaria la utilización de zonas de transición que como se verá en este estudio son zonas estructuralmente críticas que deben ser minuciosamente estudiadas. Se han desarrollado modelos y soluciones para compatibilizar las transiciones de vía. Sin embargo, prácticamente no se ha estudiado cómo podría influir la posición de los apoyos en la transición, es decir, si una mayor o menor separación entre los apoyos y si la variación en la distancia entre la traviesa límite con el inicio o final de la losa de la vía en placa ayudaría a mitigar los esfuerzos producidos sobre la vía. El objetivo de este trabajo es estudiar dichos efectos para, en un futuro, poder ofrecer alguna solución más óptima con un determinado bajo coste que pueda implementarse de manera generalizada no solo en la red ferroviaria española, sino en distintas redes ferroviarias a lo largo y ancho del globo. Inicialmente, se definirán los elementos empleados para la realización del análisis numérico de los datos. Para la realización del estudio se ha empleado un software de modelización numérica de vía denominado DARTS con el que se modelizarán diferentes casos con la premisa de buscar la solución más adecuada. Así, en todos los casos se estudiarán una serie de parámetros de la vía y del vehículo ferroviario como los desplazamientos o asientos verticales de la vía, las tensiones, o las aceleraciones que se producen en diferentes partes de la misma. Una vez realizados los cálculos, se representan de manera gráfica y se comentan los resultados obtenidos. Tras estos estudios se llegó a la conclusión de que las peores opciones son aquellas en las que la traviesa se dispone pegada al borde de la losa de la vía en placa. También se llegó a la conclusión que aumentando la distancia entre los apoyos no se obtienen los resultados esperados.

ABSTRACT: The development of new models of rail track due to the evolution of the railway, especially high speed trains, have allowed further implementation of slab track models on the railway networks worldwide during last years. However, due to the heterogeneity of models of traditional track (in ballast) and slab track, it is necessary to use transition zones because as it will be seen in this study they are structurally critical areas that must be thoroughly studied. Models and compatible solutions for track transitions have been developed. However, practically it has not been studied how the position of the supports could influence in the transition performance, in other words, if a bigger or a smaller separation between the supports or if the variation in the distance between the boundary of the sleeper with the beginning or end of the slab track would help reduce the stresses on the track. The aim of this work is to study these effects to offer in the future a more optimal and low cost solution which can be implemented widely not only in the Spanish rail network, but in other countries around the world. Initially, the elements used for performing the numerical analysis of the data will be defined. For the study itself, a software for numerical modeling of the track called DARTS has been used with which different cases be modeled with the premise to find the most appropriate solution. Thus, in all cases, a number of parameters of the rail track and rail vehicle will be studied like vertical displacements, stresses, or accelerations occurring in different parts of the rail track. After the calculations, the results are graphically presented and the results obtained are discussed. The studies led to the conclusion that the worst cases are those where the sleeper has stuck to the edge of the slab track. It also came to the conclusion that increasing the distance between supports do not achieve the expected results.