Mejora de la captación de corriente en el transporte ferroviario
El estado de instalación de la catenaria —geometría, tensionado y
alineación— determina la calidad de la captación de corriente. Errores
de montaje o defectos en la instalación modifican la interacción dinámica
pantógrafo-catenaria y degradan la captación, lo que exige medios para
evaluar y diagnosticar el estado de la línea sin recurrir a
inspecciones en vía.
El objetivo del proyecto es realizar ensayos
hardware-in-the-loop (HiL) con modelos realistas de catenaria
que incluyan las transiciones entre cantones, los
errores de montaje y los defectos en la
instalación. Sobre el banco VirtualCAT, los modelos de
catenaria se resuelven en tiempo real y un accionador reproduce su
movimiento sobre un pantógrafo real. A partir de los
resultados de los ensayos, se desarrollan procedimientos
para el diagnóstico de la catenaria.
Financiado por: Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (FEDER)
Resultados
Los resultados principales del proyecto son los modelos realistas de
catenaria resueltos en tiempo real, los ensayos HiL realizados con ellos
sobre el banco VirtualCAT y el desarrollo de procedimientos y métodos para
el diagnóstico de la catenaria.
Modelos realistas de catenaria
A partir de los modelos simplificados, se ha desarrollado un modelo de
elementos finitos de una sección completa de catenaria que incorpora el
comportamiento no lineal de las péndolas que no son capaces de transmitir fuerzas de compresión.
Se han extendido los modelos de catenaria para trazados generales de la línea aérea, y permite representar
transiciones entre cantones, errores de
montaje y defectos de instalación. La eficiencia
computacional de estos modelos permite resolverlos en tiempo real,
requisito imprescindible para su uso en ensayos HiL.
Simulación de la interacción pantógrafo-catenaria sobre un modelo
realista con transiciones entre cantones: cable de mensajero, péndolas,
cable de contacto y soportes, con el pantógrafo en contacto durante el
recorrido.
Ensayos HiL
Los ensayos se realizan sobre el banco VirtualCAT: un accionador lineal
reproduce en tiempo real el movimiento de la catenaria sobre el pantógrafo
real y la fuerza de interacción medida en el pantógrafo se devuelve al
modelo para cerrar el bucle. Con los modelos periódicos los ensayos HiL se
validaron hasta 25 Hz y, con el modelo de sección completa de
geometría general, en el rango de 0-20 Hz.
Ensayo HiL en el banco VirtualCAT: grabación del accionador actuando
sobre el pantógrafo (izquierda) y, sincronizadas, la fuerza de contacto
medida y los desplazamientos vertical y lateral del accionador
(derecha).
Diagnóstico de la catenaria
Los modelos realistas permiten caracterizar de forma controlada la
respuesta del sistema a los defectos de la catenaria: transiciones entre
cantones, errores de montaje o defectos de instalación. A partir de los
resultados de los ensayos HiL se desarrollan procedimientos y
métodos de diagnóstico que, a partir de las mediciones del
sistema (fuerza de contacto, entre otras),que identifican el estado de la
catenaria y las anomalías de su instalación.
