Diseño conceptual de un vehículo auxiliar para descarga de carril ferroviario

A lo largo de este Trabajo Fin de Grado se ejecutan las distintas fases para la elaboración de un diseño conceptual de un vehículo que ayude en las labores de descarga de los carriles durante el montaje de una vía ferroviaria. Se comienza con un primer capítulo introductorio, en el que se plantean los objetivos que se pretenden conseguir con el desarrollo de este proyecto. Para ello, se define una metodología a seguir, detallando las distintas fases que permitirán alcanzar dichos objetivos. Además, se prepara el entorno de simulación 3D que se utilizará, realizando las comprobaciones necesarias para asegurar su correcta puesta a punto. El segundo capítulo, titulado “Estado del arte”, comienza con un repaso de la evolución del ferrocarril en España, recogiendo los principales hitos que se han producido a lo largo de la historia del país. Se dedica también un apartado a la evolución histórica de la alta velocidad hasta llegar a la situación actual, recogiendo algunos datos y contextualizando el peso del sector en el país. Seguidamente, se describen los principales métodos que existen para realizar la descarga y tendido de raíles, analizando los puntos favorables y desfavorables, con el objetivo de localizar oportunidades y áreas de mejora. Por último, se finaliza el capítulo con una breve explicación de los combustibles sintéticos, abordando la situación actual y los retos futuros y exponiendo los puntos fuertes que justifican la inclusión de este tipo de combustibles en el proyecto. El tercer capítulo recoge las hipótesis y requisitos que se van a tener en cuenta en los siguientes capítulos. El primer apartado está dedicado a una síntesis del proceso de montaje de una nueva vía de ferrocarril sobre balasto, de cara a comprender las distintas fases. El resto de apartados del capítulo sintetizan los principales requisitos impuestos por la normativa y necesidades y dimensiones a tener en cuenta con respecto al carril y otros elementos. El siguiente capítulo contiene el desarrollo y análisis de una primera idea, consistente en la colocación de múltiples estructuras tipo pórtico para levantar y desplazar los carriles. Se realizan cálculos básicos del número de pórticos que se deberían utilizar y las cargas que debería soportar cada uno, finalizando con un análisis tensional de uno de esos pórticos ante dichas cargas. El quinto capítulo continúa con la dinámica del anterior, pero en base a una idea distinta: un único pórtico dotado de un sistema móvil que le permita desplazarse sobre el balasto. Inicialmente, se analiza tensionalmente la estructura únicamente ante los esfuerzos correspondientes al levantamiento de los carriles, llevando a cabo las iteraciones necesarias para obtener resultados de tensiones, desplazamientos y factor de seguridad satisfactorios. A continuación, se realiza el mismo proceso incluyendo también el esfuerzo de arrastre de las barras. Una vez analizada la estructura, se procede al diseño del sistema de desplazamiento del vehículo. Inicialmente, se describen brevemente las funciones del balasto para, posteriormente, analizar y diseñar el sistema de orugas que permitirá el desplazamiento sobre el balasto. El capítulo número siete aborda el desarrollo del sistema de sujeción de las barras. En primer lugar, se calcula la fuerza que se debe ejercer para mantener los carriles sujetos. Una vez obtenidos los valores correspondientes, se diseña y modeliza la garra, eligiendo también los actuadores comerciales necesarios. A continuación, se estudia y diseña la forma de permitir el movimiento vertical del sistema de sujeción, de manera que se puedan alcanzar barras situadas a distintas alturas en el tren carrilero, incluyendo también un análisis de la estructura ante pandeo y detallando los componentes comerciales necesarios. Para finalizar este capítulo, se detalla la solución elegida para el movimiento horizontal del sistema de sujeción, consistente en la utilización de carros motorizados como los empleados en los pórticos grúa. El capítulo octavo contiene la descripción de la estructura utilizada para asegurar el suave descenso de los carriles al suelo, aprovechando soluciones sencillas ya existentes. En el siguiente capítulo se realiza una selección de un motor diésel de combustión interna, propulsado por combustibles sintéticos. Para ello, previamente se realiza un cálculo de la potencia total requerida y se comparan distintos modelos de excavadoras operando en el mismo rango de pesos que el vehículo diseñado. Seguidamente, en el capítulo número nueve se trata la teleoperación del sistema mediante técnicas de realidad mixta. También, mientras esta tecnología continúa su desarrollo y expansión, se propone una teleoperación mediante consola. Además, se propone el despliegue de una arquitectura digital que permita integrar la conectividad de sensores y el uso de técnicas de Big Data, con el objetivo de monitorizar y obtener modelos de predicción de acciones de mantenimiento, de cara a evitar fallos y aumentar eficiencia. Finalmente, se incluyen los capítulos de conclusiones y líneas futuras, bibliografía, planificación temporal y presupuesto y anexos para complementar la información