Modelado de la interacción entre pantógrafo y catenaria rígida con técnicas de elementos finitos y validación con ensayos modales experimentales

Abstract

El trabajo de la presente tesis se enmarca en el sector ferroviario. Desde su invención, el ferrocarril trajo cambios importantes en las costumbres de las sociedades. A día de hoy, el ferrocarril tiene además un papel significativo en las políticas sociales, económicas, energéticas, etc. de todas las sociedades modernas. En la actualidad, una de las soluciones más habituales para generar la tracción en los ferrocarriles es mediante motores eléctricos. De todos los sistemas de alimentación eléctrica de trenes existentes, este trabajo se centra en la catenaria rígida. Este sistema está actualmente en expansión, siendo muy valorado por los administradores ferroviarios, pues presenta algunas ventajas frente a los sistemas convencionales, como es el caso de la catenaria flexible. A pesar de sus cualidades, la alimentación mediante catenaria rígida aún no está lo suficientemente desarrollada, pues tiene pendiente mejorar algunos aspectos técnicos relevantes que permitan proporcionar un mejor funcionamiento. Uno de estos aspectos clave es la pobre transmisión de corriente y los problemas de desgaste prematuro en los materiales de contacto que se generan al aumentar la velocidad de explotación de los ferrocarriles. Esta tesis se propone como objetivo ampliar el conocimiento acerca de la interacción entre pantógrafo y catenaria rígida con el fin de mejorar la transmisión de corriente y reducir los futuros desgastes de los materiales en contacto. Para alcanzar este objetivo se considera necesario disponer de modelos matemáticos validados de catenaria rígida y pantógrafo que permitan simular el comportamiento de la interacción en un amplio rango de configuraciones típicas de operación de este tipo de instalaciones.