Diseño y desarrollo de dispositivo para la medición del desgaste en frotadores de pantógrafo

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado presenta el diseño y desarrollo de un nuevo dispositivo mecánico destinado a la medición del desgaste producido en los frotadores de grafito de los pantógrafos ferroviarios, más concretamente para este caso, en los pantógrafos de los trenes de Metro Málaga. El objetivo principal es realizar una mejora del prototipo existente del que se parte y proporcionar un diseño final y funcional de este, el cual permita realizar una medida del desgaste de manera sencilla a la vez que precisa, evitando para esto la intrusión del error humano al manipular el aparato. Para la realización de la medida se utilizan dos encoders incrementales, cuya combinación de medidas permite registrar el perfil de desgaste del patín. En este proyecto se ha rediseñado por completo la estructura del sistema de medición, permitiendo su fijación estable al patín del pantógrafo y facilitando su desplazamiento de forma controlada. El nuevo diseño ha sido optimizado para su fabricación mediante impresión 3D, garantizando un montaje sencillo y un uso más fiable en condiciones reales de trabajo. Se mantiene la compatibilidad total con el sistema electrónico y de adquisición de datos que incorpora el prototipo inicial, centrándose así el trabajo en la mejora del soporte mecánico. Los resultados obtenidos evidencian una mejora significativa en la estabilidad del dispositivo durante el uso, minimizando el margen de error asociado a la intervención del operario.

This Final Degree Project presents the design and development of a new mechanical device intended for measuring the wear produced on the graphite contact strips of railway pantographs, specifically for this case, on the pantographs used by Metro Málaga trains. The main objective is to improve the existing prototype and deliver a final, functional design that enables simple yet accurate measurement of wear, minimizing human error during device handling. The measurement process is based on two incremental encoders, whose combined readings allow the wear profile of the contact strip to be recorded. In this project, the mechanical structure of the measurement system has been completely redesigned to allow stable attachment to the pantograph strip and enable controlled displacement along it. The new design has been optimized for 3D printing, ensuring easy assembly and more reliable use under real working conditions. Full compatibility with the electronic and data acquisition system of the initial prototype has been maintained, allowing the work to focus exclusively on improving the mechanical support. The results obtained demonstrate a significant improvement in the device’s stability during use, effectively reducing the margin of error associated with manual operation.