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El ai2 y el I2MB construyen un banco de ensayos que ayudará a construir catenarias ferroviarias más precisas y seguras

El ai2 y el I2MB construyen un banco de ensayos que ayudará a construir catenarias ferroviarias más precisas y seguras

Un equipo de investigadores del Instituto ai2 y el Instituto de Ingeniería Mecánica y Biomecánica (I2MB) de la UPV ha construido un banco de ensayos que reproduce el comportamiento de las catenarias ferroviarias y que contribuirá a construir estas infraestructuras de forma más precisa, segura y abaratando costes, mejorando así la eficiencia de este sistema de captación de corriente que suministra energía a los trenes.

Esta catenaria virtual que ha tomado forma en un laboratorio de la UPV es el principal resultado de VirtualCat, un proyecto que arrancó hace tres años y que ahora toma cuerpo con una segunda fase que durará otros tres años. El banco de ensayos HIL (Hardware-in-the-Loop) ya es capaz de simular en tiempo real y con una precisión de milisegundos el comportamiento de las catenarias bajo las que circulan los trenes.

El objetivo ahora de los 10 investigadores que trabajan en el proyecto es poder simular catenarias cada vez más complejas y teniendo en cuenta factores como la presencia de curvas en la vía, descentramientos, peraltes o diferentes tipos de vanos a lo largo del trazado. “El objetivo final es que la infraestructura simule geometrías de catenaria realistas que incluyan posibles errores de precisión en el montaje de los cables de las que se compone, basándose en el comportamiento del pantógrafo. Estas simulaciones serían la base para desarrollar sistemas de diagnóstico en la vía testeados previamente en el laboratorio, evitando, de ese modo, analizar kilómetros enteros de vía, con el consiguiente ahorro de costes que esto supone”, explica Antonio Correcher, investigador principal del proyecto en el Instituto de automática e informática industrial.

Precisión en el montaje

Manuel Tur, investigador principal del proyecto en el I2MB, explica que una catenaria se compone de un conjunto de cables de más de 1km de longitud soportados por postes a una distancia de unos 60 m. Para que la captación de corriente sea buena, hay que garantizar que la altura del cable de contacto con el pantógrafo sea adecuada, lo que se consigue a través de otros cables. “Nuestro objetivo es analizar la precisión de montaje de esos cables, estudiar el sistema de compensación de fuerzas, detectar efectos de la dilatación térmica y otros factores mecánicos que determinan que la geometría de ese cable no sea la diseñada sobre el papel y pueda estar afectando la infraestructura”, comenta el experto.

Correcher, responsable de desarrollar los sistemas de control del banco de ensayos, explica que hasta ahora han probado modelos de catenaria periódicos, más fáciles de simular. “Ahora estamos evolucionando hacia modelos no periódicos, más realistas. El año que viene introduciremos modelos en curva, para lo que pondremos en el banco de ensayos una plataforma para que el pantógrafo pueda elevarse”, añade.

Además, el proyecto no solo pretende realizar contribuciones para mejorar el sistema de captación de corriente en vehículos ferroviarios desde el punto de vista de la seguridad de operación, también desde el aspecto del mantenimiento, para optimizar el desgaste de estas infraestructuras. Para ello, “tendremos en cuenta también factores externos, como el movimiento lateral de los cables debido al viento”, comenta Tur.

Sistema de visión artificial

Este año, el equipo también ha incorporado al banco de ensayos instrumentación cada vez más potente, como acelerómetros, que aportarán más información. Y ya trabajan en un sistema de visión artificial que pretende aportar medidas de posición sin contacto con el pantógrafo.

“La cámara de visión artificial es capaz de ver la distancia que existe entre la parte de arriba del pantógrafo y la catenaria. Queremos ver qué ocurre cuando empieza a vibrar la catenaria y comprobar si hay contacto o no con el pantógrafo”, comenta Carlos Ricolfe, responsable de la instalación de este sistema de inteligencia artificial en el laboratorio.

Además de los mencionados Manuel Tur, Antonio Correcher y Carlos Ricolfe, el equipo se completa con expertos en el área de análisis mecánico como Francisco Javier Fuenmayor, Ana María Pedrosa, Santiago Gregori y Jaime Gil, el experto en implementación de sistemas mecatrónicos Mario Salvador y la experta en gestión de proyectos María Amparo Guerrero. Por otra parte, los investigadores Alan Facchinetti y Stefano Bruni colaboran en el proyecto desde el Politecnico di Milano.

Empresas del calibre de TALGO y Stadler ya se han interesado por la posibilidad de reducir los costes de homologación a través de ensayos HIL como el que proponen los investigadores de la UPV.


Proyectos I+D+i Modalidades “Retos Investigación” y “Generación de Conocimiento” (sin financiación FEDER).

2019-2020

Proyecto PID2020-113458RB-I00 financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011033

Proyecto PID2020-113458RB-I00 financiado por: