memoria técnica - ave serie 100

8/19/2019 Memoria Técnica - Ave Serie 100

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Memoria Técnica: AVE Serie 100

Ingeniería ferroviaria

Curso 2014-2015

100293135 Jesús Pavón de la Torre

100291858 Andrés Riofrío Aparicio

100285425 Rafael Camacho Puig

100293103 Alejando López de Pedro


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AVE serie 100 Mayo 2015

Tabla de contenido

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2

Tabla de contenido 1. Introducción .......................................................................................................................... 5

2. Especificaciones técnicas ...................................................................................................... 6

3. Resistencias ........................................................................................................................... 9

3.1. Resistencia al avance en recta ...................................................................................... 9

3.2. Resistencia al avance en curva .................................................................................... 10

3.3. Resistencia gravitatoria ............................................................................................... 10

3.4. Resistencia total .......................................................................................................... 10

4. Tracción ............................................................................................................................... 12

4.1. Fuerza Adherente ........................................................................................................ 124.2. Curva esfuerzo tractor – velocidad ............................................................................. 13

4.3. Curva Par – Velocidad de giro ..................................................................................... 14

4.4. Velocidad Crítica .......................................................................................................... 15

4.5. Velocidad de régimen ................................................................................................. 15

4.6. Esfuerzo de Tracción Neto (ETN) ................................................................................. 16

4.7. Capacidad de Arrastre (CA) ......................................................................................... 17

4.8. Rampa máxima ............................................................................................................ 17

4.9. Aceleración residual .................................................................................................... 18

5. Frenado ............................................................................................................................... 19

5.1. Coeficiente Peso – Freno ............................................................................................. 19

5.2. Comportamiento de frenado ...................................................................................... 20

5.2.1. Comportamiento en la sección 1 ........................................................................ 20

5.2.2. Comportamiento en la sección 2 ........................................................................ 21

5.3. Fuerza de frenado ....................................................................................................... 22

5.4. Distancia de parada ..................................................................................................... 22

6. Circulación en curva ............................................................................................................ 24

7. Descarrilamiento ................................................................................................................. 25

7.1. Teoría de Nadal ........................................................................................................... 25

7.2. Teoría de Laffite .......................................................................................................... 26

8. Referencias .......................................................................................................................... 27

Anexo A ....................................................................................................................................... 28

Anexo B ....................................................................................................................................... 30

Anexo C ....................................................................................................................................... 31


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Índice de figuras

Índice de figuras

Figura 1. AVE Serie 100 [1] ............................................................................................................ 5

Figura 2. Configuración del Ave Serie 100 .................................................................................... 6Figura 3. Resistencia al avance en recta – velocidad .................................................................... 9

Figura 4. Resistencia total en el tramo más desfavorable – velocidad ........................................ 11

Figura 5.Curva fuerza de adherencia – velocidad ....................................................................... 12

Figura 6. Esfuerzo tractor - velocidad de circulación .................................................................. 13

Figura 7. Par disponible - Régimen de giro ................................................................................. 14

Figura 8 Velocidad crítica ............................................................................................................ 15

Figura 9. Velocidad de régimen ................................................................................................... 16

Figura 10. Secciones de cálculo de esfuerzos de gancho. ........................................................... 20

Figura 11. Diagrama de fuerzas en la rueda ................................................................................ 25


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Índice de tablas

Índice de tablas

Tabla 1. Especificaciones técnicas ................................................................................................. 6

Tabla 2. Pesos y dimensiones ........................................................................................................ 7Tabla 3. Especificaciones del trayecto........................................................................................... 8

Tabla 4. Resistencias ................................................................................................................... 28

Tabla 5. Esfuerzo tractor – Velocidad de circulación .................................................................. 30

Tabla 6. Par disponible – Régimen de giro. ................................................................................. 31


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Introducción

1. Introducción

El objetivo de este informe se centra en la realización de un análisis de un tren de alta velocidad

AVE S100 (ver Figura 1).

Dicho vehículo ferroviario tiene como función el transporte masivo de personas a alta velocidad.

Según la Unión Europea, se entiende como alta velocidad a aquellos vehículos capaces de

alcanzar velocidades de 250 km/h.

Figura 1. AVE Serie 100 [1]


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Especificaciones Técnicas

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2. Especificaciones técnicas

El Vehículo ferroviario AVE S100 consta de dos cabezas motrices y 8 coches distribuidos según

se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Configuración del Ave Serie 100

Las características del vehículo ferroviario se muestran en las Tablas 1 y 2. Este vehículo se utiliza

en la actualidad en el trayecto Madrid - Sevilla. Las características del trayecto se encuentran en

la Tabla 3.

Tabla 1. Especificaciones técnicas [2]

Parámetro Unidades Valor Tipo

Ancho de vía europeo (UIC) mm 1435 UIC

Tracción Eléctrica

Potencia total kW 8800

Número de motores 8 Trifásicos síncronos auto pilotados

Relación de transmisión

2,32Bogies 13

Distancia entre bogies m 3

Freno neumáticoFreno de disco con dos pastillas

por eje

Freno eléctrico Recuperación y reostático

Pastillas de freno 80

Coeficiente de fricción de la

pastilla de freno ( ) 0,20Coeficiente peso-freno de

la locomotora ( ′ ) 0,65Coeficiente peso-freno del

coche ( ′ ) 0,70Esfuerzo tractor máximo kN 220

Velocidad máxima km/h 300 Ancho UIC

Revoluciones máximas rpm 4000


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7

Locomotoras 2

Coches 8

Ejes motores 8

Número de ejes en el tren 40

Sentido de la marcha Bidireccional ("push-pull")

Plazas 329 Total

Constantes de la ecuación

de Davis

daN/t 0,603 a

daN/(t·km/h) 0,008 b

daN/(t·(km/h)2) 0,00012 c

Coeficiente de masas

rotativas 1,1

Tabla 2. Pesos y dimensiones [3]


Masa del tren t392,6 Vacío

421,5 En orden de macha

Masa de la locomotora t 68,8

Masa del coche t 31,875

Peso por eje motor t 17,2

Longitud del tren m 200,15

Longitud de la cabeza motriz m 22,130

Anchura de la cabeza motriz m 2,814

Altura de la cabeza motriz m 3,89

Longitud de los coches m 18,700 Intermedios21,845 Extremos

Altura de los coches m 4,28

Anchura de los coches m 2,904

Radio de rueda mm 920

Angulo de la pestaña de la rueda o 60 Angulo de ataque de la rueda o 2


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8

Tabla 3. Especificaciones del trayecto [2]


Línea km 471,8 AVE Madrid - Sevilla

Velocidad máxima admisible km/h 300

Longitud túneles m 16030

Longitud viaductos m 9845

Electrificación kV 25 50 Hz CA

Rampa máxima mm/m 13,25

Altura de peralte máxima mm 200Radio mínimo de curva m 2300

Coeficiente de fricción de la vía 0,25Gravedad m/s2 9,81Factor túnel 2


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Resistencias

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9

3. Resistencias

En este capítulo se calculan las resistencias que se oponen al movimiento del vehículo

ferroviario.

3.1.

Resistencia al avance en recta

La resistencia al avance en recta, ,, se calcula mediante la ecuación de Davis [4]:, = ∙ ∙ · ∙ ( 1 )

Donde:

- es una constante. Su valor es 0,603 daN/t (ver Tabla 1).- es una constante. Su valor es 0,008 daN/(t·km/h) (ver tabla 1).

- es una constante. Su valor es 0,00012 daN/[t·(km/h)2] (ver tabla 1).- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).- es la velocidad del vehículo ferroviario en km/h.- es el factor de corrección en túnel. Su valor es 2 en caso de circular por un

túnel ó 1 si se trata de circulación en el exterior (ver Tabla 3).

Los valores de la resistencia al avance en función de la velocidad de la figura 3 se muestran en

el Anexo A.

Figura 3. Resistencia al avance en recta – velocidad

0

20

40

60

80

100

120

0 4 0

8 0

1 2

0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2

0

3 6 0

4 0 0

R a , r

( k N )

V (km/h)


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Resistencias

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1

3.2.

Resistencia al avance en curva

La resistencia al avance en curva, ,, se debe al efecto del rozamiento de las pestañas de larueda sobre el carril, siendo más pronunciada el rozamiento de la rueda externa. El cálculo sedetermina mediante la siguiente expresión [4]:

, = · 500 · ( 2 )Donde:

- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).

- es el radio mínimo de la curva. Su valor es de 2300 metros (ver Tabla 3).

- es el ancho de vía. Se corresponde con el ancho de vía europeo con un valor de

1435 mm (ver Tabla 1).

Por tanto,

, = 1,289 3.3. Resistencia gravitatoria

La resistencia gravitatoria, ,, es la fuerza que se opone al movimiento debido a la acción dela gravedad cuando el vehículo ferroviario se encuentra en una pendiente. Se calcula mediante

la siguiente expresión [4]:

, = ∙ · ( 3 )Donde:

- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).- es la aceleración de la gravedad. Su valor es 9,81 m/s2 (ver Tabla 3).- es el valor de la pendiente máxima. Tiene un valor de 13,25 mm/m (ver Tabla 3).

Por tanto,

, = 54,788 3.4. Resistencia total

La resistencia total, , se calcula con la siguiente expresión [4]:

= , , , ( 4 )Donde:

- , es la resistencia al avance en recta (ver Sección 3.1).

-

, es la resistencia al avance en curva (ver Sección 3.2).

- , es la resistencia gravitatoria (ver Sección 3.3).


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Resistencias

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En la Figura 4 se muestra la evolución de la resistencia total al avance en el tramo más

desfavorable del trayecto, que es recto y tiene una pendiente de 13,25 mm/m (ver Tabla 3). Los

valores para cada velocidad se muestran en el Anexo A.

Figura 4. Resistencia total en el tramo más desfavorable– velocidad

.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 4 0

8 0

1 2

0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2

0

3 6 0

4 0 0

t

( k N )

V (km/h)


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Tracción

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4. Tracción

En este capítulo se calculan las prestaciones del vehículo ferroviario relacionadas con el esfuerzo

de tracción.

4.1.

Fuerza Adherente

La fuerza adherente, , se calcula mediante la siguiente expresión [4]:

= · · ( 5 )

Donde:

- es el coeficiente de rozamiento de la vía. Su valor es de 0,25 para 0 km/h (ver

Tabla 3). Evoluciona con la velocidad según la expresión de Parodi-Tetrel [5]:

= 0,2510,01· ( 6 )

Donde:

o es la velocidad de circulación en km/h.

-

es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).

- es la aceleración de la gravedad. Su valor es 9,81 m/s2 (ver Tabla 3).

Los valores para la fuerza de adherencia en función de la velocidad se muestran en la figura 5.

Figura 5.Curva fuerza de adherencia – velocidad

0

200

400

600

800

1000

1200

0 4 0

8 0

1 2

0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2

0

3 6 0

4 0 0

F a d h

( k N )

V (km/h)


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Tracción

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13

4.2.

Curva esfuerzo tractor – velocidad

El valor del esfuerzo tractor, , se determina mediante la siguiente expresión [4]:

= min á, ( 7 )Donde:

- á es el esfuerzo de tracción máximo del vehículo, que viene dado por elesfuerzo en llanta en el arranque, de valor 220 kN (ver Tabla 1).

- , en kN, es el esfuerzo de tracción debido a la potencia, variable en función dela velocidad del vehículo, calculado como [4]:

= ( 8 )Donde:

o es la potencia, de valor de 8800 kW (ver Tabla 1).o es la velocidad del vehículo, en m/s.

De los valores que se encuentran en el Anexo B, se obtiene la gráfica representada en la Figura

6. El esfuerzo tractor está limitado en todo momento por la fuerza adherente (ver sección 4.1).

Al no alcanzarse nunca este valor se aprovecha todo el esfuerzo tractor que es capaz de producirel motor.

Figura 6. Esfuerzo tractor - velocidad de circulación

0

50

100

150

200

250

0 2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

1 4 0

1 6 0

1 8 0

2 0 0

2 2 0

2 4 0

2 6 0

2 8 0

3 0 0

F t ( k N )

V (km/h)


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Tracción

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4.4.

Velocidad Crítica

La velocidad crítica es aquella a la que deja de producirse el deslizamiento de las ruedas con el

raíl. Se obtiene mediante la intersección de la curva de esfuerzo tractor (ver figura 6) con la dela fuerza de adherencia en función de la velocidad (ver figura 5) [4].

Figura 8 Velocidad crítica

En la figura 8 se muestran las dos curvas mencionadas. Como se puede observar, el esfuerzotractor máximo disponible se encuentra en todo momento por debajo de la fuerza deadherencia máxima. Esta situación garantiza que en ningún momento se produce eldeslizamiento de las ruedas del vehículo ferroviario y por tanto que no exista velocidad crítica.

4.5.

Velocidad de régimen

La velocidad de régimen es la máxima velocidad que puede desarrollar el tren en el tramo más

desfavorable. En este caso se trata del tramo con mayor rampa (ver Tabla 3).

Se obtiene mediante la intersección de la curva del esfuerzo tractor (ver Figura 6) con la de la

resistencia en el tramo más desfavorable (ver Figura 4).Esta intersección se muestra en la Figura

9.

0

200

400

600

800

1000

1200

0 4 0

8 0

1 2

0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2

0

3 6 0

4 0 0

F u e r z a ( k

N )

Velocidad (km/h)

F.adh


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Tracción

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16

De este punto de intersección se obtiene el valor para la velocidad de régimen, é, siguiente:é = 285 /ℎ

Figura 9. Velocidad de régimen

4.6.

Esfuerzo de Tracción Neto (ETN)

Se define como Esfuerzo de Tracción Neto (ETN) a la diferencia entre el esfuerzo máximo de

tracción que puede desarrollar el vehículo ferroviario y la resistencia de éste en recta y

horizontal [4]:

= , ( 12 )

Donde:

- es el esfuerzo de tractor desarrollado para una velocidad de 300 km/h. Tiene un

valor de 105,60 kN (ver Anexo B).

- , es la resistencia del vehículo ferroviario en recta y horizontal. Tiene un valor de

58,180 kN para una velocidad de 300 km/h (ver Anexo A).

Introduciendo estos valores en la expresión (12), se obtiene:

= 47,42

0

50

100

150

200

250

0 4 0

8 0

1 2

0

1 6 0

2 0 0

2 4 0

2 8 0

3 2

0

3 6 0

4 0 0

F u e r z a ( k N )

Velocidad (km/h)

En Rampa

Traccion


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Tracción

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4.7.

Capacidad de Arrastre (CA)

Se entiende por capacidad de arrastre o tracción a la máxima carga que se puede transportar

sin comprometer las prestaciones del vehículo ferroviario. Se calcula mediante la siguienteexpresión [4]:

= ,+,

( 13 )

Donde:

- , es la resistencia del vehículo ferroviario en recta y horizontal. Tiene un valor de

58,180 para la velocidad máxima del vehículo ferroviario, 300 km/h. (ver AnexoA).-

, es la resistencia gravitatoria del vehículo ferroviario. Para una pendiente, en eltramo más desfavorable, de 13,25 mm/m (ver Tabla 3) tiene un valor de 54,788 (ver Sección 3.3).

- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).

- es el Esfuerzo Tractor Neto. Tiene un valor de 47,42 kN (ver Sección 4.6).Introduciendo estos resultados en la ecuación (13) se obtiene:

= 176,93

4.8.

Rampa máxima

Para calcular la rampa máxima, , en la que puede arrancar el vehículo se utiliza la siguienteexpresión [4]:

= · · , · · 10− ( 14 )

Donde:

- es el esfuerzo de tracción para 0 km/h, de valor 220 kN (ver Tabla 1).- , es la resistencia al avance en recta para 0 km/h. Su valor es 2,54 kN (ver Anexo

A).- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).- es el coeficiente de masas rotativas, de valor 1,1 (ver Tabla 1).- es la aceleración del vehículo ferroviario en el instante estudiado. Su valor es nulo

al tratarse del arranque.

- es la aceleración de la gravedad. Su valor es 9,81 m/s2 (ver Tabla 3).Sustituyendo los valores indicados se obtiene en la expresión (14):

= 52,59 /

El valor obtenido es muy superior a la rampa máxima que se encuentra en el trayecto, de 13,25mm/m. Por lo tanto puede arrancar en cualquier punto del mismo.


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Tracción

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4.9.

Aceleración residual

La aceleración residual, , calculada en cm/s2 indica la máxima pendiente que puede subir elvehículo ferroviario manteniendo su velocidad constante. Para ello se utiliza la expresiónsiguiente [4]:

= , · ( 15 )

Donde:

- es el esfuerzo de tracción a la velocidad máxima del vehículo ferroviario, 300km/h, de valor 105,6 kN (ver Anexo B).

- , es la resistencia al avance en recta para 300 km/h. Su valores 58,17 kN (verAnexo A).

- es el coeficiente de masas rotativas, de valor 1,1 (ver Tabla 1).- es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).

Sustituyendo en (15) se obtiene:

= 0,1023 m = 10,23

Este valor indica que la pendiente máxima que puede superar el vehículo ferroviario,

manteniendo la velocidad máxima constante es de 10,23 mm/m.


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Frenado

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5. FrenadoEn este capítulo se calculan las prestaciones del vehículo ferroviario relacionadas con el esfuerzo

de frenado.

5.1.

Coeficiente Peso – Freno

El peso-freno de un vehículo se determina como el valor medio de la función del peso-freno

ficticio instantáneo entre la velocidad de circulación y la detención final del vehículo. Se calcula

a partir de la siguiente expresión [5]:

= ∑

( 16 )

Donde:

-

es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver Tabla2).- ∑ es el sumatorio de los pesos frenos ficticios de cada uno de los componentesdel vehículo ferroviario. Se calcula como:

= ′ · = · ′ · · ′ · ( 17 )

Donde:

o es el número de locomotoras en el vehículo ferroviario. En estacomposición se encuentran 2 locomotoras (ver Tabla 1).

o es el número de coches en el vehículo ferroviario. En estacomposición se encuentran 8 coches (ver Tabla 1).

o es el peso de la locomotora. Su valor es 68,8 t (ver Tabla 2).o es el peso de cada coche. Su valor es 31,875 t (ver Tabla 2).o ′ es el coeficiente peso-freno ficticio de la locomotora. Su valor es

0,65 (ver Tabla 1).

o ′ es el coeficiente peso-freno ficticio del coche. Su valor es 0,70(ver Tabla 1).

Por tanto,

= 267,92

Sustituyendo en la expresión (16):

= 0,64


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Frenado

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2

5.2.

Comportamiento de frenado

En este apartado se procede a calcular el comportamiento del vehículo ferroviario en frenada.

Para ello se determina el esfuerzo en gancho, , en cada una de las secciones que se indican enla Figura 10.

Figura 10. Secciones de cálculo de esfuerzos de gancho.

5.2.1.

Comportamiento en la sección 1

Para esta sección el esfuerzo en gancho se calcula como [4]:

= ( ,) · ( 18 )Donde:

- es el peso-freno ficticio para la locomotora. Se obtiene mediante la siguienteexpresión:

= ′ · ( 19 )

Donde:

o ′ es el coeficiente peso-freno ficticio de la locomotora. Su valor es0,65 (ver Tabla 1).

o es el peso de la locomotora. Su valor es 68,8 t (ver Tabla 2).

Sustituyendo se obtiene:

= 44,72

- es coeficiente de rozamiento entre la pastilla y el disco. Su valor es 0,2 (ver Tabla1).

- , es el peso-freno ficticio equivalente de la locomotora. Se determina como:

, = · ( 20 )Donde:

o es el coeficiente de frenada del vehículo ferroviario. Tiene unvalor de 0,64 (ver Sección 5.1).

o es el peso de la locomotora. Su valor es 68,8 t (ver Tabla 2).


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Frenado

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5.3.

Fuerza de frenado

La fuerza de frenado, , se determina mediante la siguiente expresión [4]:

= · · ( 24 )Donde:

- es el número de pastillas. Tiene un total de 80 pastillas, dos por disco de freno (verTabla 1).

- μz es coeficiente de rozamiento entre la pastilla y el disco. Tiene un valor de 0,2 (ver

Referencia).

- Q es el esfuerzo en la pastilla de freno. Se calcula como:

= · · ( 25 )Donde:

o λ Tre es el coeficiente peso-freno del vehículo ferroviario. Tiene unvalor de 0,64 (ver Sección 6.1).

o M es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (verTabla2).

o es la aceleración de la gravedad. Su valor es 9,81 m/s2 (ver Tabla 3).o

n es el número de pastillas. Tiene un total de 80 pastillas, dos por discode freno (ver Tabla 1).

Introduciendo estos parámetros en la ecuación (25) se obtiene un valor de:

= 33,04

Por tanto, la fuerza de frenado tiene un valor de:

= 528,64

5.4.

Distancia de parada

La distancia de parada se calcula mediante la expresión [5]:

=

2 · || ( 26 )


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Frenado

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Donde:

- es la velocidad máxima del vehículo ferroviario en m/s. Para 300 km/h, su valor

es 83,33 m/s (ver Tabla 1).

- es la deceleración provocada en el instante de accionamiento del freno. Se calculamediante la segunda ley de Newton:

= , · ( 27 )Donde:

o , es la resistencia del vehículo ferroviario en recta y horizontal. Tieneun valor de 58,180 kN para una velocidad de 300 km/h (ver Anexo A).

o es el coeficiente de masas rotativas del vehículo ferroviario. Tiene unvalor de 1,1 (ver Tabla 1).o es la masa total del vehículo ferroviario. Tiene un valor de 421,5 t (ver

Tabla2).

o es la fuerza de frenado. Su valor es 528,64 kN (ver Sección 6.3).Sustituyendo los valores en la expresión (27) se obtiene:

= 1,27 m/s Con estos valores, la distancia de parada del vehículo ferroviario es:

= 2743 m Este valor es inferior al máximo establecido por normativa para este tipo de vehículos [5]. Un

vehículo ferroviario que circula a 300 km/h debe ser capaz de detenerse en menos de 3650 m.


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Circulación en curva

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6. Circulación en curva

La aceleración sin compensar del vehículo ferroviario,

, se calcula, en el tramo más

desfavorable mediante la expresión [4]:

= · ℎ

( 28 )Donde:

- es el ancho de vía. Se corresponde con el ancho de vía europeo con un valor de1435 m (ver Tabla 1).

- es la aceleración de la gravedad. Su valor es 9,81 m/s2 (ver Tabla 3).- ℎ es la altura máxima de peralte. Su valor es 200mm (ver Tabla 3).- , es la resistencia del vehículo ferroviario en recta y horizontal. Tiene un valor de

58,180 kN para una velocidad de 300 km/h (ver Anexo A).

- es la velocidad máxima del vehículo ferroviario en m/s. Para 300 km/h, su valores 83,33 m/s (ver Tabla 1).

- es el radio mínimo de la curva. Su valor es de 2300 metros (ver Tabla 3).

Sustituyendo los valores en la expresión (28) se obtiene:

= 1,65 m/s Por normativa, el valor máximo para la aceleración sin compensar debe ser

1 m/s [5]. Como la

aceleración sin compensar del vehículo ferroviario es superior a este valor, el vehículo debe

reducir su velocidad de circulación.

Por tanto, a partir de la expresión (28), se puede despejar la velocidad de circulación

máxima,,, para una aceleración sin compensar de 1 m/s:, = 265 /ℎ


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Descarrilamiento

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7. Descarrilamiento

El coeficiente de descarrilamiento es un coeficiente de seguridad que establece el límite de

descarrilamiento de un vehículo ferroviario. Se calcula mediante la expresión [5]:

= ( 29 )

Donde:

- es el valor del empuje lateral en la pestaña de la rueda (ver Figura 11).- es el valor del peso del vehículo ferroviario en la rueda (ver Figura 11).

Figura 11. Diagrama de fuerzas en la rueda

Para realizar el cálculo de este coeficiente se pueden utilizar dos teorías: la teoría de Nadal y la

teoría de Laffite.

7.1.

Teoría de Nadal

La teoría de Nadal define el coeficiente de descarrilamiento, sin tener en cuenta el ángulo de

ataque de la rueda, como [6]:

= 1 · ( 30 )

Donde:

- es el ángulo de pestaña, de valor 60o (ver Tabla 2).- es el coeficiente de rozamiento entre la rueda y el carril. Su valor es 0,25 (ver Tabla

3).

Introduciendo los valores en la ecuación (30) se obtiene:


26/31


Descarrilamiento

Página

26

= 1,034 7.2.

Teoría de Laffite

La teoría de Laffite define el coeficiente de descarrilamiento como [5]:

= · cos 1 · cos ( 31 )

Donde:

- es el ángulo de pestaña, de valor 60o (ver Tabla 2).

- es el coeficiente de rozamiento entre la rueda y el carril. Su valor es 0,25 (ver Tabla3).

- es el ángulo que forma la dirección del esfuerzo de rozamiento con la vía. En la

práctica, se calcula directamente cos como:

cos = ℎ√ ℎ ( 32 )

Donde:

o ℎ tiene un valor de 9 mm, al tratarse de una rueda con un diámetroentre 840 y 2000 mm.

o se calcula mediante la expresión:

= 2 ℎ · · ( 33 )

Donde:

es el diámetro de la rueda, de valor 920 mm (ver Tabla 1). ℎ tiene un valor de 9 mm. es el ángulo de pestaña, de valor 60o (ver Tabla 2). es el ángulo de ataque, de valor 2o (ver Tabla 2).

Sustituyendo en las ecuaciones, se obtiene un valor para el coeficiente de descarrilamiento de:

= 1,35


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Referencias

Página

27

8. Referencias

[1]. AVE SERIE 100 – TESTERO DIFERENTE . (2013). Consultado el día 23 de Mayo de2014: https://juananvaztrenes.wordpress.com/2013/12/26/ave-serie-100-testero-

diferente-en-los/

[2]. González Fernández F.J., Fuentes Losa, J. (2006).”Ingeniería ferroviaria. (Unidad

didáctica)”.Madrid .UNED. (ISBN: 978-8436252934)

[3]. AVE SERIE 100. Consultado el día 2 de Mayo de 2014

http://www.renfe.com/viajeros/nuestros_trenes/aves100r_ficha.htmGarcía

[4]. Álvarez, A. (2010). “Dinámica de los trenes en alta velocidad: Documentos de

explotación técnica y económica de ferrocarriles” . Madrid. Fundación de losferrocarriles españoles. (ISBN: 978-84-89649-62-0)

[5]. Álvarez Mántaras, D. y Luque Rodríguez P. (2003). “ Ferrocarriles: Ingeniería e

inf raestructura de los transportes” . Oviedo. Universidad de Oviedo. (ISBN: 84-8317-

365-4)

[6] López Pita, A. (2010). ”Infraestructuras ferroviarias”. Barcelona. Universidad

Politécnica de Catalunya. (ISBN: 978-84-9880-435-5)

https://juananvaztrenes.wordpress.com/2013/12/26/ave-serie-100-testero-diferente-en-los/https://juananvaztrenes.wordpress.com/2013/12/26/ave-serie-100-testero-diferente-en-los/https://juananvaztrenes.wordpress.com/2013/12/26/ave-serie-100-testero-diferente-en-los/https://juananvaztrenes.wordpress.com/2013/12/26/ave-serie-100-testero-diferente-en-los/


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Anexos

Página

28

Anexo ATabla 4. Resistencias

/ , = , = , ,

= =

0 2,542 2,542 1,289 54,788 58,618 58,618

10 2,929 2,980 1,289 54,788 59,006 59,056

20 3,418 3,621 1,289 54,788 59,495 59,697

30 4,008 4,464 1,289 54,788 60,085 60,540

40 4,700 5,509 1,289 54,788 60,776 61,585

50 5,492 6,757 1,289 54,788 61,568 62,833

60 6,386 8,207 1,289 54,788 62,462 64,283

70 7,380 9,859 1,289 54,788 63,457 65,935

80 8,476 11,713 1,289 54,788 64,553 67,790

90 9,673 13,770 1,289 54,788 65,750 69,847

100 10,972 16,030 1,289 54,788 67,048 72,106

110 12,371 18,491 1,289 54,788 68,447 74,567

120 13,872 21,155 1,289 54,788 69,948 77,231

130 15,473 24,021 1,289 54,788 71,549 80,098

140 17,176 27,090 1,289 54,788 73,252 83,166

150 18,980 30,361 1,289 54,788 75,056 86,437

160 20,885 33,834 1,289 54,788 76,962 89,910

170 22,892 37,509 1,289 54,788 78,968 93,586

180 24,999 41,387 1,289 54,788 81,075 97,463

190 27,208 45,467 1,289 54,788 83,284 101,543


29/31


Anexos

Página

29

200 29,518 49,750 1,289 54,788 85,594 105,826

210 31,929 54,234 1,289 54,788 88,005 110,311

220 34,441 58,921 1,289 54,788 90,517 114,998

230 37,054 63,811 1,289 54,788 93,130 119,887

240 39,769 68,903 1,289 54,788 95,845 124,979

250 42,584 74,197 1,289 54,788 98,660 130,273

260 45,501 79,693 1,289 54,788 101,577 135,769

270 48,519 85,392 1,289 54,788 104,595 141,468

280 51,638 91,293 1,289 54,788 107,714 147,369

290 54,858 97,396 1,289 54,788 110,934 153,472

300 58,180 103,702 1,289 54,788 114,256 159,778

310 61,602 110,210 1,289 54,788 117,678 166,286

320 65,126 116,920 1,289 54,788 121,202 172,996

330 68,751 123,832 1,289 54,788 124,827 179,909

340 72,477 130,947 1,289 54,788 128,553 187,024

350 76,304 138,265 1,289 54,788 132,380 194,341

360 80,233 145,784 1,289 54,788 136,309 201,860

370 84,262 153,506 1,289 54,788 140,338 209,582

380 88,393 161,430 1,289 54,788 144,469 217,507

390 92,625 169,557 1,289 54,788 148,701 225,633

400 96,958 177,886 1,289 54,788 153,034 233,962


30/31


Anexos

Página

3

Anexo B

Tabla 5. Esfuerzo tractor – Velocidad de circulación

/ á 0 220 ∞ 220,00

10 220 3168,00 220,00

20 220 1584,00 220,00

30 220 1056,00 220,00

40 220 792,00 220,00

50 220 633,60 220,00

60 220 528,00 220,00

70 220 452,57 220,00

80 220 396,00 220,00

90 220 352,00 220,00

100 220 316,80 220,00

110 220 288,00 220,00

120 220 264,00 220,00

130 220 243,69 220,00

140 220 226,29 220,00

144 220 220,00 220,00

150 220 211,20 211,20

160 220 198,00 198,00

170 220 186,35 186,35

180 220 176,00 176,00

190 220 166,74 166,74

200 220 158,40 158,40

210 220 150,86 150,86220 220 144,00 144,00

230 220 137,74 137,74

240 220 132,00 132,00

250 220 126,72 126,72

260 220 121,85 121,85

270 220 117,33 117,33

280 220 113,14 113,14

290 220 109,24 109,24300 220 105,60 105,60


31/31


Anexos

Anexo CTabla 6. Par disponible – Régimen de giro.

/ · · · 0 0,00 43,77 ∞ 43,77

100 10,47 43,77 840,36 43,77

200 20,94 43,77 420,18 43,77

300 31,42 43,77 280,12 43,77

400 41,89 43,77 210,09 43,77

500 52,36 43,77 168,07 43,77

600 62,83 43,77 140,06 43,77

700 73,30 43,77 120,05 43,77

800 83,77 43,77 105,05 43,77

900 94,25 43,77 93,37 43,771000 104,72 43,77 84,04 43,77

1100 115,19 43,77 76,40 43,77

1200 125,66 43,77 70,03 43,77

1300 136,13 43,77 64,64 43,77

1400 146,60 43,77 60,03 43,77

1500 157,08 43,77 56,02 43,77

1600 167,55 43,77 52,52 43,77

1700 178,02 43,77 49,43 43,77

1800 188,49 43,77 46,69 43,77

1900 198,96 43,77 44,23 43,77

1920 201,06 43,77 43,77 43,772000 209,43 43,77 42,02 42,02

2100 219,91 43,77 40,02 40,02

2200 230,38 43,77 38,20 38,20

2300 240,85 43,77 36,54 36,54

2400 251,32 43,77 35,02 35,02

2500 261,79 43,77 33,61 33,61

2600 272,26 43,77 32,32 32,32

2700 282,74 43,77 31,12 31,12

2800 293,21 43,77 30,01 30,01

2900 303,68 43,77 28,98 28,98

3000 314,15 43,77 28,01 28,01

3100 324,62 43,77 27,11 27,11

3200 335,09 43,77 26,26 26,26

3300 345,57 43,77 25,47 25,47

3400 356,04 43,77 24,72 24,72

3500 366,51 43,77 24,01 24,01

3600 376,98 43,77 23,34 23,34

3700 387,45 43,77 22,71 22,71

3800 397,92 43,77 22,11 22,11

3900 408,40 43,77 21,55 21,55

4000 418,87 43,77 21,01 21,01

memoria técnica - ave serie 100

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