El finançament de les grans obres d'infraestructures ferroviàries: El cas de la Línia 9

Català: La Línia 9 del metro de Barcelona representa el projecte més ambiciós dut a terme per la ciutat des dels Jocs Olímpics de 1992. Un cop construïda passarà a ser la línia de metro més llarga d'Europa, fet que juntament amb la tecnologia innovadora que fa de la L9 una de les línies més automatitzades del món, fan d'aquest projecte una referència en el sector. Per altra banda, la mala planificació, la desconeixença del subsòl de Barcelona i la multitud de problemes de diversa índole que ha anat patint la construcció han encarit el projecte fins al punt de triplicar el pressupost previst inicialment. A més, la situació de crisi econòmica actual accentua la manca de recursos de l'Administració i situa el projecte en un punt indefinit respecte la seva finalització. Aquesta tesina pretén analitzar la L9 des d'un punt de vista econòmic - financer i investigar com s'acostumen a finançar aquest tipus d'infraestructures per tal de poder valorar adequadament els procediments seguits i la situació actual de la línia. Per fer-ho, en primer lloc es descriu l'evolució a nivell financer que ha patit la L9 des del seu naixement, amb l'objectiu de donar resposta al perquè dels problemes. També es fa un resum del contracte concessional que s'aplica a les estacions de bona part de la línia. Per altra banda, s'estableix el marc conceptual i legal que engloba els diferents models de finançament existents i s'estudien casos concrets de línies urbanes al món per veure com han viscut les seves experiències amb els diferents models i com, en alguns casos, s'han buscat sistemes alternatius per tal de donar solució al finançament. Posteriorment s'estudia l'aplicabilitat dels diferents models al cas de la L9 així com altres idees per obtenir recursos addicionals. D'aquesta manera s'intenta buscar la millor solució per poder pagar la L9 o, si més no, imaginar com es podria haver pagat si s'hagués planejat amb més temps. Per últim es planteja la viabilitat de la inversió que representa la L9 analitzant els costos que suposa per quilòmetre i per nombre d'usuaris, en comparació amb altres línies de metro. Es busca, a més, quin és el benefici social que hauria d'anar associat a la nova infraestructura per tal de justificar la inversió. Finalment, s'ha trobat convenient analitzar també el cost que suposen les concessions en concepte d'interessos

Evaluation de la dégradation du ballast ferroviaire à partir des simulations par éléments discrets des conditions de voie et de l'essai Micro-Deval

En raison de la circulation des trains et des opérations de maintenance (bourrage), les grains de ballast ferroviaire s'usent. Cela entraine une perte graduelle de performance qui nécessite finalement le renouvellement de l'ensemble du ballast. Afin de prédire l'évolution de cette dégradation, une étude multi-échelle est proposée. Des simulations par éléments discrets de l'essai d'attrition Micro-Deval permettent relier le chargement microscopique à la production de particules fines observée expérimentalement. La même approche numérique est utilisée avec des simulations du trafic des trains et de l'opération de bourrage pour déterminer les chargements microscopiques caractéristiques avec les conditions de voie

Proyecto constructivo de pasarela peatonal sobre el ferrocarril en Cubelles

Durant la dècada dels 90 i principis de la dècada passada, la importància de la segona residència va anar creixent, especialment a municipis costaners, i va esdevenir un dels motius de desenvolupament de zones històricament poc poblades. I el municipi de Cubelles no és una excepció. Els terrenys compresos entre el riu Foix i el límit municipal amb Cunit van passar, en pocs anys, de ser una zona agrícola gairebé despoblada a convertir-se en noves urbanitzacions que actualment uneixen els dos municipis de forma contínua.El sector de Les Salines es troba dins d’aquest auge urbanístic. Situat entre la central tèrmica i la riera de Can Pedró, es troba dividit per la línia de ferrocarril del Mediterrani. Aquesta barrera arquitectònica serveix de línia fronterera entre usos del sòl: mentre que la part nord (interior) està destinada a ús industrial i, cada cop més, utilitzada com a zona comercial, la zona sud (costa) és gairebé íntegrament residencial amb edificacions construïdes fa menys de 10 anys.Però aquest ràpid creixement no ha anat en paral·lel a una millora de les connexions entre les dues zones. El pas existent està clarament obsolet i no proporciona un servei segur i funcional per als vianants que desitgen accedir a la zona comercial.El present projecte se situa dins de la voluntat d’eliminar barreres arquitectòniques, especialment a persones de mobilitat reduïda, i de garantir un pas alternatiu, segur i còmode que respongui al creixent número de residents de les noves urbanitzacions i de l’oest de Cunit.Addicionalment, es considera que un nou pas que comuniqui l’interior amb la costa ajudarà a promoure el desenvolupament de la zona comercial de Les Salines.Així doncs, aquest projecte té com a objecte dissenyar una nova passarel·la de vianants, senzilla i funcional, però a la vegada integrada en aquest entorn de nova urbanització i completament adaptada a persones de mobilitat reduïda

El finançament de les grans obres d'infraestructures ferroviàries: El cas de la Línia 9

Català: La Línia 9 del metro de Barcelona representa el projecte més ambiciós dut a terme per la ciutat des dels Jocs Olímpics de 1992. Un cop construïda passarà a ser la línia de metro més llarga d'Europa, fet que juntament amb la tecnologia innovadora que fa de la L9 una de les línies més automatitzades del món, fan d'aquest projecte una referència en el sector. Per altra banda, la mala planificació, la desconeixença del subsòl de Barcelona i la multitud de problemes de diversa índole que ha anat patint la construcció han encarit el projecte fins al punt de triplicar el pressupost previst inicialment. A més, la situació de crisi econòmica actual accentua la manca de recursos de l'Administració i situa el projecte en un punt indefinit respecte la seva finalització. Aquesta tesina pretén analitzar la L9 des d'un punt de vista econòmic - financer i investigar com s'acostumen a finançar aquest tipus d'infraestructures per tal de poder valorar adequadament els procediments seguits i la situació actual de la línia. Per fer-ho, en primer lloc es descriu l'evolució a nivell financer que ha patit la L9 des del seu naixement, amb l'objectiu de donar resposta al perquè dels problemes. També es fa un resum del contracte concessional que s'aplica a les estacions de bona part de la línia. Per altra banda, s'estableix el marc conceptual i legal que engloba els diferents models de finançament existents i s'estudien casos concrets de línies urbanes al món per veure com han viscut les seves experiències amb els diferents models i com, en alguns casos, s'han buscat sistemes alternatius per tal de donar solució al finançament. Posteriorment s'estudia l'aplicabilitat dels diferents models al cas de la L9 així com altres idees per obtenir recursos addicionals. D'aquesta manera s'intenta buscar la millor solució per poder pagar la L9 o, si més no, imaginar com es podria haver pagat si s'hagués planejat amb més temps. Per últim es planteja la viabilitat de la inversió que representa la L9 analitzant els costos que suposa per quilòmetre i per nombre d'usuaris, en comparació amb altres línies de metro. Es busca, a més, quin és el benefici social que hauria d'anar associat a la nova infraestructura per tal de justificar la inversió. Finalment, s'ha trobat convenient analitzar també el cost que suposen les concessions en concepte d'interessos

Proyecto constructivo de pasarela peatonal sobre el ferrocarril en Cubelles

Durant la dècada dels 90 i principis de la dècada passada, la importància de la segona residència va anar creixent, especialment a municipis costaners, i va esdevenir un dels motius de desenvolupament de zones històricament poc poblades. I el municipi de Cubelles no és una excepció. Els terrenys compresos entre el riu Foix i el límit municipal amb Cunit van passar, en pocs anys, de ser una zona agrícola gairebé despoblada a convertir-se en noves urbanitzacions que actualment uneixen els dos municipis de forma contínua.El sector de Les Salines es troba dins d’aquest auge urbanístic. Situat entre la central tèrmica i la riera de Can Pedró, es troba dividit per la línia de ferrocarril del Mediterrani. Aquesta barrera arquitectònica serveix de línia fronterera entre usos del sòl: mentre que la part nord (interior) està destinada a ús industrial i, cada cop més, utilitzada com a zona comercial, la zona sud (costa) és gairebé íntegrament residencial amb edificacions construïdes fa menys de 10 anys.Però aquest ràpid creixement no ha anat en paral·lel a una millora de les connexions entre les dues zones. El pas existent està clarament obsolet i no proporciona un servei segur i funcional per als vianants que desitgen accedir a la zona comercial.El present projecte se situa dins de la voluntat d’eliminar barreres arquitectòniques, especialment a persones de mobilitat reduïda, i de garantir un pas alternatiu, segur i còmode que respongui al creixent número de residents de les noves urbanitzacions i de l’oest de Cunit.Addicionalment, es considera que un nou pas que comuniqui l’interior amb la costa ajudarà a promoure el desenvolupament de la zona comercial de Les Salines.Així doncs, aquest projecte té com a objecte dissenyar una nova passarel·la de vianants, senzilla i funcional, però a la vegada integrada en aquest entorn de nova urbanització i completament adaptada a persones de mobilitat reduïda

Étude multi-échelle de la dégradation du ballast ferroviaire

After some years of high-speed lines in France (HSL), ballast has proven not to be resistant enough. The performance of ballast, as a thin layer of coarse grains, strongly depends on the shape, size and mineralogical nature of the grains composing it. However, in HSL, grains wear faster than expected due to the traffic of trains at high speeds and the accumulation of maintenance operations (tamping). Ballast replacement has therefore been required much before than its originally expected lifespan.Under the dynamic stresses imposed by the circulation of trains and tamping operations, ballast is gradually worn by fragmentation of grains and attrition at the contacts. The direct consequence of this degradation is the evolution of grain size and shape: the grading curve is shifted towards small and fine particles and the grains progressively lose their angularity. Eventually, the cumulated wear will no longer allow ballast to perform properly: the shear resistance of the layer is reduced limiting both the anchorage of sleepers and the distribution of loads to the platform. In addition, the presence in excess of fine particles renders tamping ineffective (fast evolution of track defaults) and reduces the permeability of the track. Thus, in order to search for optimized solutions for prolonging ballast lifespan, it is crucial to first understand the origins and mechanisms leading to ballast degradation when it is subjected to complex loading, for building a predictive model of ballast wear.The degradation of contact interfaces generates fine particles. The associated mass flux, which depends on the loading conditions, has been classically predicted by Archard equation. The model assumes that the generated volume of wear is proportional to the normal force and the relative displacement between the surfaces. Therefore, it is crucial to quantify the forces at the contact scale and the relative displacements between ballast grains in sliding contact. Discrete elements simulations by NSCD are used as a tool for performing a change in scale from the track scale to the contact scale, giving information of ballast as a granular layer, from its global behaviour down to the contact forces and relative displacements between grains. Contacts with a higher potential of generating fine particles (according to Archard model) are then identified and reproduced experimentally by two-grain shearing tests. In parallel, the Micro-Deval standard attrition test is used as a link between numerical and experimental results to validate Archard model, and to study the evolution of grain morphology by scanning a sample of grains using X-ray tomography at different stages of the test. Both experimental campaigns show the weakness of sharp asperities, especially on edges and vertexes.A model in two phases is proposed, accounting for a first phase of fast and aggressive degradation due to the high stress at the contact interface and a more stable second phase with a lower wear rate. A critical stress is identified as a threshold between phases. This model is then applied at each individual contact on the numerical simulations, resulting in a first approach of the production curve of fine particles within the track.Pour voies ferrées à grandes vitesses (LGV, Lignes à Grande Vitesse), la durabilité des performances du ballast de chemin de fer n’est pas aussi importante qu’attendu. Le comportement mécanique de cette couche granulaire mince dépend fortement de la forme, la taille et la minéralogie des grains. Sur les LGV, les grains s’usent plus vite qu’attendu, essentiellement à cause de l’accumulation des opérations de maintenance appelées bourrage. Une conséquence à cela est un renouvellement complet du ballast avec une fréquence largement supérieure à ce qui était initialement prévu à la création de ces lignes.Soumis à des contraintes dynamiques combinées (trafic ferroviaire et des opérations de bourrage), les grains de ballast se dégradent par fragmentation et par attrition aux contacts. Les conséquences directes de cette dégradation progressive sont l’évolution de la taille et de la forme des grains. La courbe granulométrique est alors translatée vers les petits éléments, avec une présence notable de particules très fines résultant de l’usure des grains. De plus, l’angularité des grains est progressivement diminuée. Au-delà d’un certain temps, le cumul de dégradation se traduit par une chute des performances mécaniques du ballast. Le ballast ne remplit plus efficacement ses fonctions. La résistance latérale de la voie est réduite, limitant ainsi la répartition des contraintes sur la plateforme et l’ancrage des traverses. La présence excessive de fines rend le bourrage inefficace et diminue la perméabilité de la voie. Par conséquent, pour trouver des solutions optimales pour prolonger la durée de vie du ballast, il est nécessaire d’abord de bien comprendre les origines et mécanismes menant à l’usure des grains, pour finalement construire un modèle prédictif de dégradation.La dégradation des interfaces au contact génère de particules fines. La quantité de fines produite, laquelle dépend des conditions de chargement, est classiquement prédite par l’équation d’Archard. Ce modèle part du principe que le volume d’usure généré est proportionnel à la force normale et au déplacement relatif entre les surfaces en contact. La simulation numérique par éléments discrets (NSCD) d’une portion de voie de chemin de fer soumis à un chargement cyclique est un outil nécessaire pour réaliser la transition entre l’échelle de la voie et l’échelle du contact, fournissant les informations sur le ballast en tant que couche granulaire, depuis son comportement global jusqu’aux forces de contact et les déplacements relatifs entre les grains. Les contacts montrant un grand potentiel de génération de fines (selon le modèle d’Archard) sont identifiés et reproduits expérimentalement avec des essais de cisaillement entre deux grains. Parallèlement, l’essai d’attrition Micro-Deval est utilisé pour relier les résultats numériques et expérimentaux, et ainsi valider le modèle d’Archard, et pour suivre l’évolution de la forme des grains avec l’aide des scans d’un échantillon de grains par tomographie RX à différents états d’usure. Les deux campagnes d’essais montrent la faiblesse des aspérités les plus aiguisées, dont spécialement celles sur les arêtes et sommets.Un modèle prédictif d’usure en deux phases est donc proposé. La première phase décrit une usure rapide due aux fortes contraintes normales à l’interface de contact, et la deuxième phase décrit un taux d’usure plus modéré. Une contrainte seuil permet d’identifier clairement le passage d’une phase à une autre. Sur la base des déplacements relatifs intergranulaires observés dans la simulation numérique discrète, ce modèle est appliqué pour chaque contact dont l’histoire de chargement est variable. Une estimation de la courbe de génération de fines dans la voie est ainsi proposée

El finançament de les grans obres d'infraestructures ferroviàries: El cas de la Línia 9

Català: La Línia 9 del metro de Barcelona representa el projecte més ambiciós dut a terme per la ciutat des dels Jocs Olímpics de 1992. Un cop construïda passarà a ser la línia de metro més llarga d'Europa, fet que juntament amb la tecnologia innovadora que fa de la L9 una de les línies més automatitzades del món, fan d'aquest projecte una referència en el sector. Per altra banda, la mala planificació, la desconeixença del subsòl de Barcelona i la multitud de problemes de diversa índole que ha anat patint la construcció han encarit el projecte fins al punt de triplicar el pressupost previst inicialment. A més, la situació de crisi econòmica actual accentua la manca de recursos de l'Administració i situa el projecte en un punt indefinit respecte la seva finalització. Aquesta tesina pretén analitzar la L9 des d'un punt de vista econòmic - financer i investigar com s'acostumen a finançar aquest tipus d'infraestructures per tal de poder valorar adequadament els procediments seguits i la situació actual de la línia. Per fer-ho, en primer lloc es descriu l'evolució a nivell financer que ha patit la L9 des del seu naixement, amb l'objectiu de donar resposta al perquè dels problemes. També es fa un resum del contracte concessional que s'aplica a les estacions de bona part de la línia. Per altra banda, s'estableix el marc conceptual i legal que engloba els diferents models de finançament existents i s'estudien casos concrets de línies urbanes al món per veure com han viscut les seves experiències amb els diferents models i com, en alguns casos, s'han buscat sistemes alternatius per tal de donar solució al finançament. Posteriorment s'estudia l'aplicabilitat dels diferents models al cas de la L9 així com altres idees per obtenir recursos addicionals. D'aquesta manera s'intenta buscar la millor solució per poder pagar la L9 o, si més no, imaginar com es podria haver pagat si s'hagués planejat amb més temps. Per últim es planteja la viabilitat de la inversió que representa la L9 analitzant els costos que suposa per quilòmetre i per nombre d'usuaris, en comparació amb altres línies de metro. Es busca, a més, quin és el benefici social que hauria d'anar associat a la nova infraestructura per tal de justificar la inversió. Finalment, s'ha trobat convenient analitzar també el cost que suposen les concessions en concepte d'interessos

X-ray CT analysis of the evolution of ballast grain morphology along a Micro-Deval test: key role of the asperity scale

International audienc

Wear of sharp aggregates in a rotating drum

International audienceAggregates constituting ballast layer wear due to the continuous passage of trains and during the necessary maintenance operations of the track. In order to develop efficient solutions for ballasted tracks design and maintenance, a proper knowledge of the degradation laws of ballast grains is needed. In tribology, the amount of wear due to friction when two surfaces are in contact is classically predicted by Archard’s equation. However, due to the continuous evolution of grain angularity and roughness, at the macro-scale wear coefficient cannot be assumed to remain constant, but will depend on the state of degradation of the grain surface. In order to adjust the model to this particular case, the Micro-Deval Attrition test is used. The rotating drum is stopped at intermediate stages and the amount of generated fine particles is measured. Thus the curve of mass loss along time is built. These results are then linked to Archard’s model using the values of contact forces and relative displacements extracted from discrete element simulations. Finally, a morphology analysis is performed tracking shape and roughness parameters at different stages of degradation using X-ray tomography and a laser profilometer

Wear of sharp aggregates in a rotating drum

Aggregates constituting ballast layer wear due to the continuous passage of trains and during the necessary maintenance operations of the track. In order to develop efficient solutions for ballasted tracks design and maintenance, a proper knowledge of the degradation laws of ballast grains is needed. In tribology, the amount of wear due to friction when two surfaces are in contact is classically predicted by Archard’s equation. However, due to the continuous evolution of grain angularity and roughness, at the macro-scale wear coefficient cannot be assumed to remain constant, but will depend on the state of degradation of the grain surface. In order to adjust the model to this particular case, the Micro-Deval Attrition test is used. The rotating drum is stopped at intermediate stages and the amount of generated fine particles is measured. Thus the curve of mass loss along time is built. These results are then linked to Archard’s model using the values of contact forces and relative displacements extracted from discrete element simulations. Finally, a morphology analysis is performed tracking shape and roughness parameters at different stages of degradation using X-ray tomography and a laser profilometer