Ingeniero Civil Eléctrico / En el marco del proyecto OSIRIS (Optimal strategy to innovate and reduce energy consumption in urban rail systems) se desarrolló una herramienta computacional que permite, entre otras cosas, calcular una curva de velocidad óptima para la operación de un tren la cual minimice la energía de tracción, la potencia máxima, el trabajo total o cualquier otro objetivo operacional que sea factible de expresar mediante un modelo matemático, cumpliendo las restricciones operacionales tales como los tiempos de viajes y las velocidades máximas interestación. El cálculo de dicha curva fue realizado de tres maneras distintas. El primer algoritmo fue programado en MATLAB e implementado en el software del proyecto OSIRIS. Este modelo heurístico propone una estrategia de conducción mediante cuatro fases: Tracción, mantención de velocidad, marcha inercial y frenado. El segundo modelo fue escrito en C++, para verificar ciertas simplificaciones del primer algoritmo. En las que se probó, dada cierta cantidad de metros, las decisiones que un conductor debe tomar. Por otro lado, el tercer modelo matemático está basado en la teoría del control óptimo. Para esto fue necesario usar el software de código abierto BOCOP para resolver las ecuaciones diferenciales del problema. En este modelo, las variables de control son el porcentaje del esfuerzo máximo de tracción y de frenado del tren. Los modelos fueron comparados mediante dos casos: Uno y dos límites de velocidad interestación. De las simulaciones se pudieron apreciar los tiempos de computo, la precisión y la aplicabilidad práctica. Para validar el primer modelo heurístico, se estudió la operación de un día del Metro de Valparaíso con la curva óptima y un perfil que minimiza los tiempos de viaje (curva rápida). De este modo se pudo analizar el potencial de ahorro energético de dicho sistema ferroviario comparando su operación con ambos perfiles, el cual se estimó un 25\% de reducción en la energía consumida en tracción. Finalmente se analizó la operación del sistema desde el punto de vista eléctrico, calculando la potencia instantánea requerida en tracción de las subestaciones de rectificación y el perfil de tensiones mínimas en la vía. Se pudo concluir que la curva óptima aliviana las exigencias de la infraestructura eléctrica del sistema. Actualmente modelo heurístico está incorporado a la herramienta OSIRIS, funcionando correctamente y validado por los integrantes del proyecto. Nuevas versiones y mejoras se harán a partir de las experiencias y retroalimentaciones de los usuarios del programa.

Ingeniero Civil Eléctrico / El presente trabajo tiene por objetivo principal, estudiar la factibilidad de implementar un tren de alta velocidad en el país, particularmente a través de la conexión entre Santiago y Valparaíso por este medio de transporte. En un primer paso se estudia el estado del arte actual en el mundo destacando a algunos países especializados en trenes de alta velocidad. Se repasa en particular la tecnología MAGLEV que poco a poco empieza a tener mayor relevancia en el transporte ferroviario, convirtiéndose en la mejor alternativa para viajes a grandes distancias a velocidades superiores a la de los actuales trenes convencionales de alta velocidad. Luego se analiza la dinámica de los trenes de alta velocidad, lo que permite la determinación de la potencia eléctrica necesaria para su circulación en un trazado con condiciones especiales, a una velocidad determinada. A partir de esta potencia se seleccionan diversos motores de inducción que deben ser aptos para trenes de alta velocidad en condiciones preestablecidas. Posteriormente se describe el proceso de estimación de los parámetros eléctricos en máquinas de inducción, con el propósito de determinarlos en las máquinas seleccionadas y así estudiar su comportamientos en las condiciones expuestas, para después elegir entre ellas las que cumplan con todas las restricciones. La máquina especificada es de 3.000 V, 4 polos y 200 kW. Por último se efectúa un análisis económico a nivel de costo de inversión del proyecto por infraestructura y material rodante (trenes). Esto para elegir un tren de alta velocidad adecuado para el trazado. La alternativa escogida fue el tren de alta velocidad japonés Shinkansen 700 de 16 coches con motores de fábrica, sus respectivos controles de frecuencia y una capacidad de 1.323 asientos. El costo de inversión estimado de este proyecto en el país es de 1,6 mil millones de dólares. La conclusión más importante del trabajo es que la implementación de un tren de alta velocidad entre Santiago y Valparaíso es técnicamente factible y permitiría cubrir dicho tramo en menos de una hora. Será necesario un estudio económico más detallado para decidir la factibilidad económica.

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