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Estudio de condiciones técnicas de servicio para la implantación de vehículos ferroviarios híbridos para trabajos de mantenimiento de vías y catenarias
Godde, Raphaël
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Projectes d'Enginyeria; Orta Roca, Jordi
En el marco de la colaboración entre la UPC (Universistat Politècnica de Catalunya) y la TMB (Transport Metropolitans de Barcelona), este Proyecto Final de Carrera trata de las condiciones técnicas de servicio para la implantación de vehículos híbridos para el mantenimiento de vías y catenarias. Hemos estudiado los problemas planteados por el uso de máquinas térmicas de tipo Diesel dentro de los túneles del metro de Barcelona, que son la presencia de gases tóxicos de combustión, ruido, y calor en lugares de trabajo confinados. La degradación consecuente de la salud de los operarios también se ha podido admitir como un riesgo económico por la empresa TMB, además del posible incumplimiento de las normas medio-ambientales europeas. Para resolver este problema, la TMB tiene planteado cambiar sus dresinas térmicas por dresinas utilizando un medio de propulsión de tipo híbrido. Para elegir el mejor sistema de hibridación a partir de las tecnologías ya desarrolladas, hemos hecho un estudio comparativo entre tres vehículos ferroviarios que utilizan distintas soluciones de hibridación. Bi-modo Diesel/catenaria para los trenes Mitrac Hybrid, Diesel/baterías para las locomotoras RailPower, y catenaria/baterías para algunos tranvías Bombardier o Alstom que necesitan pasar unos lugares sin electrificación. Hemos llegado a la conclusión de que la alternativa 3 parece poco probable, y que como la alternativa 1 utiliza el mismo motor que la solución actual (consumo de combustible conocido), entonces hemos elegido proceder al dimensionamiento de la alternativa 2. Para hacer eso, hemos estudiado las necesidades de potencia motriz del vehículo mediante una curva de esfuerzo-velocidad, en la cual hemos visto la influencia de los diversos parámetros. Luego, hemos dimensionado energéticamente las diferentes fuentes energéticas: un grupo Diesel para proveer una potencia media al vehículo, un lote de baterías para suplir al grupo Diesel durante los picos de potencia, y un lote de súper-condensadores para preservar la vida de las baterías en caso de ciclos de alta frecuencia. Integrando las diferentes perdidas y una gestión frecuencial adecuada, hemos calculado las energías y las potencias útiles en función de la potencia instantánea de la misión P(t), lo que nos permite deducir los números mínimos de elementos a emplear para cada elemento. Como estos parámetros dependen de P(t) y de la potencia nominal del grupo Diesel PGEN, se podría optimizar nuestra solución minimizando la potencia del nuevo grupo Diesel pero teniendo en cuenta el límite de espacio disponible en la dresina. Al final, para que la solución satisfaga todos los requisitos impuestos por los criterios de éxito del proyecto (como por ejemplo el consumo de combustible, o el coste del sistema), hemos hecho unos estudios comparativos en función de la potencia del grupo Diesel que elegiríamos, a partir de los cuales se podrá verificar el cumplimiento. En efecto, como no tenemos el gráfico de la potencia P(t), no hemos podido sacar valores numéricos del dimensionamiento de nuestro sistema. Por último, hemos hecho una previsión temporal y económica del proyecto de industrialización, previsto por un año y un millón de euros, recordando unas reglas de legislación que se tendrían que cumplir.
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Universitat Politècnica de Catalunya
         

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