Efectos perjudiciales del viento lateral en la circulación de trenes de alta velocidad, propuesta y análisis de diferentes medidas de mitigación.

RESUMEN Este proyecto propone el estudio de la influencia del viento lateral sobre los trenes de alta velocidad, y mediante el análisis con dinámica de fluidos computacional poder ofrecer soluciones para mitigar estos efectos. Con el aumento de la velocidad de circulación en los ferrocarriles y su aligeramiento en cuanto a peso por eje, es cada vez más importante el efecto de las cargas aerodinámicas producidas por los vientos laterales fuertes sobre los trenes. Estos vientos causan inestabilidades en el equilibrio lateral del vehículo que pueden perturbar el normal funcionamiento del tren, causar daños en las instalaciones o incluso accidentes por vuelco o descarrilamiento. El objetivo de este proyecto es el de aportar, estudiar y evaluar soluciones que mitiguen los efectos de las cargas aerodinámicas producidas por el viento lateral, tales como barreras para-viento de diferentes morfologías. El estudio se centra en las condiciones geográficas y operativas de la L.A.V Madrid- Barcelona, seleccionándose las zonas más afectadas por los efectos del viento lateral y considerando en el estudio los dos trenes de alta velocidad que dan servicio en la línea, así como las infraestructura, tanto de terraplén como de viaducto. Se han medido mediante análisis bidimensionales y aproximaciones estáticas, diferentes diseños de barreras para-viento, evaluando sus resultados numéricamente. Para ello se ha empleado un programa comercial de dinámica de fluidos computacional (CFD Computers Fluid Dynamics) que ha permitido un profundo análisis de las cargas aerodinámicas. Las diferentes morfologías de barreras ensayadas, con múltiples alturas y soluciones aerodinámicas han permitido comparar distintas soluciones, y adaptar su forma a aquellas condiciones específicas que necesitan más protección, con lo que se han conseguido diseños de barreras óptimas, que consigue minimizar los esfuerzos aerodinámicos sobre la superficie del tren para cada una de las situaciones estudiadas. También se ha realizado una estimación de la viabilidad de las propuestas en base a las Especificaciones Técnicas de Interoperabilidad. ABSTRACT The present project, suggest the study of the influence of strong cross winds on high-speed trains, and how to draw conclusions to mitigate these effects by means of analysis with computer fluid dynamics. Due to the high speed increase in the railway traffic and the lightening of the axis weight, the effect of the aerodynamic loads produced on the trains by strong cross winds are becoming more important. These winds have a negative effect on the stability of trains travelling at high-speed. They can disturb the normal operation, cause damages in the infrastructures or even serious accidents like derailment or overturning. The objective of this project is to provide, to study and to evaluate solutions and countermeasures, such as wind breaking structures with different morphologies, that mitigate the effects of the aerodynamic loads produced by the cross wind. The study is focused on the geographical and operative conditions of the high-speed line Madrid – Barcelona. The most affected zones by the cross wind effects have been selected and the two high-speed trains that operate in this line have been considered in the study. Both types of infrastructures on which the train runs have also been taken into account: bridges and ground tracks. With two-dimensional analysis and static models, the aerodynamic forces acting on these two vehicles, and the improvements achieved in preventing the harmful cross wind effects by means of wind fence have been measured. A commercial CFD software (Computer Fluid Dynamics) has been used for this purpose and deep analysis of the aerodynamic loads have been carried out. Different wind fence shapes have been studied, with several heights, bending angles on the top. This made possible to compare multiple solutions, and to adapt the form of the new devices to the specific situations in which more protection is required. The result was an almost ideal wind fence. These ideal fences minimize the aerodynamic loads on the train’s surface. The results obtained have been compared with the experimental information of the Technical Specification for Interoperability

Efectos perjudiciales del viento lateral en la circulación de trenes de alta velocidad, propuesta y análisis de diferentes barreras como medidas de mitigación.

Este trabajo de investigación es la primera parte de un completo estudio de la influencia del viento lateral sobre los trenes de alta velocidad. En este artículo se recogen los resultados del análisis con dinámica de fluidos computacional que han permitido estudiar los efectos del viento lateral en diferentes ámbitos, evaluando la eficiencia de barreras de formas simples

Adverse aerodynamics effects of a high speed train under the influence of cross winds, analysis and optimization of wind fence

The research work that here is summarized, it is classed on the area of dynamics and measures of railway safety, specifically in the study of the influence of the cross wind on the high-speed trains as well as the study of new mitigation measures like wind breaking structures or wind fences, with optimized shapes. The work has been developed in the Research Center in Rail Technology (CITEF), and supported by the Universidad Politécnica de Madrid, Spain

Método para la comparación y caracterización del ruido de paso en trenes de alta velocidad

El ferrocarril está llamado a ser uno de los modos de transporte del futuro tanto para mercancías como para viajeros. Esto conduce a la necesidad de reducir los efectos negativos que la explotación ferroviaria produce, y entre ellos los más relevantes son el ruido y las vibraciones, que causan molestias a usuarios y habitantes cercanos y perturbaciones en infraestructuras propias de la red o cercanas a la misma. En el trabajo de investigación que aquí se resume, se ha realizado un estudio teórico exhaustivo de los fenómenos de emisión de ruido ferroviario analizando sus causas y parámetros de influencia. A partir de este estudio, se ha elaborado una metodología completa y sencilla para la caracterización del ruido de paso que cubre todas las fases necesarias, desde la adquisición de datos de ruido, hasta la obtención de resultados numéricos y de forma gráfica a través de una herramienta software desarrollada a tal efecto. De las distintas metodologías de caracterización se escogió, por ser la más representativa para el estudio, la caracterización del ruido de paso de vehículos (a velocidad constante). La herramienta informática, la metodología en sí y sus resultados han sido comprobados y ratificados con ensayos reales en las instalaciones de Alta Velocidad de la red española, registrándose el paso de diferentes composiciones. Además se puede afirmar que cumplen con las especificaciones y restricciones establecidas por la normativa vigente en España y Europa. Este trabajo ha sido desarrollado en el Centro de Investigación en Tecnologías Ferroviarias (CITEF), centro ligado a la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid

Propuesta de Optimización del Diseño de Barreras Para-viento como Medidas de Mitigación de los Efectos Perjudiciales del Viento Lateral en la Circulación de Trenes de Alta Velocidad.

Este trabajo de investigación es parte de un completo estudio de la influencia del viento lateral sobre los trenes de alta velocidad, y en este artículo se recogen los resultados del análisis con dinámica de fluidos computacional que han permitido ofrecer soluciones a modo de barreras o parapetos para-viento de formas innovadoras que mitigan estos efectos