Levantamiento de balasto en las líneas de ferrocarril de alta velocidad

Resumen

El presente documento corresponde a la Tesis Doctoral titulada 'Levantamiento de balasto en las líneas de ferrocarril de alta velocidad', y ha sido desarrollada dentro de un programa de investigación en el que participa el Instituto Universitario de Microgravedad "Ignacio Da Riva" de la Universidad Politécnica de Madrid (IDR/UPM) en colaboración con diversas instituciones. El objetivo de esta Tesis Doctoral es el estudio del problema de levantamiento de balasto, que es un fenómeno que acontece a lo largo de las líneas ferroviarias al paso de trenes a alta velocidad, y que impone una limitación en la velocidad máxima de operación de los mismos. Con objeto de conseguir una visión adecuada de este problema multidisciplinar se ha tenido en cuenta una amplia fenomenología en el momento de revisar la bibliografía, ya sea aerodinámica, geodinámica, o estructural del terreno. Se ha desarrollado un modelo matemático sobre el inicio del movimiento de una piedra, que se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal. Se han planteado las ecuaciones que describen el problema, las condiciones para que se produzcan el inicio y el mantenimiento del movimiento cuando la corriente incidente fluctúa (como primera aproximación se considera una fluctuación sinusoidal), buscando soluciones para movimientos de pequeña amplitud, en donde hay que tener en cuenta también las condiciones iniciales. Se ha encontrado que, dependiendo de los valores de los parámetros, hay un valor límite del ángulo de la línea de momento nulo de la piedra con la dirección de la corriente para el que se produce el paso de una oscilación, o de una disminución del ángulo de ataque, a un aumento divergente del mismo. Se ha diseñado, construido, puesto a punto y caracterizado un túnel aerodinámico con la capacidad de generar ráfagas. Se han realizado ensayos en dicho túnel para estudiar el levantamiento de varios modelos de piedra, comparando los resultados experimentales con las predicciones del modelo teórico, con el objetivo de comprobar la validez del modelo, y de mostrar la influencia de los parámetros más relevantes de la configuración. Se han realizan ensayos sobre el terreno con el objetivo de conocer cuáles son las condiciones reales en las que se encuentra el balasto, tanto las condiciones aerodinámicas como mecánicas. Se han medido presiones sobre un obstáculo y aceleraciones sobre la traviesa. Utilizando los datos de los ensayos, se ha hecho un estudio de valores extremos.