ES2671913B1 - DESIGN PROCEDURE OF A SYSTEM OF VIA IN PLATE AND SYSTEM OF VIA IN PLATE DESIGNED - Google Patents

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ES2671913B1 ES201690054A ES201690054A ES2671913B1 ES 2671913 B1 ES2671913 B1 ES 2671913B1 ES 201690054 A ES201690054 A ES 201690054A ES 201690054 A ES201690054 A ES 201690054A ES 2671913 B1 ES2671913 B1 ES 2671913B1
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Lopez Gonzalo Ruiz
Bautista Elisa Poveda
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Universidad de Castilla La Mancha
Obrascon Huarte Lain SA
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Description

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO DE UN SISTEMA DE VÍA EN PLACADESIGN PROCEDURE OF A PLATE TRAY SYSTEM

Y SISTEMA DE VÍA EN PLACA DISEÑADOAND DESIGNED ROOF SYSTEM

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Objeto de la invenciónObject of the invention

La presente invención se refiere a un procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa, que a partir de un modelo numérico da por válido el diseño de los componentes de la vía en placa evitando la necesidad de construir y ensayar la placa con un tren real tal y como ocurre en la construcción de plataformas ferroviarias con sistemas de vía en placa., también es objeto de la invención un sistema de vía en placa diseñado con el procedimiento expuesto. La invención es de aplicación en el ámbito de la construcción, específicamente en el ámbito de la construcción ferroviaria.The present invention relates to a method of designing an on-track system, which from a numerical model validates the design of the components of the track on the plate, avoiding the need to build and test the plate with a train. real such as occurs in the construction of railway platforms with track systems on plate., is also the object of the invention a system of track in plate designed with the exposed procedure. The invention is applicable in the field of construction, specifically in the field of railway construction.

Problema técnico a resolver y antecedentes de la invenciónTechnical problem to solve and background of the invention

En la construcción ferroviaria, la vía en placa se trata de una tipología de plataforma que garantiza una alta calidad y capacidad de ajuste geométrica. La necesidad de mantenimiento disminuye con esta solución, comparada con el balasto.In railway construction, the track in plate is a type of platform that guarantees high quality and geometric adjustment capacity. The need for maintenance decreases with this solution, compared to the ballast.

La colocación de la placa se realiza sin balasto, sobre una solera continua de hormigón que transmite a la plataforma tensiones uniformemente distribuidas, con una capa intermedia de mortero de cemento y asfalto.The installation of the plate is made without ballast, on a continuous concrete slab that transmits to the platform uniformly distributed stresses, with an intermediate layer of cement mortar and asphalt.

Hasta el momento, para la comprobación del comportamiento de una solución con vía en placa era necesario realizar ensayos a escala real y tramos de prueba con el paso de trenes reales para comprobar el dimensionamiento realizado.So far, for the verification of the behavior of a solution with track on plate, it was necessary to carry out real scale tests and test sections with the passage of real trains to check the dimensioning carried out.

Mediante el procedimiento de diseño objeto de la invención se obtiene una vía en placa cuya respuesta a las solicitaciones a que va a estar sometida durante la vida útil de la vía se conoce de antemano que es capaz de soportarlas, evitando la necesidad de fabricar un tramo de vía en el que se empleen los componentes del sistema de vía en placa objeto de estudio, y evitando la necesidad de comprobar la respuesta de dicha placa a las solicitaciones producidas por trenes reales en un proceso de prueba y error, reduciendo el tiempo empleado en el desarrollo de una vía en placa y por tanto el dinero necesario para nuevos desarrollos. By means of the design procedure object of the invention, a track is obtained on the plate whose response to the demands to which it will be subjected during the useful life of the track is known in advance that it is capable of supporting them, avoiding the need to manufacture a section. of track in which the components of the track system on the plate under study are used, and avoiding the need to check the response of said plate to the stresses produced by real trains in a trial and error process, reducing the time spent in the development of a track in plate and therefore the money necessary for new developments.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención se refiere a un procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa, donde el sistema de vía en placa comprende los siguientes componentes: un carril, una fijación, una placa de hormigón, un cojín de mortero de cemento y asfalto, una solera continua de hormigón situada sobre un terreno; teniendo todos estos componentes una geometría y unos parámetros que los definen, donde se diseña al menos un componente a elegir entre la fijación, la placa de hormigón, el cojín de mortero de cemento y asfalto y la solera continua de hormigón.The present invention relates to a method of designing an on-track system, where the track system comprises the following components: a rail, a fixing, a concrete plate, a cement mortar and asphalt cushion, a continuous concrete slab placed on a ground; all these components having a geometry and parameters that define them, where at least one component is designed to be chosen between the fixing, the concrete slab, the cement and asphalt mortar cushion and the continuous concrete slab.

El procedimiento objeto de la invención comprende las siguientes etapas:The procedure object of the invention comprises the following steps:

- establecer una carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por la vía en placa, representada como un pulso completo,- establish a dynamic load of a train under study to be supported by the on-board track, represented as a complete pulse,

- establecer una primera geometría de los componentes de la vía en placa, - realizar un análisis modal del sistema de vía en placa,- establish a first geometry of the track components on the plate, - carry out a modal analysis of the track system on the plate,

- realizar un análisis transitorio del sistema de vía en placa,- perform a transient analysis of the track system on board,

- realizar un cálculo a fatiga en compresión sobre el sistema de vía en placa por medio de un modelo numérico previamente establecido, que comprende los siguientes pasos:- perform a fatigue calculation in compression on the track system on a plate by means of a previously established numerical model, which comprises the following steps:

- modelar cada componente del sistema de vía en placa en el modelo numérico, introduciendo la primera geometría y unos primeros valores de los parámetros de cada componente,- model each component of the track system in the numerical model, introducing the first geometry and first values of the parameters of each component,

- simular la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa de un tren completo, representada mediante un pulso completo correspondiente a la carga dinámica aplicada en cada instante,- simulate the dynamic load to be supported by the on-board track system of a complete train, represented by a full pulse corresponding to the dynamic load applied at each moment,

- calcular el daño generado en un nodo de la placa de hormigón,- calculate the damage generated in a node of the concrete plate,

- repetir el cálculo del daño en todos los nodos de la placa,- repeat the calculation of the damage on all the nodes of the board,

- componer un mapa de daño del modelo numérico de la placa de hormigón representado el daño en cada nodo en un mapa, y- compose a damage map of the numerical model of the concrete plate depicting the damage in each node on a map, and

- dar el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño en ninguno de los nodos excede de un valor de 1.- give the design of the track system on board as correct when the damage on any of the nodes exceeds a value of 1.

Los pasos de establecer una carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por la vía en placa, representada como un pulso completo y de establecer una primera geometría de los componentes de la vía en placa, se pueden realizar de manera simultánea o invirtiendo el orden.The steps of establishing a dynamic load of a train object of study to be supported by the track in plate, represented as a complete pulse and of establishing a first geometry of the components of the track in plate, can be carried out in a way simultaneous or reversing the order.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención el paso de calcular el daño generado en un nodo se realiza con el siguiente procedimiento:In the design procedure of an on-board track system object of the invention, the step of calculating the damage generated in a node is carried out with the following procedure:

- extraer la historia de una tensión principal de compresión en ese nodo del pulso completo correspondiente a la carga dinámica aplicada en cada instante en el nodo,- extract the history of a main compression stress in that node of the complete pulse corresponding to the dynamic load applied at each instant in the node,

- contar los ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión mediante un algoritmo conocido, en el que se agrupan los ciclos contados por niveles de tensión y se suman los ciclos con el mismo nivel de tensión,- count the fatigue cycles of the main compression tension by means of a known algorithm, in which the cycles counted by voltage levels are grouped and the cycles are added with the same voltage level,

- calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión mediante una formulación conocida,- calculate the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level by means of a known formulation,

- obtener el daño en el nodo para cada nivel de tensión dividiendo el número de ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión contados entre el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión, - hallar el daño total en ese nodo sumando el daño para cada nivel de tensión.- obtain the damage in the node for each voltage level by dividing the number of fatigue cycles of the main compressive tension counted between the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level, - find the total damage in that node adding the damage for each voltage level.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención para calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión se emplea una formulación a elegir entre: Código Modelo 2010, modelo propuesto por Castillo et al, propuesta de Hsu et al y la normativa vigente en el modelo del cálculo.In the design process of a track system object of the invention to calculate the number of cycles that is able to resist the concrete for each level of tension, a formulation is used to choose between: Code Model 2010, model proposed by Castillo et al, proposal by Hsu et al and current regulations in the calculation model.

El procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención cuando el daño en algún nodo de la placa supera un valor de 1, comprende los pasos adicionales de:The method of designing an on-board track system object of the invention when the damage in any node of the board exceeds a value of 1, comprises the additional steps of:

- modificar al menos un valor a elegir entre la primera geometría y los parámetros que definen el carril, la fijación, la placa de hormigón, el cojín de mortero de cemento y asfalto, la solera continua de hormigón,- modify at least one value to choose between the first geometry and the parameters that define the rail, the fixation, the concrete slab, the cement mortar and asphalt cushion, the continuous concrete slab,

- volver a realizar el cálculo a fatiga en compresión por medio de un modelo numérico previamente establecido,- re-perform the fatigue calculation in compression by means of a previously established numerical model,

- componer un mapa de daño del modelo numérico de la placa de hormigón representado el daño en cada nodo en un mapa, y- compose a damage map of the numerical model of the concrete plate depicting the damage in each node on a map, and

- dar el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño en ninguno de los nodos excede de un valor de 1.- give the design of the track system on board as correct when the damage in none of the nodes exceeds a value of 1.

En la etapa de modificar al menos un valor a elegir entre la geometría y los parámetros que definen la fijación, la placa de hormigón, el cojín de mortero de cemento y asfalto y la solera continua de hormigón del procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención se modifica en primer lugar un espesor de la placa de hormigón.In the step of modifying at least one value to choose between the geometry and the parameters that define the fixation, the concrete slab, the cement and asphalt mortar cushion and the continuous concrete slab of the design procedure of a track system In the plate object of the invention, a thickness of the concrete plate is first modified.

En la etapa de modificar al menos un valor a elegir entre la geometría y los parámetros que definen la fijación, la placa de hormigón, el cojín de mortero de cemento y asfalto y la solera continua de hormigón del procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención se modifica al menos un valor a elegir entre una resistencia a compresión, un módulo elástico y un coeficiente de Poisson de los parámetros que definen la placa hormigón.In the step of modifying at least one value to choose between the geometry and the parameters that define the fixation, the concrete slab, the cement and asphalt mortar cushion and the continuous concrete slab of the design procedure of a track system In the plate object of the invention, at least one value to be chosen is chosen between a compression resistance, an elastic modulus and a Poisson's coefficient of the parameters that define the concrete plate.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa procedente de un tren objetivo representada mediante un pulso completo, se simula a partir de un pulso correspondiente a un bogie conocido de un tren cualquiera, y comprende los siguientes pasos:In the design process of a track system object of the invention the dynamic load to be supported by the track system from a target train represented by a complete pulse, is simulated from a pulse corresponding to a bogie known of any train, and includes the following steps:

- realizar un escalado temporal del pulso del bogie conocido, mediante un cambio de una base de tiempos del tren conocido a una base de tiempos del tren objetivo, obteniendo un pulso temporalmente escalado,- perform a temporary scaling of the known bogie pulse, by changing a base of times of the known train to a base of times of the target train, obtaining a temporarily scaled pulse,

- componer un pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo, repitiendo el pulso temporalmente escalado para los bogies de coches y de locomotoras del tren objetivo,- compose a pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train, repeating the temporarily scaled pulse for the bogies of cars and locomotives of the target train,

- realizar un escalado en amplitud del pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo, multiplicando el pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo por un factor,- scaling the amplitude of the pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train, multiplying the pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train by a factor,

- obtener un pulso completo correspondiente al tren completo, para adecuar el pulso completo al peso total del tren completo.- obtain a complete pulse corresponding to the entire train, to adapt the complete pulse to the total weight of the entire train.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa procedente de un tren objetivo representada mediante un pulso completo, se obtiene a partir de unos datos reales, y comprende los siguientes pasos:In the design process of a track system object of the invention, the dynamic load to be supported by the track system on board from a target train represented by a complete pulse, is obtained from real data, and It comprises the following steps:

- recoger datos de registros de trenes reales, representados como pulsos reales, y para cada pulso real,- collect data from real train records, represented as real pulses, and for each actual pulse,

- realizar un escalado temporal del pulso real, mediante un cambio de una base de tiempos del tren conocido a una base de tiempos del tren objetivo,- perform a temporary scaling of the actual pulse, by changing a base of times of the known train to a base of times of the target train,

- realizar un escalado en amplitud, multiplicando el pulso temporalmente escalado por un factor obteniendo un pulso completo correspondiente al tren objetivo,- perform an amplitude scaling, multiplying the temporarily scaled pulse by a factor obtaining a complete pulse corresponding to the target train,

- aplicar la transformada de Fourier descomponiendo el pulso real en armónicos, - hallar espectro medio de las señales,- apply the Fourier transform by decomposing the real pulse into harmonics, - find the average spectrum of the signals,

- aplicar anti-transformada de Fourier.- apply anti-Fourier transform.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención realizar el análisis modal comprende calcular los modos propios de vibración y frecuencias naturales asociadas a cada modo propio de vibración.In the method of designing a track system on the plate object of the invention, performing the modal analysis comprises calculating the proper modes of vibration and natural frequencies associated with each vibration mode.

En el procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa objeto de la invención la etapa de hallar el daño acumulado para cada nodo se realiza mediante la ley de Palmgren-Miner que suma el daño obtenido en los ciclos para cada nivel de tensión.In the design process of a track system object of the invention, the stage of finding the accumulated damage for each node is made by the Palmgren-Miner law that adds up the damage obtained in the cycles for each voltage level.

Es también objeto de la invención un sistema de vía en placa que se ha diseñado por el procedimiento divulgado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.Another object of the invention is a plate track system that has been designed by the method disclosed in any of the preceding claims.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Para completar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a esta memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un conjunto de dibujos en dónde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complete the description and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, this descriptive report is accompanied, as an integral part thereof, a set of drawings in which illustrative and non-limiting, the following:

La figura 1 muestra un diagrama de bloques con los pasos del procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa.Figure 1 shows a block diagram with the steps of the design procedure of an on-board track system.

La figura 2 muestra un diagrama de bloques con los pasos para elaborar un pulso completo de un tren objeto de estudio a partir de un pulso conocido de un bogie. Figure 2 shows a block diagram with the steps for producing a complete pulse of a train object of study from a known pulse of a bogie.

La figura 3 muestra un diagrama de bloques con los pasos para elaborar un pulso completo de un tren objeto de estudio a partir de un pulso real de un tren.Figure 3 shows a block diagram with the steps to elaborate a complete pulse of a train object of study from a real pulse of a train.

La figura 4 muestra un diagrama de bloques con las etapas del cálculo a fatiga en compresión por medio de un modelo numérico.Figure 4 shows a block diagram with the fatigue calculation steps in compression by means of a numerical model.

La figura 5 muestra una vista en planta de la realización preferente de la placa de hormigón empleada en el sistema de vía en placa objeto de diseño con el procedimiento objeto de la invención.Figure 5 shows a plan view of the preferred embodiment of the concrete plate used in the track system on the plate object of design with the process object of the invention.

En la figura 6 se puede observar el modelado de la mitad simétrica de la placa de hormigón, así como de las fijaciones correspondientes.Figure 6 shows the modeling of the symmetrical half of the concrete slab, as well as the corresponding fixings.

La figura 7 muestra una sección transversal de la modelización del carril.Figure 7 shows a cross section of lane modeling.

En la figura 8 se puede observar la modelización de la mitad simétrica del sistema la vía en placa objeto de diseño incluyendo el carril, las fijaciones, la placa de hormigón, el cojín de mortero de cemento y asfalto y la solera continua de hormigón.Figure 8 shows the modeling of the symmetrical half of the system, the track in the design object, including the rail, the fixings, the concrete slab, the cement and asphalt mortar cushion and the continuous concrete slab.

En la figura 9 se puede observar una modelización de la mitad simétrica del sistema de vía en placa del modelo de elementos finitos incluyendo el terreno además de los elementos de la figura 8.Figure 9 shows a modeling of the symmetrical half of the track system in the finite element model including the terrain in addition to the elements of Figure 8.

En la figura 10 se observa la configuración genérica de un Tren Dinámico Universal Tipo A.Figure 10 shows the generic configuration of a Type A Universal Dynamic Train.

La figura 11 muestra el pulso correspondiente a un bogie conocido de un tren cualquiera.Figure 11 shows the pulse corresponding to a known bogie of any train.

La figura 12 muestra el pulso del tren tipo A mostrando en el eje x el tiempo en segundos y en el eje y la carga en kN.Figure 12 shows the pulse of train type A showing on the x axis the time in seconds and on the axis and the load in kN.

La figura 13 muestra el pulso de la figura 12 en armónicos mostrando en el eje x el tiempo en segundos y en el eje y la frecuencia en Hz. Figure 13 shows the pulse of Figure 12 in harmonics showing on the x-axis the time in seconds and on the axis and the frequency in Hz.

La figura 14 muestra la evolución en el tiempo de la máxima tensión equivalente sobre la placa central tras aplicar el pulso de la figura 12 mostrando en el eje x el tiempo en segundos y en el eje y la tensión equivalente en MPa.Figure 14 shows the evolution in time of the maximum equivalent voltage on the central plate after applying the pulse of figure 12 showing on the x axis the time in seconds and on the axis and the equivalent voltage in MPa.

La figura 15 representa la evolución en el tiempo del asiento sobre la placa central tras aplicar el pulso de la figura 12 mostrando en el eje x el tiempo en segundos y en el eje y el asiento en mm.Figure 15 shows the evolution over time of the seat on the central plate after applying the pulse of figure 12 showing on the x-axis the time in seconds and on the axis and the seat in mm.

La figura 16 muestra el pulso completo de la carga calculado a partir de registros de datos reales para el tren AVES103 mostrando en el eje x el tiempo en segundos y en el eje y la carga en kN.Figure 16 shows the complete pulse of the load calculated from real data records for the train AVES103 showing on the x-axis the time in seconds and on the axis and the load in kN.

La figura 17 representa la distribución de la tensión equivalente expresada en MPa en la placa central para el instante 0,224 segundos contados desde que el tren tipo A llega a la primera placa, los diferentes valores de la tensión equivalente se muestran con diferentes tramados.Figure 17 represents the distribution of the equivalent voltage expressed in MPa in the central plate for the instant 0.224 seconds counted since the train type A reaches the first plate, the different values of the equivalent voltage are shown with different screenings.

La figura 18 muestra el asiento de la placa central en el instante 0,224 segundos contado desde que el tren tipo A llega a la primera placa, los diferentes valores del asiento se muestran con diferentes tramados.Figure 18 shows the seat of the central plate at the instant 0.224 seconds counted since the train type A arrives at the first plate, the different values of the seat are shown with different screenings.

La figura 19 representa la historia de tensiones amplificadas por un factor de 5, para el nodo más desfavorable de la placa central, resaltando con línea más gruesa la tensión de compresión.Figure 19 represents the history of amplified voltages by a factor of 5, for the most unfavorable node of the central plate, highlighting with a thicker line the compression tension.

La figura 20 muestra el mapa de daño por fatiga en la placa central amplificando la carga del tren tipo A por un factor de 5, los diferentes valores del daño se muestran con diferentes tramados.Figure 20 shows the map of fatigue damage in the central plate amplifying the load of the train type A by a factor of 5, the different damage values are shown with different screens.

Las referencias que se reflejan en las figuras corresponden a los siguientes elementos:The references that are reflected in the figures correspond to the following elements:

1. - sistema de vía en placa,1. - track system,

2. - carril,2. - rail,

3. - fijación3. - fixation

4. - placa de hormigón,4. - concrete plate,

5. - cojín de mortero de cemento y asfalto, 5. - Cement and asphalt mortar cushion,

6. - solera continua de hormigón,6. - continuous concrete slab,

7. - terreno,7. - land,

8. - establecer una carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por la vía en placa,8. - establish a dynamic load of a train under study to be supported by the on-board track,

9. - establecer una primera geometría de los componentes de la vía en placa, 10. -realizar un análisis modal,9. - Establish a first geometry of the components of the track on the plate, 10. -Make a modal analysis,

11. -realizar un análisis transitorio,11. -To carry out a transitory analysis,

12. -realizar un cálculo a fatiga en compresión sobre el sistema de vía en placa por medio de un modelo numérico,12.-Carry out a calculation to fatigue in compression on the system of track in plate by means of a numerical model,

13. -modelar cada componente del sistema de vía en placa,13. -modeling each component of the track system,

14. -simular la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa de un tren completo, representada mediante un pulso completo,14. - simulate the dynamic load to be supported by the track system of a complete train, represented by a complete pulse,

15. -calcular el daño generado en un nodo,15. -calculate the damage generated in a node,

16. -repetir el cálculo del daño en todos los nodos de la placa,16.-repeat the calculation of the damage on all the nodes of the board,

17. -componer un mapa de daño del modelo numérico,17. -compose a damage map of the numerical model,

18. -dar el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño en ninguno de los nodos excede de un valor de 1,18. -give the design of the track system on board as correct when the damage in any of the nodes exceeds a value of 1,

19. -extraer la historia de una tensión principal de compresión en ese nodo, 20. -contar los ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión,19. -extract the history of a main compression tension in that node, 20. -count the fatigue cycles of the main compression tension,

21. -calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión,21. -calculate the number of cycles that is able to resist the concrete for each voltage level,

22. -obtener el daño en el nodo para cada nivel de tensión,22.-get the damage in the node for each voltage level,

23. -hallar el daño total en ese nodo,23.-find the total damage in that node,

24. -modificar al menos un valor,24.-modify at least one value,

25. -espesor de la placa de hormigón,25.-thickness of the concrete slab,

26. -pulso correspondiente a un bogie conocido,26.-pulse corresponding to a known bogie,

27. -realizar un escalado temporal,27.-Make a temporary escalation,

28. -componer un pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo,28. -complete a pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train,

29. -realizar un escalado en amplitud,29. -Make an escalation in amplitude,

30. -obtener un pulso completo correspondiente al tren completo,30. - obtain a complete pulse corresponding to the complete train,

31. -recoger datos de registros de trenes reales,31. -collect data from real train records,

32. -escalado temporal del pulso real,32.-Temporal scaling of the real pulse,

33. -aplicar la transformada de Fourier,33. - apply the Fourier transform,

34. -hallar espectro medio de las señales, 34.-Find average spectrum of signals,

35. -aplicar anti-transformada de Fourier,35. -Apply Fourier Transform,

36. -aligeramiento central;36. -central lightening;

37. -bocado,37. -bocado,

38. -pulso completo,38.-full pulse,

39. -longitud de coche,39.-car length,

40. -distancia entre ejes,40. - Distance between axes,

41. -pulso en armónicos,41. -pulson in harmonics,

42. -tensión equivalente,42.-equivalent voltage,

43. -asiento, y43. - I sit, and

44. -daño.44. -damage.

Descripción de una forma de realización de la invenciónDescription of an embodiment of the invention

A continuación se expone una descripción de un ejemplo de realización de la invención, haciendo alusión a las referencias de las figuras.Next, a description of an embodiment of the invention is presented, referring to the references of the figures.

Un sistema de vía en placa (1) está formado por los siguientes elementos, descritos desde la zona de contacto con el tren hasta la zona más alejada del tren:A track system (1) is formed by the following elements, described from the area of contact with the train to the furthest part of the train:

- carril (2) UIC-60 (modelización observable en la figura 7),- lane (2) UIC-60 (observable modeling in figure 7),

- fijación (3),- fixation (3),

- placa de hormigón (4),- concrete plate (4),

- cojín de mortero de cemento y asfalto (5),- Cement and asphalt mortar cushion (5),

- solera continua de hormigón (6), y- continuous concrete slab (6), and

- terreno (7).- land (7).

El procedimiento objeto de la invención trata de, a partir de un diseño preliminar de un sistema de vía en placa (1) definido por una primera geometría y unos primeros valores de los parámetros de los componentes del sistema de vía en placa (1), comprobar el comportamiento de dicho diseño preliminar de un sistema de vía en placa (1) frente a las cargas de proyecto, en especial el comportamiento a fatiga en compresión, dicho comportamiento se comprueba a partir de un modelo numérico desarrollado para el procedimiento objeto de la invención, que proporciona un mapa de daño (44) de la predicción del comportamiento del sistema de vía en placa (1), a través del cual se acepta o no la primera geometría y los primeros valores de los parámetros de los componentes del sistema de vía en placa (1). The procedure object of the invention deals with, from a preliminary design of a track system on board (1) defined by a first geometry and first values of the parameters of the components of the track system on board (1), check the behavior of said preliminary design of a track system (1) against project loads, especially fatigue behavior in compression, said behavior is verified from a numerical model developed for the procedure object of the invention, which provides a damage map (44) of the prediction of the behavior of the on-track system (1), through which the first geometry and the first values of the parameters of the components of the system are accepted. via plate (1).

En el modelo numérico es necesario introducir valores de los parámetros de los componentes del sistema de vía en placa (1). Los valores de estos parámetros se conocen bien a través de ensayos experimentales o bien se extraen de bibliografía especializada. Estos parámetros son: resistencia a compresión fc, módulo elástico E, coeficiente de Poisson v, densidad p y fracción del amortiguamiento críticoIn the numerical model it is necessary to enter values of the parameters of the track system components (1). The values of these parameters are well known through experimental tests or extracted from specialized literature. These parameters are: resistance to compression fc, elastic modulus E, Poisson coefficient v, density p and fraction of critical damping

En primer lugar es necesario conocer las dimensiones de los componentes del sistema de vía en placa (1) del que se quiere comprobar su comportamiento para modelar cada componente en el modelo numérico del sistema de vía en placa (13). Para la realización preferente de la invención se ha elegido una geometría de placa de hormigón (4) rectangular que tiene un aligeramiento central (36) y dos bocados (37) de forma semicircular situados en el centro de los lados más pequeños de la placa de hormigón (4) (esta geometría se puede observar en la figura 5), dichos bocados (37) se corresponden con un tope cilíndrico de hormigón (no representado) existente entre las placas de hormigón (4) que absorbe los esfuerzos laterales y longitudinales de las placas de hormigón (4).Firstly, it is necessary to know the dimensions of the components of the track system (1) from which its behavior is to be tested in order to model each component in the numerical model of the track system (13). For the preferred embodiment of the invention, a rectangular concrete plate geometry (4) having a central lightening (36) and two semicircular mouths (37) located in the center of the smaller sides of the plate has been chosen. concrete (4) (this geometry can be seen in figure 5), said mouths (37) correspond to a cylindrical concrete stop (not shown) existing between the concrete plates (4) that absorbs the lateral and longitudinal forces of the concrete plates (4).

Las dimensiones de la placa de hormigón (4) elegida en la realización preferente de la invención son: longitud 5,13 metros, anchura 2,50 metros y espesor (25) 0,22 metros, y las dimensiones del aligeramiento central (36) son longitud 2,99 metros, anchura 0,79 metros y espesor 0,22 metros.The dimensions of the concrete plate (4) chosen in the preferred embodiment of the invention are: length 5.13 meters, width 2.50 meters and thickness (25) 0.22 meters, and the dimensions of the central lightening (36) they are 2.99 meters long, 0.79 meters wide and 0.22 meters thick.

Es necesario conocer el número óptimo de placas de hormigón (4) que se van a considerar para obtener un comportamiento representativo de la superestructura del sistema de vía en placa (1). Para la realización preferente de la invención se consideran tres placas de hormigón (4) unidas por los topes cilíndricos, es decir la longitud del modelo numérico es de 15,53 metros, que corresponde a tres placas de hormigón (4) separadas por siete centímetros (5,13+0,07+5,13+0,07+5,13 metros).It is necessary to know the optimum number of concrete plates (4) that are going to be considered in order to obtain a representative behavior of the superstructure of the track system (1). For the preferred embodiment of the invention, three concrete plates (4) joined by cylindrical stops are considered, ie the length of the numerical model is 15.53 meters, which corresponds to three concrete plates (4) separated by seven centimeters (5.13 + 0.07 + 5.13 + 0.07 + 5.13 meters).

En el modelo numérico empleado en el procedimiento objeto de la invención se emplea un programa de cálculo basado en el método de elementos finitos. El cálculo del modelo numérico se realiza en régimen elástico.In the numerical model used in the procedure object of the invention, a calculation program based on the finite element method is used. The calculation of the numerical model is done in an elastic regime.

La geometría de la placa de hormigón (4) del sistema de vía en placa (1) objeto de diseño, en la realización preferente de la invención presenta simetría respecto un eje principal lo que representa una simplificación a tener en cuenta en el modelo numérico debido a que sólo se modela la mitad simétrica de la placa de hormigón (4). El que el modelado de la placa de hormigón (4) se haga sólo con la mitad de la placa de hormigón (4) supone un ahorro en el tiempo de cálculo del modelo numérico.The geometry of the concrete plate (4) of the track system in plate (1) object of design, in the preferred embodiment of the invention, presents symmetry with respect to an axis main which represents a simplification to be taken into account in the numerical model because only the symmetrical half of the concrete plate is modeled (4). The fact that the modeling of the concrete plate (4) is made with only half of the concrete plate (4) is a saving in the calculation time of the numerical model.

Con esta primera geometría de los componentes del sistema de vía en placa se realizan dos análisis:With this first geometry of the track system components, two analyzes are carried out:

- Un análisis modal (10): calcula los modos propios de vibración y las frecuencias naturales asociadas a cada modo.- A modal analysis (10): calculates the own modes of vibration and the natural frequencies associated with each mode.

- Un análisis transitorio (11): calcula la respuesta de la placa de hormigón (4) a una carga dinámica transitoria.- A transient analysis (11): calculates the response of the concrete plate (4) to a transient dynamic load.

El análisis modal (10) predice el comportamiento dinámico del sistema de vía en placa (1), determinando las frecuencias naturales y los modos de vibración asociados, considerando que las estructuras tienen tantos modos de vibración como grados de libertad. El determinar las frecuencias naturales y los modos de vibración asociados a ellas se realiza para comprobar que la vía en placa (1) no entra en resonancia según el dimensionamiento realizado, es decir, que la combinación de los modos de vibración considerados haga que la carga aplicada se magnifique y consecuentemente el daño (44) producido al sistema de vía en placa (1) también se magnifique.The modal analysis (10) predicts the dynamic behavior of the track system (1), determining the natural frequencies and the associated vibration modes, considering that structures have as many modes of vibration as degrees of freedom. The determination of the natural frequencies and the vibration modes associated with them is done to verify that the track (1) does not come into resonance according to the dimensioning carried out, that is, that the combination of the vibration modes considered makes the load applied is magnified and consequently the damage (44) produced to the track system (1) is also magnified.

Dicho análisis modal (10) se resuelve mediante la ecuación:Said modal analysis (10) is solved by means of the equation:

[M]ü [K]u = 0 [M] ü [K] u = 0

donde [M] es la matriz de masas, ü es la aceleración, [K] es la matriz de rigidez, y u es el desplazamiento.where [M] is the mass matrix, ü is the acceleration, [K] is the stiffness matrix, and u is the displacement.

Los modos de vibración considerados en el modelo numérico son:The modes of vibration considered in the numerical model are:

- los producidos a baja frecuencia,- those produced at low frequency,

- aquellos con una frecuencia propia igual a la frecuencia del espectro de carga a que se somete la estructura,- those with a specific frequency equal to the frequency of the load spectrum to which the structure is subjected,

- aquellos en los que coincide espacialmente el punto de aplicación de la carga y la zona más desfavorable del análisis modal (10),- those in which the point of application of the load and the most unfavorable zone of the modal analysis coincides spatially (10),

- aquellos en los que el sentido de vibración propio de la estructura está en fase con la carga aplicada.- those in which the sense of vibration characteristic of the structure is in phase with the applied load.

El análisis transitorio (11) es un cálculo dinámico mediante el cual se calcula la respuesta lineal de una estructura ante cargas variables en el tiempo, por lo que necesita una entrada de datos correspondiente a la carga aplicada en cada instante de tiempo.The transient analysis (11) is a dynamic calculation by which the linear response of a structure to variable loads over time is calculated, so it needs a data entry corresponding to the load applied at each instant of time.

Para realizar el análisis transitorio (11) se emplea la ecuación:To perform the transient analysis (11) the equation is used:

[M]ü [C]ú [K]u = F{t) [M] ü [C] ú [K] u = F {t )

En la ecuación anterior, el término [M] representa la inercia del sistema, [C] el amortiguamiento que se opone a la velocidad y [K] la rigidez del sistema; ü la aceleración, ú la velocidad y u el desplazamiento.In the above equation, the term [M] represents the inertia of the system, [C] the damping that opposes the velocity and [K] the rigidity of the system; ü the acceleration, ú the speed and u the displacement.

El amortiguamiento se conoce como la capacidad de un sistema o cuerpo para disipar energía. El amortiguamiento en la vía en placa se traduce en la capacidad del hormigón para disipar la energía proporcionada por la carga actuante del tren.Damping is known as the ability of a system or body to dissipate energy. The damping in the track in plate translates into the ability of the concrete to dissipate the energy provided by the acting load of the train.

En el análisis transitorio (11), dado que la matriz de amortiguamiento es un elemento difícil de determinar experimentalmente, se realiza la hipótesis de que la matriz de amortiguamiento es una combinación lineal de las matrices de rigidez y de masa, así pues dicha matriz de amortiguamiento se expresa como:In the transient analysis (11), given that the damping matrix is a difficult element to determine experimentally, it is hypothesized that the damping matrix is a linear combination of the stiffness and mass matrices, thus said matrix of Damping is expressed as:

Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001

En la ecuación anterior se considera despreciable el multiplicador de la matriz de masas a, asumiendo que la estructura amortigua mucho donde es muy rígida, el grado de amortiguamiento se expresa en función de la fracción de amortiguamiento crítico del material y de la frecuencia (f) de mayor amplitud de la carga aplicada.In the above equation the multiplier of the mass matrix a is considered negligible, assuming that the structure dampens much where it is very rigid, the degree of damping is expressed as a function of the critical damping fraction of the material and the frequency (f) of greater amplitude of the applied load.

Figure imgf000014_0002
Figure imgf000014_0002

Las acciones aplicadas sobre la estructura a muy baja frecuencia producen velocidades y aceleraciones muy bajas frente a unos desplazamientos relativamente grandes, es decir, el sistema se comporta como si fuera estático. A medida que la frecuencia de las acciones aumenta, el término del amortiguamiento cobra importancia, pero a frecuencias muy altas el valor de se hace muy bajo, y por lo tanto el término del amortiguamiento de la ecuación general de la dinámica, pierde mucho peso en favor del término que representa la inercia.The actions applied on the structure at very low frequency produce very low speeds and accelerations compared to relatively large displacements, that is, the system behaves as if it were static. As the frequency of the actions increases, the term of the damping becomes important, but at very high frequencies the value becomes very low, and therefore the damping term of the general equation of the dynamics, loses a lot of weight in favor of the term that represents inertia.

Introduciendo en el modelo numérico los datos anteriores de la carga en cada instante y realizando el citado análisis transitorio (11), se obtiene la evolución de la máxima tensión equivalente (42), en la placa central (observable en la figura 14). La figura 15 representa la evolución en el tiempo del asiento (43) sobre la placa de hormigón (4) central tras aplicar el pulso completo (38). Estos valores máximos corresponden a diferentes nodos de la placa de hormigón (4) central según el instante. Así el máximo valor de la tensión equivalente (42) se produce a 0,224 s y el máximo asiento (43) a 3,732 s desde que el tren llega a la primera placa (de las tres placas que se han considerado para el modelo numérico). La máxima tensión equivalente (42) de 0,64 MPa se alcanza a los 0,224 s alrededor de la esquina interior de la placa de hormigón (4).Introducing in the numerical model the previous data of the load at each moment and performing the aforementioned transient analysis (11), the evolution of the maximum equivalent voltage (42) is obtained, in the central plate (observable in figure 14). Figure 15 represents the evolution in time of the seat (43) on the central concrete plate (4) after applying the full pulse (38). These maximum values correspond to different nodes of the concrete plate (4) central according to the moment. Thus the maximum value of the equivalent voltage (42) occurs at 0.224 s and the maximum seat (43) at 3.732 s since the train reaches the first plate (of the three plates that have been considered for the numerical model). The maximum equivalent voltage (42) of 0.64 MPa is reached at 0.224 s around the inner corner of the concrete plate (4).

Las figuras 17 y 18 representan, respectivamente, la distribución de la tensión equivalente (42) en el instante correspondiente a 0,224 s, y el asiento (43) en ese mismo instante, para la mitad de la placa de hormigón (4) modelada en el modelo numérico.Figures 17 and 18 represent, respectively, the distribution of the equivalent tension (42) at the instant corresponding to 0.224 s, and the seat (43) at that same instant, for the half of the concrete plate (4) modeled on the numerical model.

En la figura 6 se puede observar el modelado de la mitad simétrica de una de las placas de hormigón (4) con ocho fijaciones (3) distanciadas entre sí 0,65 metros desde el centro de gravedad de las fijaciones (3).Figure 6 shows the modeling of the symmetrical half of one of the concrete slabs (4) with eight fixings (3) spaced 0.65 m apart from the center of gravity of the fixings (3).

El carril (2) se modela con un elemento uniaxial de dos nodos con seis grados de libertad en cada nodo, (traslación y rotación en las direcciones de los tres ejes). En la figura 7 se puede observar una sección transversal de la modelización del carril (2).The lane (2) is modeled with a uniaxial element of two nodes with six degrees of freedom in each node, (translation and rotation in the directions of the three axes). In figure 7 a cross section of the lane modeling (2) can be observed.

Para introducir la placa de hormigón (4) en el modelo numérico se utiliza un elemento volumétrico de 8 nodos con tres grados de libertad por nodo (traslación en los tres ejes). Para introducir en el modelo numérico los valores de los parámetros del hormigón de la placa de hormigón (4) se han utilizado los valores que se corresponden con un hormigón de resistencia estándar, y respecto al módulo elástico, se considera el que corresponde habitualmente al hormigón armado.To introduce the concrete plate (4) in the numerical model, a volumetric element of 8 nodes with three degrees of freedom per node (translation in the three axes) is used. To enter in the numerical model the values of the parameters of the concrete of the concrete plate (4) the values that correspond to a concrete of standard resistance have been used, and with respect to the elastic modulus, it is considered the one that usually corresponds to reinforced concrete.

Para introducir la fijación (3) en el modelo numérico se ha realizado una simplificación, y se introduce empleando también el elemento volumétrico de 8 nodos con tres grados de libertad por nodo (traslación en los tres ejes), simulando la fijación (3) con una longitud aproximada de 0,35 metros. La fijación (3) se representa por un sólido deformable que conecta el carril (2) con la superficie de la placa de hormigón (4), en el que se restringe el movimiento entre la fijación (3) y la placa de hormigón (4) al movimiento de un sólido rígido.To introduce the fixation (3) in the numerical model, a simplification has been made, and it is introduced using also the volumetric element of 8 nodes with three degrees of freedom per node (translation in the three axes), simulating the fixation (3) with an approximate length of 0.35 meters. The fixing (3) is represented by a deformable solid connecting the rail (2) with the surface of the concrete plate (4), in which the movement between the fixing (3) and the concrete plate (4) is restricted. ) to the movement of a rigid solid.

Como ya se ha expuesto en el sistema de vía en placa (1) bajo la placa de hormigón (4) se encuentra un cojín de mortero de cemento y asfalto (5), para la introducción en el modelo numérico dicho cojín de mortero de cemento y asfalto (5) se ha modelado con el elemento volumétrico de 8 nodos con tres grados de libertad por nodo (traslación en los tres ejes) ya empleado. En la realización preferente del sistema de vía en placa (1) el cojín de mortero de cemento y asfalto (5) tiene forma rectangular y se distribuye a los dos lados del aligeramiento central (36) de la placa de hormigón (4). Las dimensiones del cojín de mortero de cemento y asfalto (5) en la realización preferente de la placa son: longitud 5,13 metros, anchura 0,85 metros y espesor 0,10 metros.As already stated in the track system (1) under the concrete plate (4) is a cushion of cement mortar and asphalt (5), for the introduction in the numerical model said cement mortar cushion and asphalt (5) has been modeled with the volumetric element of 8 nodes with three degrees of freedom per node (translation in the three axes) already used. In the preferred embodiment of the track system (1) the cement mortar and asphalt cushion (5) has a rectangular shape and is distributed on both sides of the central lightening (36) of the concrete plate (4). The dimensions of the cement and asphalt mortar cushion (5) in the preferred embodiment of the plate are: length 5.13 meters, width 0.85 meters and thickness 0.10 meters.

Igualmente, por debajo del cojín de mortero de cemento y asfalto (5) se encuentra una solera continua de hormigón (6) a lo largo de las tres placas de hormigón (4) consideradas en el modelo numérico, lo que da una longitud total de solera continua de hormigón (6) de 15,53 metros. Para la introducción en el modelo numérico, la solera continua de hormigón (6) se modela con el elemento volumétrico de 8 nodos con tres grados de libertad por nodo ya empleado (traslación en los tres ejes). La geometría completa del modelo numérico incorporando la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5), la solera continua de hormigón (6), las sujeciones (3) y el carril (2) se puede ver en la figura 8.Likewise, below the cement and asphalt mortar cushion (5) there is a continuous concrete slab (6) along the three concrete slabs (4) considered in the numerical model, which gives a total length of continuous concrete slab (6) of 15.53 meters. For the introduction in the numerical model, the continuous concrete slab (6) is modeled with the volumetric element of 8 nodes with three degrees of freedom per node already used (translation in the three axes). The complete geometry of the numerical model incorporating the concrete plate (4), the cement mortar and asphalt cushion (5), the continuous concrete slab (6), the fasteners (3) and the rail (2) can be seen in figure 8.

Bajo la solera continua de hormigón (6), se encuentra el terreno (7) sobre el que reposa el resto de componentes del sistema de vía en placa (1) señalado en el párrafo anterior. Dicho terreno (7), para su introducción en el modelo numérico, se ha modelado en diferentes capas empleando el mismo elemento volumétrico de 8 nodos con tres grados de libertad por nodo (traslación en los tres ejes).Under the continuous concrete slab (6), there is the ground (7) on which rests the rest of the components of the track system (1) indicated in the previous paragraph. This land (7), for its introduction in the numerical model, has been modeled in different layers using the same volumetric element of 8 nodes with three degrees of freedom per node (translation in the three axes).

Es necesario determinar hasta qué profundidad se debe modelar el terreno (14) en el modelo numérico. Para determinar esta profundidad es necesario calcular hasta qué punto afectan las cargas aplicadas sobre la placa de hormigón (4) objeto de la invención al terreno. Para este cálculo se ha establecido que la profundidad límite es la profundidad a la que aplicada una carga en la superficie se produce un desplazamiento prácticamente nulo y constante.It is necessary to determine to what depth the terrain (14) must be modeled in the numerical model. To determine this depth it is necessary to calculate to what extent the loads applied on the concrete plate (4) object of the invention affect the ground. For this calculation it has been established that the limit depth is the depth at which a load applied to the surface produces a virtually nil and constant displacement.

Para el cálculo anterior se calcula el incremento de esfuerzo (ov) en el terreno (14) producido por una carga puntual vertical en función de la profundidad, mediante la ecuación:For the above calculation, the increase in effort (ov) in the ground (14) produced by a vertical point load as a function of the depth is calculated by means of the equation:

3 Qz2 3 Qz2

ov _5 ov _5

2 n (r2 z2)z2 n (r2 z2) z

siendo:being:

- Q: carga aplicada al terreno;- Q: load applied to the ground;

- r:distancia radial al punto calculado (en m);- r: radial distance to the calculated point (in m);

- z:profundidad del suelo (en m).- z: soil depth (in m).

Empleando esta expresión y tomando una carga Q de 75kN (la carga puntual vertical), se obtiene que a los 4,5 metros de profundidad la tensión vertical av es casi despreciable, por lo que según cálculos se debe considerar un espesor mínimo de 4,5 metros, para estar del lado de la seguridad, en el modelo numérico de la realización preferente de la invención se modela un espesor de terreno (7) igual a 6,3 metros.Using this expression and taking a load Q of 75kN (the vertical point load), it is obtained that at 4.5 meters depth the vertical voltage av is almost negligible, so according to calculations a minimum thickness of 4 must be considered, 5 meters, to be on the security side, in the numerical model of the preferred embodiment of the invention a ground thickness (7) equal to 6.3 meters is modeled.

En las condiciones de contorno, se imponen las restricciones correspondientes a la simetría de la placa de hormigón (4) y del resto de componentes, y las restricciones de los laterales de la solera continua de hormigón (6), del terreno (7). Con respecto a la placa de hormigón (4), se impide el movimiento en el eje transversal de la zona del modelo en contacto con el plano de simetría, así como del cojín de mortero de cemento y asfalto (5), de la solera (6) y del terreno (7). Respecto al terreno (7), la solera continua de hormigón (6) y el carril (2) se impide el movimiento longitudinal en los dos extremos del modelo numérico.In the conditions of contour, the corresponding restrictions are imposed on the symmetry of the concrete slab (4) and the rest of the components, and the restrictions of the sides of the continuous concrete slab (6), of the ground (7). With respect to the concrete plate (4), the movement in the transverse axis of the model area in contact with the plane of symmetry, as well as the cushion of cement mortar and asphalt (5), of the floor is prevented ( 6) and the land (7). Regarding the ground (7), the continuous concrete slab (6) and the rail (2) prevent the longitudinal movement in both ends of the numerical model.

En la figura 9 se puede observar la modelización completa de la mitad simétrica de los componentes del sistema de vía en placa (1) incluyendo también el terreno (7) sobre el que se apoya la solera continua de hormigón (6).Figure 9 shows the complete modeling of the symmetrical half of the components of the track system (1) including also the ground (7) on which the continuous concrete slab (6) rests.

Además es necesario conocer la carga dinámica a que va a estar sometido el sistema de vía en placa (1), en este caso es la carga dinámica generada por un tren considerando todos los coches y las locomotoras de dicho tren.It is also necessary to know the dynamic load to which the on-track system will be subjected (1), in this case it is the dynamic load generated by a train considering all the cars and locomotives of that train.

El procedimiento objeto de la invención se simula la carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por el sistema de vía en placa mediante un pulso completo (14) correspondiente a la carga dinámica aplicada en cada instante.The procedure object of the invention simulates the dynamic load of a train object of study to be supported by the track system on board by means of a complete pulse (14) corresponding to the dynamic load applied at each instant.

Para representar la carga dinámica aplicada en función del tiempo, el procedimiento objeto de la invención emplea un pulso completo (38), dicho pulso completo (38) se corresponde con el pulso que produce el mayor daño (44) en la placa de hormigón (4).To represent the dynamic load applied as a function of time, the procedure object of the invention uses a complete pulse (38), said complete pulse (38) corresponds to the pulse that produces the greatest damage (44) in the concrete plate ( 4).

Para obtener dicho pulso completo (38) es necesario obtener la función de densidad del espectro de frecuencias o espectro de la señal, que es una función positiva y real de frecuencia variable, asociada a un proceso estocástico o una función determinista en el tiempo que nos ayuda a identificar periodicidades. Esta función muestra la amplitud de las vibraciones con la frecuencia.To obtain this complete pulse (38) it is necessary to obtain the density function of the frequency spectrum or spectrum of the signal, which is a positive and real function of variable frequency, associated with a stochastic process or a deterministic function in time that helps identify periodicities. This function shows the amplitude of the vibrations with the frequency.

El pulso completo (38) se puede construir a partir de datos reales recogidos en una sección de la vía (representados como un pulso real de un tren), o a partir de un pulso de un bogie conocido (26).The complete pulse (38) can be constructed from real data collected in a section of the track (represented as a real pulse of a train), or from a pulse of a known bogie (26).

En la realización en la que se construye un pulso completo (38) de un tren real a partir del pulso de un bogie conocido (26), se considera un tren que aparece en la Instrucción sobre Acciones y Puentes de Ferrocarril (IAPF), como Tren Dinámico Universal A.In the embodiment in which a complete pulse (38) of an actual train is constructed from the pulse of a known bogie (26), it is considered a train that appears in the Railway Actions and Bridges Instruction (IAPF), as Universal Dynamic Train A.

El Tren Dinámico Universal A (observable en la figura 10) está constituido por dos locomotoras y diez coches, con un peso por eje de 187 kN y 120 kN respectivamente, lo que hace un peso total de 6.296 kN. La longitud total del tren es de 295,4 m. The Universal Dynamic Train A (observable in figure 10) is made up of two locomotives and ten cars, with an axle weight of 187 kN and 120 kN respectively, which makes a total weight of 6,296 kN. The total length of the train is 295.4 m.

Volviendo a la figura 10, la longitud de cada coche (39) en metros es 26,1 metros y de cada locomotora es de 17,2 metros, mientras que la distancia entre ejes (40) es igual para la locomotora y los coches, e igual a 3 metros. Este circula a una velocidad de 300 km/h.Returning to figure 10, the length of each car (39) in meters is 26.1 meters and of each locomotive is 17.2 meters, while the wheelbase (40) is the same for the locomotive and the cars, and equal to 3 meters. This circulates at a speed of 300 km / h.

Para construir el pulso completo (38) del Tren Dinámico Universal Tipo A, se le aplica un escalado temporal (27) y un escalado en amplitud (29) al pulso del bogie conocido (26) (observable en la figura 11).To construct the complete pulse (38) of the Universal Dynamic Train Type A, a temporary scaling (27) and an amplitude scaling (29) are applied to the pulse of the known bogie (26) (observable in figure 11).

El escalado temporal (27), se realiza porque no coinciden la distancia entre ejes de los bogies del Tren Dinámico Universal A del que queremos conocer el pulso completo (38) y la distancia entre ejes del tren del que procede el pulso del bogie conocido (26) (al pertenecer a un tren cualquiera), así pues se debe cambiar la base de tiempos del pulso del bogie conocido (26) y adecuarla al Tren Dinámico Universal Tipo A del que queremos conocer el pulso completo (38).The temporary scaling (27), is done because the wheelbase of the bogies of the Universal Dynamic Train A does not match, from which we want to know the complete pulse (38) and the wheelbase of the train from which the pulse of the known bogie comes ( 26) (when belonging to any train), so we must change the time base of the pulse of the known bogie (26) and adapt it to the Universal Dynamic Train Type A from which we want to know the complete pulse (38).

De forma simplificada, conociendo las longitudes y distancias entre ejes de las locomotoras y de los coches que forman el Tren Dinámico Universal Tipo A, y la velocidad a la que circulan, se puede construir el pulso completo (38) de un tren a partir de los datos del pulso del bogie conocido (26), realizando el escalado temporal del pulso del bogie conocido (26) y repitiendo el citado pulso ya temporalmente escalado para cada bogie del tren, tanto para las locomotoras como para los coches. Posteriormente se yuxtaponen todos los pulsos temporalmente escalados correspondientes a las dos locomotoras y a los diez coches que forman el Tren Dinámico Universal Tipo A, y se obtiene un pulso temporalmente escalado para un tren completo que tiene la misma forma que la que tiene el pulso del Tren Dinámico Universal Tipo A, pero tiene una magnitud no acorde con el peso del Tren Dinámico Universal Tipo A. Para adecuar el pulso temporalmente escalado de un tren completo, al peso del Tren Dinámico Universal Tipo A, se realiza el escalado en amplitud (29).In a simplified way, knowing the lengths and distances between the axes of the locomotives and the cars that make up the Universal Type A Dynamic Train, and the speed at which they circulate, the complete pulse (38) of a train can be constructed from the pulse data of the known bogie (26), performing the temporary scaling of the known bogie pulse (26) and repeating the aforementioned pulse already scaled for each bogie of the train, both for the locomotives and for the cars. Subsequently, all the temporarily scaled pulses corresponding to the two locomotives and the ten cars that make up the Universal Dynamic Train Type A are juxtaposed, and a temporarily scaled pulse is obtained for a complete train that has the same shape as the one that has the pulse of the Train. Dynamic Universal Type A, but has a magnitude not commensurate with the weight of the Universal Dynamic Train Type A. To adapt the temporarily scaled pulse of a complete train, the weight of the Universal Dynamic Train Type A, amplitude scaling is performed (29) .

Dicho escalado en amplitud (29) consiste en hallar un factor por el que multiplicar el pulso temporalmente escalado de un tren completo que nos garantice que pulso obtenido con el escalado en el tiempo se corresponde con el peso de ese tren.Said amplitude scaling (29) consists in finding a factor by which to multiply the temporarily scaled pulse of a complete train that guarantees that the pulse obtained with the scaling in time corresponds to the weight of that train.

El espectro de señal se obtiene procesando el registro de la carga del tren (figura 12) por la aplicación de la transformada de Fourier en el dominio del tiempo, así se descompone el pulso en armónicos (41) que se producen a diferentes frecuencias, (observable en la figura 13), donde cada armónico se identifica con ciertas partes del tren. En la figura 13 se puede observar que la amplitud de los armónicos decrece progresivamente, debido al amortiguamiento propio de la estructura.The signal spectrum is obtained by processing the load record of the train (figure 12) by the application of the Fourier transform in the time domain, the pulse is decomposed into harmonics (41) that occur at different frequencies (observable in Figure 13), where each harmonic is identified with certain parts of the train. In Figure 13 it can be seen that the amplitude of the harmonics decreases progressively, due to the damping of the structure itself.

La otra opción para construir el pulso completo (38) de un tren es hacerlo a partir de la señal real de un tren obtenida en un registro de señales realesThe other option to build the complete pulse (38) of a train is to do it from the real signal of a train obtained in a register of real signals

El registro de señales reales, en la realización preferente de la invención, procede de un tren con las siguientes características: longitud total 200,84 metros con 8 coches (con dos bogies por coche y dos ejes por bogie) y masa total 484,6 toneladas.The registration of real signals, in the preferred embodiment of the invention, comes from a train with the following characteristics: total length 200.84 meters with 8 cars (with two bogies per car and two axles per bogie) and total mass 484.6 tons.

Este registro de señales reales requiere de un tratamiento para adecuarlo al tren objeto de estudio, para ello, se hace coincidir el primer eje de todas las señales para tener medidas equivalentes, a continuación se realiza el escalado temporal del pulso real (32), de modo que se cambia la base de los tiempos para que el instante que transcurra entre el primer y el último eje coincida con el tiempo que transcurriría para un tren circulando a una velocidad de cálculo (en este caso se han estimado 300 km/h), teniendo en cuenta la longitud del tren; seguidamente se realiza el escalado en amplitud (29), en el que se busca un factor por el que multiplicar el pulso temporalmente escalado, garantizando que el pulso obtenido en el escalado en amplitud se corresponde con el peso total del tren, obteniendo así el pulso completo (38) de un tren.This recording of real signals requires a treatment to adapt it to the train object of study, for it, the first axis of all the signals is matched to have equivalent measurements, then the temporary scaling of the real pulse (32) is made, so that the base of the times is changed so that the instant that elapses between the first and the last axis coincides with the time that would pass for a train circulating at a speed of calculation (in this case 300 km / h have been estimated), taking into account the length of the train; Then the amplitude scaling is carried out (29), in which a factor is sought by which to multiply the temporarily scaled pulse, guaranteeing that the pulse obtained in the amplitude scaling corresponds to the total weight of the train, thus obtaining the pulse complete (38) of a train.

Una vez se ha realizado el doble escalado (32, 29), se trata de obtener una señal media, para lo que, aplicando la transformada de Fourier (33) en el dominio del tiempo, se pasa al espectro en frecuencia descomponiendo el pulso en armónicos que se producen a diferentes frecuencias, y se halla un espectro medio de todas las señales (34), para aplicando una anti-transformada de Fourier (35) volver a la señal original.Once the double scaling has been carried out (32, 29), it is a matter of obtaining a mean signal, for which, applying the Fourier transform (33) in the time domain, the spectrum is passed on in frequency by decomposing the pulse in harmonics that occur at different frequencies, and there is an average spectrum of all the signals (34), to apply an anti-Fourier transform (35) back to the original signal.

En la figura 16 aparece reflejado el pulso de carga de este tren real a partir del procedimiento descrito anteriormente para una velocidad de 300 km/h.In Figure 16 the load pulse of this real train is reflected from the procedure described above for a speed of 300 km / h.

En el procedimiento objeto de la invención se realiza el cálculo a fatiga en compresión mediante el modelo numérico previamente establecido (12), sobre la placa de hormigón (4), de modo que se obtiene el daño (44) generado por los ciclos de carga producidos. Para el cálculo del citado daño (44) en un nodo se siguen los siguientes pasos:In the procedure object of the invention, fatigue calculation in compression is performed by means of the numerical model previously established (12), on the concrete plate (4), so that the damage (44) generated by the load cycles produced is obtained. To calculate the aforementioned damage (44) in a node, the following steps are followed:

- extraer la historia de tensiones en la dirección de la máxima tensión principal de compresión detectada en el análisis transitorio (11) en ese nodo (19) del pulso completo (38),- extract the history of tensions in the direction of the maximum compression principal voltage detected in the transient analysis (11) at that node (19) of the complete pulse (38),

- contar los ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión (20) mediante un algoritmo conocido, en el que se agrupan los ciclos contados por niveles de tensión y se suman los ciclos con el mismo nivel de tensión,- counting the fatigue cycles of the main compression tension (20) by means of a known algorithm, in which the cycles counted by voltage levels are grouped and the cycles are added with the same voltage level,

- calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión (21) mediante una formulación conocida,- calculate the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level (21) by means of a known formulation,

- obtener el daño (44) en el nodo para cada nivel de tensión (22) dividiendo el número de ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión contados entre el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión,- obtain the damage (44) in the node for each voltage level (22) by dividing the number of fatigue cycles of the main compressive tension counted by the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level,

- hallar el daño (44) total en ese nodo (23) sumando el daño (44) para cada nivel de tensión.- find the total damage (44) in that node (23) by adding the damage (44) for each voltage level.

La figura 19 representa la historia de tensiones para uno de los nodos de la placa. En ella podemos apreciar: las tensiones principales, Sigma1, Sigma2 y Sigma3, la tensión de compresión resaltada con línea más gruesa, SigmaC, y la tensión equivalente (42), Seqv.Figure 19 represents the history of voltages for one of the nodes of the board. In it we can see: the main tensions, Sigma1, Sigma2 and Sigma3, the compression stress highlighted with thicker line, SigmaC, and the equivalent voltage (42), Seqv.

Los valores de tensión que aparecen en la figura 19 han sido amplificados por un factor de 5 para obtener valores significativos de daño (44).The voltage values shown in Figure 19 have been amplified by a factor of 5 to obtain significant damage values (44).

Para contar los ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión (20) se aplica el algoritmo desarrollado por Downing y Socie. Se cuentan los ciclos de la tensión de compresión, Sigma C, en la curva tensión-tiempo de la figura 19, con el objetivo de buscar y contar los ciclos cerrados. De forma resumida, el procedimiento es el siguiente:To count the fatigue cycles of the main compression tension (20) the algorithm developed by Downing and Socie is applied. Compression tension cycles, Sigma C, are counted in the voltage-time curve of Figure 19, with the aim of finding and counting the closed cycles. In summary, the procedure is as follows:

- a cada valor de la tensión de compresión se le asigna un punto.- a point is assigned to each value of the compression tension.

- cada ciclo de la figura 19 está constituido por tres de estos puntos.- each cycle of figure 19 is constituted by three of these points.

- para formar un ciclo cerrado se debe dar la siguiente condición: el valor de tensión del tercer punto, ha de ser mayor o igual que el del primero, de lo contrario proseguimos con el siguiente punto hasta que se dé esa condición. - cuando se forma un ciclo se excluyen esos puntos y se continúa con el conteo de los puntos adyacentes.- to form a closed cycle the following condition must be given: the voltage value of the third point must be greater than or equal to that of the first, otherwise we continue with the next point until that condition is met. - when a cycle is formed, these points are excluded and the counting of the adjacent points continues.

Para el cálculo del daño (44) y la estimación de la vida en fatiga para un espectro de niveles de carga para ciclos de diferente amplitud, en el procedimiento objeto de invención se recurre a la ley de Palmgren-Miner.For the calculation of the damage (44) and the estimation of the life in fatigue for a spectrum of load levels for cycles of different amplitude, the Palmgren-Miner law is used in the process object of the invention.

De acuerdo con la ley de Palmgren-Miner, el daño (44) ejercido por un sólo ciclo es inversamente proporcional al número de ciclos de la misma amplitud que pueden provocar la rotura, aplicándose la ecuación expuesta a continuación:According to the law of Palmgren-Miner, the damage (44) exerted by a single cycle is inversely proportional to the number of cycles of the same amplitude that can cause the break, applying the equation exposed below:

Figure imgf000022_0001
Figure imgf000022_0001

donde Di es el daño (44) en fatiga para un cierto nivel y amplitud de la tensión, ni es el número de ciclos de tensión que hemos contado aplicando para ese nivel de tensión y amplitud, y Ni es el número de ciclos que producen la rotura para ese mismo nivel.where Di is the damage (44) in fatigue for a certain level and amplitude of the voltage, nor is the number of voltage cycles that we have counted by applying for that level of voltage and amplitude, and Ni is the number of cycles that produce the break for that same level.

Esta formulación permite hacer una estimación del daño (44) acumulado al aplicar sobre la placa ciclos de amplitudes diferentes. Según esta formulación, la rotura se produce cuando D = 1.This formulation makes it possible to estimate the accumulated damage (44) by applying cycles of different amplitudes on the plate. According to this formulation, the break occurs when D = 1.

Figure imgf000022_0002
Figure imgf000022_0002

Volviendo al ejemplo, en la citada figura 19, aparece representada la historia de la tensión. Usando esta curva se cuentan los ciclos siguiendo el algoritmo de Downing y Socie y se acumulan en una matriz. Para esos niveles de tensión, se calcula el número de ciclos que resiste mediante el Código Modelo (Código Modelo 2010).Returning to the example, in the aforementioned figure 19, the history of tension is represented. Using this curve the cycles are counted following the algorithm of Downing and Socie and accumulated in a matrix. For those voltage levels, the number of cycles that it resists is calculated using the Model Code (Model Code 2010).

Finalmente, se obtiene el daño (44) dividiendo el número de ciclos contados entre el número de ciclos que resiste para cada nivel de tensión. Sumando todos los valores de daño (44) de la matriz anterior obtenemos el daño (44) total en ese nodo, ya que el daño (44) total siguiendo la ley de Palmgren-Miner se calcula sumando el daño (44) provocado por ciclos con amplitudes de tensión variables, como es el caso de la historia de tensiones provocada por la carga de un tren.Finally, the damage (44) is obtained by dividing the number of cycles counted by the number of cycles that resist for each voltage level. Adding all the damage values (44) of the previous matrix, we obtain the total damage (44) in that node, since the total damage (44) following the Palmgren-Miner law is calculated by adding the damage (44) caused by cycles with variable voltage amplitudes, such as the history of voltages caused by the loading of a train.

Repitiendo este procedimiento para todos los nodos de la placa se obtiene el mapa de daño (44) por fatiga. La figura 20 muestra el mapa de daño (44) de la placa central aplicando la carga del tren tipo A, multiplicada por un factor de amplificación dinámica para tener en cuenta imperfecciones en el carril (2) o en el material rodante. Como se puede apreciar en esta figura 20, las zonas con mayor daño (44) se encuentran debajo de las sujeciones (3) centrales, en especial en la tercera y la cuarta.Repeating this procedure for all the nodes of the plate, the damage map (44) is obtained by fatigue. Figure 20 shows the damage map (44) of the central plate applying the load of the train type A, multiplied by a dynamic amplification factor to take into account imperfections in the rail (2) or in the rolling stock. As can be seen in figure 20, the areas with the greatest damage (44) are below the central restraints (3), especially in the third and fourth.

Para considerar la señal que más daño (44) produce, se generan un conjunto de fases aleatorias para cada una de las frecuencias en que se ha descompuesto el pulso correspondiente al tren completo y a continuación se aplica la antitransformada de Fourier para obtener una señal que se introduce en el modelo. Esta señal es la que se emplea paraTo consider the signal that produces the most damage (44), a set of random phases are generated for each of the frequencies in which the pulse corresponding to the whole train has been decomposed and then the Fourier antitransformed is applied to obtain a signal that is enter the model. This signal is the one used to

El proceso de generar señales aleatorias se repite y se calcula el daño (44) producido por cada una de ellas.The process of generating random signals is repeated and the damage (44) produced by each of them is calculated.

En el procedimiento se elige la señal que produce un daño (44) mayor, y que en la realización preferente de la invención, corresponde con el percentil de daño (44) del 95%, luego tenemos una probabilidad de obtener un daño (44) mayor de un 5%.In the procedure, the signal which produces a greater damage (44) is chosen, and which in the preferred embodiment of the invention corresponds to the damage percentile (44) of 95%, then we have a probability of obtaining damage (44) greater than 5%.

En el procedimiento objeto de la invención cuando el daño (44) calculado en todos los nodos, es inferior a 1, el sistema de vía en placa, con las dimensiones y valores de los parámetros que definen los distintos componentes, se da por válido.In the procedure object of the invention when the damage (44) calculated in all the nodes, is less than 1, the on-board track system, with the dimensions and values of the parameters that define the different components, is considered valid.

Cuando el daño (44) calculado en algún nodo, excede el valor de 1, es necesario modificar algún parámetro bien dimensional, bien algún valor numérico de los componentes del sistema de vía en placa (1) objeto del procedimiento de diseño.When the damage (44) calculated in some node exceeds the value of 1, it is necessary to modify some very dimensional parameter, or some numerical value of the components of the track system (1) object of the design procedure.

En el caso último, en el procedimiento objeto de la invención se puede bien modificar al menos un valor (24) a elegir entre la primera geometría y los parámetros que definen el carril (2), la fijación (3), la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5), la solera continua de hormigón (6), o bien modificar un espesor (25) de la placa de hormigón (4).In the latter case, in the process object of the invention it is possible to modify at least one value (24) to be chosen between the first geometry and the parameters defining the rail (2), the fixing (3), the concrete plate (4), the cement mortar and asphalt cushion (5), the continuous concrete slab (6), or modify a thickness (25) of the concrete plate (4).

A continuación en el procedimiento objeto de la invención se vuelve a realizar el cálculo a fatiga en compresión por medio de un modelo numérico (12) previamente establecido, se compone el mapa de daño (44) del modelo numérico (17) de la placa de hormigón (4) representado el daño (44) en cada nodo en un mapa, y se da el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño (44) en ninguno de los nodos excede de un valor de 1 (18), o si el daño (44) volviera a ser mayor que 1, se vuelve a modificar alguno de los parámetros o valores expuestos en este mismo párrafo, hasta que se da el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño (44) en ninguno de los nodos excede de un valor de 1 (18).Then, in the procedure object of the invention, the compression fatigue calculation is performed again by means of a previously established numerical model (12), the damage map (44) of the numerical model (17) of the plate is made up concrete (4) represented the damage (44) in each node in a map, and the design of the track system is given as correct when the damage (44) in any of the nodes exceeds a value of 1 (18) , or if the damage (44) were again greater than 1, one of the parameters or values exposed in this same paragraph is modified again, until the design of the track system is given as correct when the damage (44 ) in none of the nodes exceeds a value of 1 (18).

El procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) aquí expuesto se puede emplear para diseñar un sistema de vía en placa (1) en el que la placa de hormigón (4) sea prefabricada o fabricada in situ de manera indistinta, ya que requiere de datos que se conocen o se pueden conocer del diseño propuesto para su comprobación y/o modificación.The method of designing a track system (1) here exposed can be used to design a track system in plate (1) in which the concrete plate (4) is prefabricated or manufactured in situ in an indistinct manner, since it requires data that are known or can be known about the proposed design for its verification and / or modification.

Finalmente es objeto de la invención un sistema de vía en placa (1) diseñado con el procedimiento de diseño antes explicado.Finally, the object of the invention is a track system (1) designed with the design procedure explained above.

La invención no debe verse limitada a la realización particular descrita en este documento. Expertos en la materia pueden desarrollar otras realizaciones a la vista de la descripción aquí realizada. En consecuencia, el alcance de la invención se define por las siguientes reivindicaciones. The invention should not be limited to the particular embodiment described herein. Experts in the field can develop other embodiments in view of the description herein made. Accordingly, the scope of the invention is defined by the following claims.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) donde el sistema de vía en placa (1) comprende los siguientes componentes: un carril (2), una fijación (3), una placa de hormigón (4), un cojín de mortero de cemento y asfalto (5), una solera continua de hormigón (6) situada sobre un terreno (7); teniendo todos estos componentes una geometría y unos parámetros que los definen, donde se diseña al menos un componente a elegir entre la fijación (3), la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5) y la solera continua de hormigón (6), caracterizado por que el procedimiento comprende las siguientes etapas:A method for designing a track system (1) where the track system (1) comprises the following components: a rail (2), a fixing (3), a concrete plate (4), a cement and asphalt mortar cushion (5), a continuous concrete slab (6) located on a ground (7); all these components having a geometry and parameters that define them, where at least one component to be chosen is designed between the fixing (3), the concrete plate (4), the cement mortar cushion and asphalt (5) and the continuous concrete slab (6), characterized in that the method comprises the following steps: - establecer una carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por la vía en placa (8),- establish a dynamic load of a train under study to be supported by the track (8), - establecer una primera geometría de los componentes de la vía en placa (9), - realizar un análisis modal (10) del sistema de vía en placa (1),- establish a first geometry of the track components on the plate (9), - perform a modal analysis (10) of the track system on the plate (1), - realizar un análisis transitorio (11) del sistema de vía en placa (1),- carry out a transient analysis (11) of the track system (1), - realizar un cálculo a fatiga en compresión sobre el sistema de vía en placa (1) por medio de un modelo numérico (12) previamente establecido, que comprende los siguientes pasos:- performing a compression fatigue calculation on the track system (1) by means of a previously established numerical model (12), which comprises the following steps: - modelar (13) cada componente del sistema de vía en placa (1) en el modelo numérico, introduciendo la primera geometría y unos primeros valores de los parámetros de cada componente,- modeling (13) each component of the track system (1) in the numerical model, introducing the first geometry and first values of the parameters of each component, - simular la carga dinámica de un tren objeto de estudio a soportar por el sistema de vía en placa (1) mediante un pulso completo (14) correspondiente a la carga dinámica aplicada en cada instante, - calcular el daño (44) generado en un nodo (15) de la placa de hormigón (4),- simulate the dynamic load of a train object of study to be supported by the track system (1) by means of a complete pulse (14) corresponding to the dynamic load applied at each instant, - calculate the damage (44) generated in a node (15) of the concrete plate (4), - repetir el cálculo del daño (44) en todos los nodos de la placa (16), - componer un mapa de daño del modelo numérico (17) de la placa de hormigón (4) representado el daño en cada nodo en un mapa, y- repeat the calculation of the damage (44) on all the nodes of the plate (16), - compose a damage map of the numerical model (17) of the concrete plate (4) representing the damage in each node on a map, Y - dar el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño (44) en ninguno de los nodos excede de un valor de 1 (18).- give the design of the track system in plate by correct when the damage (44) in any of the nodes exceeds a value of 1 (18). 2. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según la reivindicación 1 caracterizado por que calcular el daño (44) generado en un nodo (15) se realiza con el siguiente procedimiento: 2. Method for designing a track system (1) according to claim 1, characterized in that the damage (44) generated in a node (15) is calculated with the following procedure: - extraer la historia de tensiones en la dirección de la máxima tensión principal de compresión detectada en el análisis transitorio (11) en ese nodo (19) del pulso completo (38),- extract the history of tensions in the direction of the maximum compression principal voltage detected in the transient analysis (11) at that node (19) of the complete pulse (38), - contar los ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión (20) mediante un algoritmo conocido, en el que se agrupan los ciclos contados por niveles de tensión y se suman los ciclos con el mismo nivel de tensión,- counting the fatigue cycles of the main compression tension (20) by means of a known algorithm, in which the cycles counted by voltage levels are grouped and the cycles are added with the same voltage level, - calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión (21) mediante una formulación conocida, - obtener el daño (44) en el nodo para cada nivel de tensión (22) dividiendo el número de ciclos de fatiga de la tensión principal de compresión contados entre el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión,- calculate the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level (21) by means of a known formulation, - obtain the damage (44) in the node for each voltage level (22) by dividing the number of cycles of fatigue of the main compressive tension counted between the number of cycles that is able to resist the concrete for each voltage level, - hallar el daño (44) total en ese nodo (23) sumando el daño (44) para cada nivel de tensión.- find the total damage (44) in that node (23) by adding the damage (44) for each voltage level. 3. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según la reivindicación 2 caracterizado por que para calcular el número de ciclos que es capaz de resistir el hormigón para cada nivel de tensión (21) se emplea una formulación a elegir entre: Código Modelo 2010, modelo propuesto por Castillo et al, propuesta de Hsu et al y la normativa vigente en el momento del cálculo.3. Method for designing a track system (1) according to claim 2, characterized in that to calculate the number of cycles that the concrete is able to resist for each voltage level (21), a formulation is used to choose between : Code Model 2010, model proposed by Castillo et al, proposal of Hsu et al and the regulations in force at the time of calculation. 4. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cuando el daño (44) en algún nodo de la placa supera un valor de 1, comprende los pasos adicionales de:4. Procedure for designing an on-board track system (1) according to any of the preceding claims, characterized in that when the damage (44) in any node of the board exceeds a value of 1, it comprises the additional steps of: - modificar al menos un valor (24) a elegir entre la primera geometría y los parámetros que definen el carril (2), la fijación (3), la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5), la solera continua de hormigón (6), - volver a realizar el cálculo a fatiga en compresión por medio de un modelo numérico (12) previamente establecido,- modifying at least one value (24) to be chosen between the first geometry and the parameters defining the rail (2), the fixing (3), the concrete plate (4), the cement mortar cushion and asphalt (5) ), the continuous concrete slab (6), - re-perform the fatigue calculation in compression by means of a numerical model (12) previously established, - componer un mapa de daño (44) del modelo numérico (17) de la placa de hormigón (4) representado el daño (44) en cada nodo en un mapa, y- compose a damage map (44) of the numerical model (17) of the concrete plate (4) representing the damage (44) in each node on a map, and - dar el diseño del sistema de vía en placa por correcto cuando el daño (44) en ninguno de los nodos excede de un valor de 1 (18). - give the design of the track system in plate by correct when the damage (44) in any of the nodes exceeds a value of 1 (18). 5. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que en la etapa de modificar al menos un valor (24) a elegir entre la geometría y los parámetros que definen la fijación (3), la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5) y la solera continua de hormigón (6), se modifica en primer lugar un espesor (25) de la placa de hormigón (4).5. Procedure for designing a track system (1) according to claim 4, characterized in that in the step of modifying at least one value (24) to choose between the geometry and the parameters that define the fixation (3) , the concrete slab (4), the cement and asphalt mortar cushion (5) and the continuous concrete slab (6), a thickness (25) of the concrete slab (4) is first modified. 6. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado por que en la etapa de modificar al menos un valor (24) a elegir entre la geometría y los parámetros que definen la fijación (3), la placa de hormigón (4), el cojín de mortero de cemento y asfalto (5) y la solera continua de hormigón (6), se modifica al menos un valor a elegir entre una resistencia a compresión, un módulo elástico y un coeficiente de Poisson de los parámetros que definen la placa hormigón (4).6. Procedure for designing a track system (1) according to any of claims 4 or 5, characterized in that in the step of modifying at least one value (24) to choose between the geometry and the parameters that define the fixing (3), the concrete plate (4), the cement and asphalt mortar cushion (5) and the continuous concrete slab (6), at least one value to be chosen between a compression resistance, a modulus elastic and a Poisson coefficient of the parameters that define the concrete plate (4). 7. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa procedente de un tren objetivo representada mediante un pulso completo (14), se simula a partir de un pulso correspondiente a un bogie conocido (26) de un tren cualquiera, y comprende los siguientes pasos:Method for designing a track system (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the dynamic load to be supported by the track system from a target train represented by a complete pulse (14) , is simulated from a pulse corresponding to a known bogie (26) of any train, and comprises the following steps: - realizar un escalado temporal del pulso del bogie conocido (27), mediante un cambio de una base de tiempos del tren conocido a una base de tiempos del tren objetivo, obteniendo un pulso temporalmente escalado,- perform a temporary scaling of the known bogie pulse (27), by changing a base of times of the known train to a base of times of the target train, obtaining a temporarily scaled pulse, - componer un pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo (28), repitiendo el pulso temporalmente escalado para los bogies de coches y de locomotoras del tren objetivo,- compose a pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train (28), repeating the temporarily scaled pulse for the bogies of cars and locomotives of the target train, - realizar un escalado en amplitud del pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo (29), multiplicando el pulso de un tren temporalmente escalado correspondiente al tren objetivo por un factor,- scaling the amplitude of the pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train (29), multiplying the pulse of a temporarily scaled train corresponding to the target train by a factor, - obtener un pulso completo (38) correspondiente al tren completo (30), para adecuar el pulso completo (38) al peso total del tren completo,- obtain a complete pulse (38) corresponding to the complete train (30), to adapt the full pulse (38) to the total weight of the complete train, - aplicar la transformada de Fourier (33) descomponiendo el pulso real en armónicos,- apply the Fourier transform (33) decomposing the real pulse into harmonics, - hallar espectro medio de las señales (34),- find average spectrum of signals (34), - aplicar anti-transformada de Fourier (35). - apply anti-Fourier transform (35). 8. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la carga dinámica a soportar por el sistema de vía en placa procedente de un tren objetivo representada mediante un pulso completo (14) se obtiene a partir de unos datos reales, y comprende los siguientes pasos:8. Procedure for designing a track system (1) according to any of claims 1 to 6, characterized in that the dynamic load to be supported by the track system from a target train represented by a complete pulse ( 14) is obtained from real data, and includes the following steps: - recoger datos de registros de trenes reales (31), representados como pulsos reales,- collect data from real train records (31), represented as real pulses, para cada pulso real,for each real pulse, - realizar un escalado temporal del pulso real (32), mediante un cambio de una base de tiempos del tren conocido a una base de tiempos del tren objetivo, - realizar un escalado en amplitud (28), multiplicando el pulso temporalmente escalado por un factor obteniendo un pulso completo (38) correspondiente al tren objetivo,- perform a temporary scaling of the actual pulse (32), by changing a base of times of the known train to a base of times of the target train, - perform an amplitude scaling (28), multiplying the temporarily scaled pulse by a factor obtaining a complete pulse (38) corresponding to the target train, - aplicar la transformada de Fourier (33) descomponiendo el pulso real en armónicos,- apply the Fourier transform (33) decomposing the real pulse into harmonics, - hallar espectro medio de las señales (34),- find average spectrum of signals (34), - aplicar anti-transformada de Fourier (35).- apply anti-Fourier transform (35). 9. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que realizar el análisis modal (10) comprende calcular los modos propios de vibración y frecuencias naturales asociadas a cada modo propio de vibración.9. Procedure for designing a track system (1) according to any of the preceding claims, characterized in that performing the modal analysis (10) comprises calculating the proper modes of vibration and natural frequencies associated with each mode of vibration itself. 10. Procedimiento de diseño de un sistema de vía en placa (1) según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la etapa de hallar el daño (44) acumulado (23) para cada nodo se realiza mediante la ley de Palmgren-Miner que suma el daño (44) obtenido en los ciclos para cada nivel de tensión.10. Procedure for designing a track system (1) according to the preceding claims, characterized in that the step of finding the accumulated damage (44) for each node is made by the law of Palmgren-Miner which sum the damage (44) obtained in the cycles for each voltage level. 11. Sistema de vía en placa caracterizado por que se ha diseñado por el procedimiento divulgado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 11. Plate track system characterized in that it has been designed by the method disclosed in any of the preceding claims.
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