Obtención de la respuesta vibratoria vertical de vías férreas mediante modelos numéricos

Resumen

En los últimos cuarenta años, diversos investigadores han desarrollado modelos de contacto rueda- carril orientados al estudio de las vibraciones y el ruido de rodadura producidos por el tráfico ferroviario. Di- chos modelos abarcan desde los modelos analíticos en los que se considera media vía en contacto con una rueda rígida suspendida del bogie mediante la suspensión primaria, hasta los modelos numéricos basados en métodos de elementos finitos, elementos de contorno, y métodos mixtos. Estos últimos, a diferencia de los modelos ana- líticos, permiten caracterizar de manera más precisa los distintos componentes de la estructura de vía, así como considerar la interacción entre ambos carriles de la vía con un eje ferroviario completo. El estudio de los dife- rentes elementos que constituyen todo el sistema, así como el conocimiento de su influencia en la generación y la transmisión de las vibraciones causadas al paso de un tren, son de gran interés cuando se desea evaluar los efectos de las vibraciones que se producen en los trazados ferroviarios. En este trabajo se presenta un modelo numérico de la estructura de vía, basado en el método de los elementos finitos, con el objetivo de estudiar la respuesta dinámica provocada por fuerzas verticales aplicadas en cualquier localización sobre los carriles. Esta caracterización es un primer paso para obtener un modelo numérico de contacto rueda-carril que incluya la vía y un eje suspendido del bogie a través de la suspensión primaria. El modelo numérico permite obtener la respuesta en frecuencia de la vía en diversas localizaciones sobre los carriles. Los resultados obtenidos se comparan con resultados obtenidos de modelos analíticos desarrollados anteriormente y presentes en la bibliografía. Asimis- mo, se analiza la interacción entre ambos carriles de la vía. Dicha interacción, si es significativa, puede influir apreciablemente en el mecanismo de generación de vibraciones.