Influencia de las vibraciones generadas por las ramas de alta velocidad en la infraestructura ferroviaria

Abstract

El ferrocarril, que tuvo su época de esplendor a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, vio como poco a poco la aparición del coche y el avión iban quitándole usuarios, especialmente en el transporte de viajeros. Con el fin de poder competir otra vez en igualdad de condiciones se desarrollaron los trenes de alta velocidad, capaces de circular a velocidades superiores a los 250 km/h. De esta manera el ferrocarril volvía a consolidarse como una alternativa importante en el transporte de viajeros entre ciudades, con lo que estas redes empezaron a extenderse a lo largo de los principales países.

Pero con el progresivo aumento en la velocidad de circulación de los trenes han aparecido nuevos problemas que no se producían a velocidades inferiores. El incremento en la velocidad de circulación lleva asociado un incremento en el nivel de vibraciones generadas por el tren. Este incremento es especialmente intenso cuando la velocidad de circulación se acerca a la de transmisión de ondas Rayleigh por el terreno. Si se sigue aumentando la velocidad de circulación se puede llegar a alcanzar el máximo de respuesta vibratoria, correspondiente a la conocida como velocidad crítica. Estos altos niveles de vibración no sólo pueden resultar molestos o causar vibraciones indeseadas en estructuras cercanas, sino que en el peor de los casos podría llegar a causar la licuefacción de las capas de materiales granulares bajo la vía, como es la capa de balasto.

La presente tesina trata de sintetizar el conocimiento actual en el campo de la generación de vibraciones al circular con trenes de alta velocidad. Se analizarán los elementos dentro de la infraestructura ferroviaria que causan las vibraciones, estableciendo la importancia relativa de cada uno de ellos. También se explicará cómo la energía transmitida a la estructura se propaga en forma de ondas al terreno, indicando cómo afectarán la estructura y características de éste al nivel total de vibraciones. Se estudiará también un modelo teórico que relaciona la velocidad de circulación del tren con el nivel de desplazamientos inducidos en la vía y el terreno, validando su utilidad con datos de casos reales. Ya por último se explicarán las principales características de algunos modelos más complejos que tratan de explicar el fenómeno, así como algunas de las posibles medidas que existen en la actualidad para limitar el nivel de vibraciones.