Contribuciones al estudio de los fenómenos aerodinámicos en trenes de alta velocidad

Abstract

El desarrollo y expansión de las líneas de tren de alta velocidad en los últimos años ha generado nuevas incertidumbres y desafíos. Debido a las altas velocidades de circulación, los aspectos aerodinámicos se han vuelto cruciales en la etapa de diseño tanto de los vehículos como de la infraestructura ferroviaria. A esto se le suma el desarrollo de los recursos computacionales y los métodos de cálculo, que hacen que el estudio a través de simulaciones aparezca como una alternativa a los costosos ensayos experimentales. Por ello, este trabajo tiene como objetivo analizar las técnicas de simulación aerodinámica de trenes de alta velocidad existentes, así como desarrollar y proponer soluciones a problemas poco abordados hasta el momento. Entre estos aspectos se encuentra el cálculo de la resistencia aerodinámica total, la evaluación de los apartados de la normativa referentes a cargas aerodinámicas y el estudio del vuelo de balasto, fenómeno ligado a la aerodinámica del tren por el cual se generan las fuerzas suficientes para elevar elementos discretos del lecho sólido existente en la vía.

O desenrolo e expansión das liñas de tren de alta velocidade nos últimos anos xerou novas incertidumes e desafíos. Por mor das altas velocidades de circulación, os aspectos aerodinámicos volvéronse cruciais na etapa de deseño tanto dos vehículos como da infraestrutura ferroviaria. A isto súmase o desenvolvemento dos recursos computacionais e dos método de cálculo, que fan que o estudo a través de simulacións aparezan como unha alternativa ós custosos ensaios experimentais. Por isto todo, este traballo ten como obxectivo analizar as técnicas de simulación aerodinámica de trens de alta velocidade existentes, así como desenvolver e propor solucións a problemas pouco abordados ata o momento. Entre estes aspectos encóntrase o cálculo da resistencia aerodinámica total, a evaluación dos apartados da normativa referentes a cargas aerodinámicas e o estudo do voo de balasto, fenómeno ligado á aerodinámica do tren polo cal se xeran as forzas necesarias para elevar elementos discretos do leito sólido existente na vía.

The development and expansion of the high speed lines in the recent years has generated new questions and goals. Due to the high driving speeds, the aerodynamic aspects have become crucial in the design stage, both of the vehicles and the railway infrastructure. In addition, the improvement of the computational resources and the calculation methods makes the study through simulations an alternative to the expensive experimental tests. For this reason, the purpose of this work is to analyse the existing techniques of simulation of high speed trains and also develop and propose solutions to other less addressed problems. These are aspects like the measurement of the total drag resistance, the evaluation of the sections of the normative relative to the aerodynamics and the study of flying ballast, a phenomenon linked to the train aerodynamics based on the generation of lift forces that elevate discrete elements of the solid bed of the track.