Computación de altas prestaciones aplicada al tendido eléctrico ferroviario en trenes de alta velocidad

Resumen

La necesidad de los viajeros de conseguir trasladarse de forma rápida en un medio de transporte cómodo y seguro, hace que los ingenieros de las compañías ferroviarias estudien el desarrollo e implantación de líneas ferroviarias de Alta Velocidad, y esto se debe aplicar a multitud de áreas técnicas, como la dinámica de vehículos, análisis del confort, estudio del contacto entre la catenaria y el pantógrafo, etc, Uno de los problemas más importantes que se debe resolver, si se quieren conseguir velocidades aproximadas de 300 km/h, es el del suministro eléctrico al ferrocarril. En la actualidad se pueden encontrar varios sistemas que permiten alimentar eléctricamente a los trenes, bien mediante un conjunto de cables aéreos con corriente alterna o corriente continua, el sistema de alimentación proporcionado por un tercer rail, la levitación magnética, etc. El método más empleado a día de hoy recibe el nombre de catenaria, entendiendo por tal el conjunto de cables aéreos que suministran de energía al tren. Un objetivo importante es el cálculo de la estructura de dicha catenaria, de tal forma que se debe modelar para conseguir que el contacto entre ella y el pantógrafo, elemento de frotación a través del cual el tren entra en contacto con la catenaria, sea de una fuerza constante, pues una pérdida de contacto entre ambos elementos implica una reducción en la velocidad del tren. Por tanto se necesita un cálculo riguroso, con una precisión del milímetro, para su posterior montaje. Evidentemente existe un estudio posterior al que se acaba de hacer mención, y que es el problema dinámico de la interacción pantógrafo-centenaria. Como se acaba de decir, para poder alcanzar altas velocidades, la pérdida de contacto entre el pantógrafo y la catenaria debe ser mínima o inexistente. Para mejorar la respuesta dinámica del sistema formado por el conjunto pantógrafo-catenaria, se deben utilizar modelos matemáticos como base para poder implementar unos algoritmos que nos permitan resolver de forma rápida y eficaz estos problemas. De ambas implementaciones realizadas en esta Tesis Doctoral surgieron las herramientas software CALPE e InDiCa. Además, si se consideran los kilómetros de raíles existentes en España, es posible imaginar la gran cantidad de simulaciones que hay que realizar, parece obvia la necesidad que se tiene de reducir el tiempo de ejecución de cada simulación para proporcionar los resultados en un tiempo mínimo, por lo que se han abordado algunas implementaciones tanto paralelas como distribuidas (Computación de Alta Productividad), y todo de una manera transparente al usuario.