Deteccion y caracterizacion de planos en la superficie de rodadura de las ruedas de un tren mediante el analisis de la vibracion generada por el contacto rueda-carril
- Autores: Elkin Gregorio Flórez Serrano
- Directores de la Tesis: Salvador Cardona i Foix (dir. tes.), Lluisa Jordi Nebot (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Luis San Román García (presid.), Jordi Martínez Miralles (secret.), Francesc Ferrando Piera (voc.), Guillermo Reyes Pozo (voc.), María Antonia de los Santos i López (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La industria del transporte ferroviario busca constantemente mejorar la calidad y la seguridad del servicio prestado, tanto para el usuario como para el entorno. El buen funcionamiento de los elementos mecánicos en los trenes es primordial para alcanzar al máximo estos dos factores. Las fallas o defectos más importantes que se presentan en los trenes son la presencia de irregularidades sobre la superficie de las ruedas, principalmente la aparición de planos en las mismas. Éstos generan vibraciones de tipo impulsivo que disminuyen los factores antes mencionados y que además afectan a las condiciones ambientales aumento de las vibraciones y el ruido del entorno por donde se mueve el tren. Por lo tanto, desarrollar un estudio que permita detectar y caracterizar este tipo de fallas es hoy en día de gran importancia para las empresas explotadoras del transporte ferroviario que deben realizar el mantenimiento del material móvil.
El objetivo de la presente tesis es, principalmente, determinar la presencia, características y tendencia de planos en la superficie de rodadura de las ruedas de un tren mediante el análisis de vibraciones. Se utilizan, para ello, los registros de la vibración generada al paso de un tren y adquiridas mediante acelerómetros ubicados en un punto fijo de uno de los carriles de la vía por donde circulan los trenes de la Línea 3 pertenecientes al Ferrocarril Metropolitano de Barcelona, S. A. (FCMB).
En el desarrollo experimental de la tesis se realiza la adquisición de las señales que registran la vibración al paso de cada uno de los trenes que circulan por la Línea 3 del FCMB. Para ello se utiliza un sistema, formado por dos acelerómetros y un sensor extensiométrico, ubicado en un punto fijo de la vía entre las estaciones de Palau Reial y Zona Universitària.
Después de adquiridas las señales que registran la vibración generada por el contacto rueda-carril, éstas son analizadas en el dominio temporal, el dominio frecuencial y el dominio conjunto tiempo-frecuencia.
En el dominio temporal, se determina el valor eficaz móvil y la energía de la señal alrededor de un instante fijo lo que permite determinar la presencia de planos en las ruedas del tren. Además, después de identificar la presencia de un plano en alguna de las ruedas del tren, se caracteriza la forma como la fuente de vibración que genera el contacto plano-carril se propaga a lo largo del carril. Ésto permite caracterizar la severidad del plano sin importar la distancia respecto al punto de medida donde el contacto plano-carril se presenta.
En el dominio frecuencial se calculan los espectros de energía EE tanto de las señales que registran el paso de los trenes que no presentan planos como de los que sí lo hacen. De esta forma se identifican patrones que permitan diferenciar unos de otros. Para una caracterización más exacta, mediante el uso de este dominio, se calculan los EE de los tramos de señal que registran el paso de cada una de las ruedas de los trenes.
Finalmente, en el análisis de las señales utilizando el dominio conjunto tiempo-frecuencia, se utilizan la transformada de Fourier en tiempos cortos STFT y la transformada wavelet continua CWT. Para ambas transformadas se identifican sus principales parámetros de cálculo con el fin de determinar y caracterizar planos en las ruedas del tren de una forma más eficiente.
