Estudio de la interacción dinámica vehículo puente en trenes de alta velocidad

RAUL RITTA; BRUNO A. ROCCIA; JOSÉ ESTUARDI

Santiago del Estero

Congreso; V Congreso Argentino de Ingeniería Mecánica - CAIM 2016; 2016

FODAMI - Universidad Nacional de Santiago del Estero

Desde la puesta en funcionamiento del primer tren japonés de alta velocidad en 1964, este medio de transporte gana creciente competitividad uniendo las grandes ciudades en distintos países del mundo. La rápida expansión de los trenes de alta velocidad en las últimas dos décadas generó un auge en investigación de problemas que involucran cargas en movimiento e interacción dinámica vehículo-puente. Actualmente representa una disciplina especial dentro del amplio campo de la dinámica estructural.Se presenta un modelo dinámico 2D simplificado para estudiar la interacción entre un vehículo y la estructura del puente por el que se desplaza. El sistema vehículo-puente se modela como una colección de cuerpos rígidos, partículas y cuerpos deformables conectados entre sí rígidamente o por conectores flexibles, mientras que el puente es representado por una viga de Euler-Bernoulli/Rayleigh.Las ecuaciones de movimiento que gobiernan la evolución espacio-temporal del sistema vehículo-puente son resueltas mediante dos técnicas: En la primera, basada en un enfoque multicuerpo, se derivan las ecuaciones mediante un enfoque energético. Las ecuaciones resultantes obtenidas mediante este enfoque son del tipo diferenciales-algebraicas (DAEs) de índice 3. La integración se realiza en forma numérica en el dominio del tiempo mediante el procedimiento ODE45 disponible en MATLAB®. En la segunda técnica, se emplea la discretización espacial basada en ElementosFinitos y el concepto de fuerzas de contacto, utilizando un esquema de diferencia finita de Newmark para la integración de las ecuaciones de movimiento.Las técnicas citadas se aplican a un caso sencillo de estudio, citado anteriormente en la bibliografía. Las experiencias y resultados obtenidos permiten contrastar las ventajas y desventajas de ambos procedimientos, teniendo además en cuenta la necesidad de considerar en el futuro modelos de complejidad creciente, que describan con mayor grado de precisión la respuesta del sistema acoplado.