Cómo los trenes de alta velocidad pueden ser más eficientes con el plástico reforzado con fibra de vidrio
por Tencom Ltd.
Los avances en ingeniería en las últimas décadas han hecho que los viajes en tren sean más rápidos y eficientes que nunca. Los trenes de alta velocidad ofrecen una forma única de transporte para pasajeros y mercancías, lo que los convierte en una herramienta invaluable en las sociedades modernas. Son capaces de alcanzar velocidades de hasta 250 millas por hora, lo que los convierte en la forma más rápida de transporte terrestre con ruedas. Los trenes de alta velocidad representan la combinación definitiva de eficiencia, seguridad y comodidad, lo que los hace innegablemente importantes.
Construir un tren de alta velocidad requiere amplias consideraciones de investigación y diseño para garantizar que su rendimiento cumpla con las expectativas del cliente y al mismo tiempo opere de manera segura y confiable.
Echemos un vistazo a algunas de estas consideraciones de diseño para trenes de alta velocidad y cómo se puede usar el plástico reforzado con fibra de vidrio ( FRP ) en el diseño de trenes de alta velocidad.
¿Por qué los trenes de alta velocidad son importantes?
Este método de transporte ofrece una opción sostenible para viajes de larga distancia que reduce las emisiones de carbono en comparación con los viajes aéreos o en automóvil. Además de esto, también permiten que las ciudades se conecten más mientras generan menos contaminación acústica que el transporte por carretera y aéreo. Las redes ferroviarias de alta velocidad se han demostrado una y otra vez para promover el crecimiento económico en las comunidades en desarrollo a lo largo de las líneas de ruta, Permitir a los dueños de negocios acceder a mercados más grandes, así como brindar oportunidades de trabajo a quienes viven en estaciones de ferrocarril.
Los trenes de alta velocidad son más seguros que cualquier otra forma de transporte actualmente disponible. Su ingeniería de siguiente nivel garantiza tasas de accidentes mucho más bajas que los aviones o automóviles. Las medidas de seguridad de última generación que incluyen estos trenes los convierten en una de las principales opciones tanto para las organizaciones del sector público como privado que desean que sus objetos de valor se envíen de manera rápida pero segura.
Los trenes de alta velocidad ofrecen a los pasajeros una experiencia de viaje cómoda como nunca antes. Vienen con elementos de diseño de interiores mejorados, como el espacio entre asientos y volantes adicionales como dispositivos de control que le permiten controlar la temperatura dentro de los límites de su asiento, garantizando a los pasajeros disfrutar de un viaje sin interrupción del terreno irregular o las condiciones climáticas adversas.
La tecnología de trenes de alta velocidad es increíblemente ventajosa para las personas que viajan en horarios reducidos a largas distancias. También son excelentes para las empresas que desean servicios de entrega seguros y comunidades con la esperanza de ver un impulso económico debido a la mayor conectividad que traen los enlaces ferroviarios rápidos.
Consideraciones de diseño de trenes de alta velocidad
Los ingenieros deben considerar la dinámica del vehículo al diseñar un tren de alta velocidad. Un tren de rápido movimiento experimentará intensas fuerzas aerodinámicas, lo que puede afectar la estabilidad, la dirección, el frenado y la seguridad general del tren. Para contrarrestar esto, se requiere un cuerpo diseñado aerodinámicamente con baja resistencia al viento para una comodidad y seguridad óptimas para los pasajeros.
Los ingenieros deben prestar atención al desgaste de los componentes de la vía férrea al diseñar un tren de alta velocidad. A velocidades más altas, a menudo hay una redistribución significativa a lo largo de las vías del tren largo que puede conducir a un desgaste acelerado de los traviesas u otros componentes de la vía del riel. Los diseñadores deben asegurarse de que las vibraciones generadas por el tren se amortiguen lo suficiente a lo largo de su ciclo de vida para no molestar a los pasajeros o causar un desgaste innecesario en los componentes de la vía.
Se debe considerar la generación de energía al construir un sistema ferroviario de alta velocidad., Los trenes de alta velocidad necesitan significativamente más potencia que sus contrapartes más lentas y, por lo tanto, requieren motores más potentes que brinden salidas más grandes a velocidades más altas sin esfuerzo a través de un sistema eficiente de transmisión que minimiza las pérdidas de calor.
El peso juega un papel vital en aspectos de diseño como la aceleración y los tiempos de frenado. Por lo tanto, los diseñadores deben optar por materiales con mayores relaciones de resistencia a peso, al tiempo que minimizan el espacio desperdiciado entre automóviles individuales – permitiendo optimizaciones adicionales de un peso total reducido del automóvil. La demanda de una mayor eficiencia energética ha llevado a los fabricantes a desarrollar diseños livianos sin comprometer la durabilidad o los estándares de seguridad.
La mitigación de ruido es primordial al diseñar un sistema ferroviario de alta velocidad. Mediante el uso de técnicas avanzadas de insonorización, es posible reducir los niveles de vibración para que los pasajeros disfruten de viajes tranquilos y cómodos. Además, los reguladores deben garantizar una geometría precisa de la rueda, así como pesos cuidadosamente suavizados para evitar el ruido excesivo de la rueda que de otro modo podría ser perjudicial. Estas características finalmente trabajan juntas hacia objetivos primarios como mejorar la seguridad operativa, la comodidad de los pasajeros, la confiabilidad del viaje, la eficiencia energética y la rentabilidad tan esenciales para las redes ferroviarias modernas.
Opciones de material para trenes de alta velocidad
Cualquier tren de alta velocidad debe construirse con cuidado y precisión; Esto significa que la elección de los materiales es increíblemente importante. La combinación de materiales utilizados debe dar como resultado un tren robusto, confiable y seguro. Los trenes de alta velocidad generalmente están hechos de aleaciones de aluminio especializadas, aleaciones de acero, componentes de fibra de vidrio y materiales compuestos. Veamos cada elección de material con más detalle.
Las aleaciones de aluminio, consideradas la opción preferible para la mayoría de los fabricantes de trenes debido a sus propiedades livianas, son un componente clave de los trenes de alta velocidad debido a su resistencia y durabilidad contra cargas dinámicas a velocidad. Las aleaciones de acero agregan un peso más pesado pero un mayor soporte estructural en comparación con las aleaciones de aluminio, al tiempo que tienen una resistencia dinámica al pandeo, lo que puede conducir a una mayor seguridad cuando se viaja a altas velocidades.
Los componentes de fibra de vidrio pueden usarse en la fabricación de cuerpos y marcos de ventanas debido a sus excelentes propiedades de aislamiento; Los componentes de fibra de vidrio pueden proporcionar el aislamiento térmico necesario que necesitan los pasajeros durante los viajes de larga distancia, sin dejar de ser lo suficientemente livianos como para no ejercer demasiada tensión en el sistema del eje del tren cuando las cargas de tracción son presente. Finalmente, los materiales compuestos se pueden usar como una alternativa útil para cualquier pieza estructural de servicio pesado, ya que ofrecen una buena relación resistencia / peso a lo largo de los ciclos de vida operativos, haciéndolos ideales para usar con trenes de alta velocidad. Un material que se puede usar es el plástico reforzado con fibra de vidrio.
Plástico reforzado con fibra de vidrio para trenes de alta velocidad
Los trenes de alta velocidad dependen de materiales resistentes y livianos para mantener la eficiencia y la seguridad, y el plástico reforzado con fibra de vidrio es una opción ideal para este propósito. FRP proporciona una combinación única de durabilidad, resistencia y resistencia a la corrosión.Características — que son invaluables en cualquier aplicación de tren de alta velocidad. Con una variedad de construcciones disponibles, se puede adaptar a los requisitos específicos de cada línea de tren individual.
los fuerte pero ligero La naturaleza de FRP lo hace muy adecuado para lograr tiempos de viaje más rápidos con menos energía al tiempo que proporciona una mayor estabilidad al vagón y al carro. A medida que aumenta la velocidad con los servicios ferroviarios de alta velocidad, también debe aumentar la resistencia de componentes como columnas y vigas de soporte. El bajo peso de FRP también reduce el desgaste de los ejes del vagón de ferrocarril durante los viajes de mayor distancia, así como las vibraciones de amortiguación causadas por el paso de interruptores y juntas en las líneas de riel.
FRP superior resistencia a la corrosión lo convierte en un material ideal para aplicaciones ferroviarias que pasan a través del aire marino o áreas expuestas a la humedad o mayores niveles de salinidad de fuentes cercanas, como actividades ferroviarias costeras de agua salada y agua de agrupación de áreas inundadas cerca de rieles. Las propiedades de unión química de varios sistemas de resina proporcionan protección adicional contra factores de corrosión ambiental comunes a lo largo de muchas redes ferroviarias en todo el mundo.
Ejemplos del mundo real
El plástico reforzado con fibra de vidrio es un componente clave en una amplia gama de Ferrocarriles británicos aplicaciones de material rodante. Desde la cabina del tren de alta velocidad hasta las puertas de los pasajeros y los proyectiles de los asientos, FRP ofrece fuerza estructural y protección contra el impacto de los misiles que no pueden igualar otros materiales. Ejemplos de toda la industria ferroviaria muestran que FRP es una excelente opción para proporcionar seguridad y protección, al mismo tiempo que cumple con los requisitos de durabilidad y rendimiento.
Talgo, un fabricante español de material rodante, también ha utilizado compuestos para mejorar el transporte ferroviario. Un prototipo de polímero reforzado con fibra de carbono ( CFRP ) de sus bogies radiales promete reducir drásticamente el peso de pasajeros adicionales y el consumo de energía hasta en un 50%. El nuevo diseño no solo libera peso para más pasajeros, sino que también elimina gran parte de la tensión ejercida sobre la infraestructura ferroviaria. Esta tecnología permitirá a los operadores de trenes reducir los costos de mantenimiento mientras se adhieren a los estándares europeos de construcción de bogey ferroviario y toxicidad por humo de fuego. Además, ha pasado las pruebas estáticas y de fatiga – con más de 10 millones de ciclos de carga – sin sufrir daños.
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