Mejora del confort en trenes de muy alta velocidad mediante la optimización de la suspensión secundaria con algoritmos metaheurísticos

Resumen

Este trabajo propone el empleo, en trenes de alta y muy alta velocidad, de una suspensión secundaria neumática adaptativa que mejora el comportamiento de las tradicionales configuraciones pasivas sin emplear complejos sistemas activos o semiactivos. La adaptabilidad se consigue mediante un control tipo lookup table que determina la sección óptima del orificio que restringe el flujo de aire entre el muelle neumático y el depósito auxiliar para cualquier combinación de velocidad de operación (entre 300 y 400 km/h en intervalos de 25 km/h) y calidad de vía (4 calidades definidas según la norma ORE).

Los diámetros óptimos se determinan previamente con el algoritmo metaheurístico Particle Swarm Optimization sobre un modelo 1D que incluye los modos flexibles de la caja y que ha sido validado por un modelo multicuerpo 3D desarrollado en ANSYS y ADAMS VI-Rail. La función de coste empleada considera la media del índice de confort NMV medido en las tres ubicaciones que indica la norma UNE-EN-12299 (en el centro y los extremos del compartimento de pasajeros). La naturaleza estocástica del problema conduce a una distribución de probabilidad de diámetros óptimos para cada par velocidad-calidad de vía, de modo que los mapas de selección del diámetro óptimo se determinan a partir del percentil 50 de dicha distribución.

Los resultados muestran que el uso del control adaptativo mejora el índice de confort NMV con respecto a una suspensión pasiva hasta en un 45% para una vía con bajas irregularidades recorrida a velocidades superiores a 375 km/h. De hecho, las mayores mejoras se observan para calidades de vía buenas o intermedias recorridas a altas velocidades, lo que apoya el empleo de este control dada la tendencia actual de aumentar las velocidades de operación y de mejorar las infraestructuras.