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.

La nueva generación de sistemas de comunicaciones digitales demanda conversores analógico-digital (ADC) de muy alta velocidad que sólo pueden ser realizados en base una arquitectura paralela de conversores temporalmente intercalados (TI-ADC). Un TI-ADC consiste en un arreglo de M ADC en paralelo que son coordinados por M fases de reloj. Como resultado, se obtiene una tasa de frecuencia de muestreo global (Fs) igual a M veces la tasa de muestreo individual de cada ADC. Sin embargo, debido a los desapareamientos entre los transistores dentro de los circuitos integrados, los canales de los TI-ADC pueden mostrar diferencias en sus diversos parámetros esenciales (por ej. desajustes de offset, ganancia y fases de muestreo). Estos desajustes pueden ser detectados y calibrados, sin embargo, el desajuste entre las fases de muestreo presenta un gran desafío en su detección y por ello representa un tema abierto de investigación. En esta Tesis se propone una nueva técnica para la detección y calibración del desajuste entre las fases de muestreo en TI-ADC para receptores digitales de fibra óptica de 40/100 Gb/s. Además, la técnica propuesta puede detectar y corregir el desapareamiento de tiempo de propagación (time-skew) entre los canales en cuadratura (I/Q) que se presenta en los receptores ópticos coherentes. Asimismo, el método de ajuste puede extenderse a otros tipos de receptores digitales que utilicen TI-ADC. La técnica propuesta se demuestra efectiva y simple ya que evita el agregado de circuitos adicionales y aprovecha la información disponible dentro del procesador digital de señales del receptor. Por otro lado, el otro aporte fundamental de la Tesis es la verificación y demostración experimental del método de calibración para TI-ADC. Para ello se diseñó un chip de TI-ADC de 2 GS/s y 6-bits que implementa 8 canales temporalmente intercalados y un total de 16 conversores de aproximaciones sucesivas asíncronicos. El diseño incorpora múltiples capacidades de calibración, incluyendo celdas de retardo programable que permiten controlar las fases del conversor. El chip se fabricó en una tecnología CMOS de 0.13μm, siendo este el primer chip en ser diseñado y enviado a fabricar desde la FCEFyNUniversidad Nacional de Córdoba. Se realizaron las mediciones del conversor y el resto de los bloques, demostrando una correcta operación según sus especificaciones de diseño. A partir de este conversor prototipo se desarrolló una plataforma de hardware y software dedicada que permitió emular un sistema de comunicaciones para la verificación de la propuesta de calibración. Finalmente la Tesis presenta diferentes ejemplos experimentales de calibración, demostrando que la técnica puede mitigar correctamente los efectos de los desajustes entre fases del conversor sobre el desempeño del receptor. / The new generation of digital communications systems demand for very high-speed analog-to-digital converters (ADC) that can be only realized with parallel architectures like time-interleaved ADC (TI-ADC). A TI-ADC includes an array of M parallel ADCs that are managed by M clock phases. As a result, the overall sampling rate (Fs) is M times the rate of each individual ADC. However, due to mismatch between transistors in integrated circuits, the channels of a TI-ADC may show differences in their essential parameters (eg. offset, gain and sampling phase mismatches). These mismatches can be detected and calibrated, however, the sampling phase mismatch detection presents a great challenge and therefore, it is an open research topic. This Thesis proposes a novel technique for detection and calibration of sampling phase mismatch in TI-ADC used for digital receivers. The technique is specially suitable for 40/100 Gb/s fiber optic receivers. However the technique can be extended to any other digital receiver that requires TI-ADC phase calibration. In addition, the proposed technique can detect and correct the time-skew error between quadrature (I/Q) channels that is typically found in optical coherent receivers. The technique proves to be effective and simple as it avoids additional circuitry and it takes advantage of the information available in the receiver digital signal processor. On the other hand, the other main contribution of this Thesis is the experimental demonstration and verification of TI-ADC calibration method. For this propose, a 2 GS/s and 6-bits TI-ADC was designed. The chip consists of 8 interleaved channels and 16 asynchronous successive approximations registers ADC. The design also includes multiple calibration capabilities, including programmable delay cells that can control each phase independently. The chip was fabricated in a 0.13μm CMOS technology process and it was the first chip to be designed and sent for manufacture from FCEFyN-Universidad Nacional de Córdoba. Measurements of prototype have demonstrated a correct operation according to its specifications. Then, based on the prototype TI-ADC and a dedicated hard-soft platform, a communications system could be emulated for experimental calibration proposes. At the end of the Thesis, several experimental calibrations examples are showed. With these measurements it can be demonstrated that the calibration method can successfully mitigate the sampling phase mismatch effects over the receiver.

[EN] Comfort on board is, nowadays, one of the main reasons for the choice of transport means. Therefore, offering greater comfort is an advantage against other modes of mobility and the competition brought about by liberalization of rail passenger transport. Noise is a key factor influencing passenger comfort. Therefore, in the late nineties, the first relevant acoustic comfort studies about high-speed vehicles began to appear. Although most studies focus mainly on the physical characterization, they have made some progress on trying to relate the interior noise and the passenger comfort. The main objective of this research is to conduct a methodological approach to obtaining a psychoacoustic model, in order to predict the level of discomfort of passengers in conditions of commercial circulation, and make a comparison between different high-speed rail vehicles in terms of sound quality. For this purpose, it was necessary to define an experimental methodology to obtain objective parameters of the background noise, as well as subjective measures of perception. In particular, for the calculation of objective measures, this study develops a procedure to measure sound inside high-speed vehicles traveling at commercial speed, that allows their psychoacoustical comparison. The field study has identified the psychoacoustic variables that best describe the background noise, and how they vary according to their location within the vehicle. To measure the perception, a methodology to assess the level of annoyance of representative sounds has been defined. This methodology has been validated as a result of the study, obtaining a high reliability in the measurement of discomfort levels. The experimental methodology was applied in a field study, where the sound within six high-speed vehicles traveling at commercial speed was recorded. That field study allowed to record forty-six sounds that were subsequently measured in their level of discomfort by passengers. In order to obtain a model to predict the level of annoyance, different psychoacoustic variables were analyzed: A weighted pressure level, loudness, sharpness and roughness of the sounds, along with the level of annoyance perceived by multiple linear regression. The model obtained has a predictive capacity of 90.8%. Moreover, the research includes a comparison of the level of discomfort and a psychoacoustic characterization of the vehicles that were part of the field study. / [ES] El confort a bordo es, hoy en día, uno de los motivos clave de la elección del medio de transporte. Por tanto, ofrecer una mayor comodidad es una ventaja competitiva a la hora de presentar una oferta diferenciada ante otros modos de movilidad y ante la competencia que aparecerá con la liberalización del transporte de viajeros por ferrocarril. El ruido es clave como factor que influye en el confort del pasajero. Por ello, a finales de los años noventa, comienzan a aparecer los primeros estudios relevantes sobre confort acústico de vehículos de alta velocidad. Aunque la mayor parte de los estudios se centran principalmente en la caracterización física, se han realizado algunos avances en intentar relacionar el ruido interior con el confort del pasajero. El objetivo principal de la presente investigación es realizar una aproximación metodológica a la obtención de un modelo psicoacústico que permita predecir el nivel de molestias de los pasajeros en condiciones de circulación comerciales, así como realizar una comparativa de diferentes vehículos ferroviarios de alta velocidad en cuanto a su calidad sonora. Con este objetivo, ha sido necesaria la definición una metodología experimental para la obtención de parámetros objetivos del ruido de fondo así como de medidas subjetivas de la percepción del pasajero. En concreto, para el cálculo de medidas objetivas, se ha definido un procedimiento de medida del sonido en el interior de vehículos de alta velocidad circulando a velocidad comercial que permita la caracterización psicoacústica para su comparativa. El estudio de campo realizado ha permitido identificar las variables psicoacústicas que mejor describen el ruido de fondo y conocer como varían en función de su localización dentro del vehículo. Para la medida de la percepción se ha definido una metodología de evaluación del nivel de molestia de los sonidos representativa de la percepción del pasajero. Esta metodología ha sido validada como resultado del estudio, obteniendo una elevada fiabilidad en la medida del nivel de molestia. La metodología experimental ha sido aplicada en un estudio de campo donde se registró el sonido en el interior de seis vehículos de alta velocidad circulando a velocidad comercial. El estudio de campo permitió registrar cuarenta y seis sonidos que posteriormente fueron valorados por pasajeros en cuanto a su nivel de molestia. Con el objetivo de obtener un modelo de predicción del nivel de molestia, las variables psicoacústicas: nivel de presión sonora ponderado A, loudness, sharpness y roughness de los sonidos registrados fueron analizadas junto con el nivel de molestia percibido mediante un análisis de regresión lineal múltiple. El modelo obtenido presenta una capacidad de predicción del 90,8%. Adicionalmente, se realizó una comparativa de los vehículos que formaron parte del estudio de campo en cuanto a su nivel de molestia y su caracterización psicoacústica. / [CA] El confort a bord, és, hui en dia, un dels motius clau de l'elecció del mitjà de transport. Per tant, oferir una major comoditat és un avantatge competitiu a l'hora de presentar una oferta diferenciada front a altres modes de mobilitat i davant la competència que apareixerà amb la liberalització del transport de viatgers per ferrocarril. El soroll és clau com a factor que influeix en el confort del passatger. Per això, a finals dels anys noranta, comencen a aparèixer els primers estudis rellevants sobre confort acústic de vehicles d'alta velocitat. Encara que la major part dels estudis es centren principalment en la caracterització física, s'han realitzat alguns avanços en intentar relacionar el soroll interior amb el confort del passatger. L'objectiu principal de la present recerca és realitzar una aproximació metodològica a l'obtenció d'un model psicoacústic que permeta predir el nivell de molèsties dels passatgers en condicions de circulació comercials, així com realitzar una comparativa de diferents vehicles ferroviaris d'alta velocitat en quant a la seua qualitat sonora. Amb aquest objectiu, ha sigut necessària la definició d'una metodologia experimental per a l'obtenció de paràmetres objectius del soroll de fons, així com les mesures subjectives de la percepció del passatger. En concret, per al càlcul de mesures objectives, s'ha definit un procediment de mesura del soroll a l'interior de vehicles d'alta velocitat circulant a velocitat comercial que permeta la caracterització psicoacústica per a la seua comparativa. L'estudi de camp realitzat a permès identificar les variables psicoacústiques que millor descriuen el soroll de fons i conèixer com varien en funció de la seua localització dins del vehicle. Per a la mesura de la percepció s'ha definit una metodologia d'avaluació del nivell de molèstia dels sons representativa de la percepció del passatger. Aquesta metodologia ha sigut validada com resultat de l'estudi, obtenint una elevada fiabilitat en la mesura del nivell de molèstia. La metodologia experimental ha sigut aplicada en un estudi de camp on es registrà el so a l'interior de sis vehicles d'alta velocitat circulant a velocitat comercial. L'estudi de camp va permetre enregistrar quaranta sis sons que posteriorment foren valorats per passatgers en quant al seu nivell de molèstia. Amb l'objectiu d'obtindre un model de predicció del nivell de molèstia, les variables psicoacústiques nivell de pressió sonora ponderat A, loudness, sharpness i roughness dels sons enregistrats foren analitzades junt amb el nivell de molèstia percebut mitjançant una anàlisi de regressió lineal múltiple. El model obtingut presenta una capacitat de predicció del 90,8%. Addicionalment, es va realitzar una comparativa dels vehicles que formaren part de l'estudi de camp en quant al seu nivell de molèstia i la seua caracterització psicoacústica. / Mateo Martínez, B. (2015). Aproximación metodológica a la obtención de modelos de percepción de molestias a partir de parámetros psicoacústicos en vehículos ferroviarios. Aplicación a trenes de alta velocidad [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59414

[ES] Esta tesis explora en profundidad la viabilidad técnica y las prestaciones de un sistema de transmisión para comunicaciones ópticas, de bajo coste y alta velocidad, basado en la multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) mediante la implementación de los algoritmos de procesamiento digital de la señal en tiempo real sobre dispositivos de lógica programable (FPGA). Los sistemas de transmisión de modulación de intensidad y detección directa (IM/DD) parecen ser la solución más interesante para las redes ópticas pasivas (PONs) de bajo coste que serán necesarias para responder a la gran demanda de tráfico de los próximos años, producto del aumento significativo de dispositivos conectados a internet, servicios y programas en la nube, vídeo de alta definición, entre otros. Por tanto, esta tesis tiene como objetivo principal obtener la máxima tasa binaria y eficiencia espectral posible de un sistema IM/DD OFDM en PON (de una sola banda y una sola longitud de onda). Con esta finalidad se ha desarrollado la arquitectura hardware de un receptor OFDM de alta velocidad que opera en tiempo real en un dispositivo FPGA Virtex-7 a una frecuencia de reloj de 312,5 MHz utilizando un conversor analógico digital con una tasa de muestreo de 5 GS/s. Para lograr las mejores prestaciones posibles, se ha intentado aprovechar al máximo el ancho de banda del sistema (acercándose al límite de Nyquist) y se ha realizado una carga variable de las subportadoras del símbolo OFDM atendiendo a las características del canal electro-óptico. Además, se han diseñado e implementado los algoritmos de procesamiento necesarios para la detección y demodulación de los símbolos OFDM, y se ha desarrollado una plataforma experimental que ha permitido validarlos en tiempo real a través de un enlace de fibra monomodo estándar (SSMF). El principal resultado de esta tesis es el haber demostrado experimentalmente que con el sistema propuesto se puede alcanzar una tasa binaria de 19,63 Gb/s y una eficiencia espectral de 8,07 bit/s/Hz sobre 20 km de SSMF, lo cual implica casi duplicar las mejores prestaciones publicadas hasta la fecha. Para completar el diseño del receptor, se ha desarrollado un algoritmo de sincronización de tiempo basado en la correlación cruzada entre un preámbulo conocido y la señal OFDM recibida, el cual presenta una tasa de error extremadamente baja, aun en condiciones de muy baja SNR, y su diseño optimizado requiere menos recursos que otros sincronizadores publicados hasta la fecha. También se ha desarrollado un procesador de FFT de longitud variable mediante una arquitectura paralela segmentada que permite alcanzar hasta una tasa de 10 GS/s en dispositivos Virtex-7 con una eficiencia (área/velocidad) superior a la de otros trabajos publicados, y un ecualizador de canal basado en una técnica de estimación y compensación en frecuencia, que utiliza un preámbulo característico para poder disminuir la complejidad hardware y aumentar la precisión de la estimación. Todos los algoritmos implementados en esta tesis doctoral han sido diseñados para procesar 16 muestras en paralelo, y así poder reducir la frecuencia de reloj (5 GHz/16) hasta valores aceptables para los dispositivos FPGA. / [CA] Aquesta tesi explora en profunditat la viabilitat tècnica i les prestacions d'un sistema de transmissió per a comunicacions òptiques, de baix cost i alta velocitat, basat en la multiplexació per divisió en freqüència ortogonal (OFDM) mitjançant la implementació d'algorismes de processat digital del senyal en temps real sobre dispositius de lògica programable (FPGA). Els sistemes de transmissió de modulació d'intensitat i detecció directa (IM/DD) semblen ser la solució més interesant per a les xarxes òptiques passives (PON) de baix cost que seran necessàries per respondre a la gran demanda de tràfic dels propers anys, producte de l'augment significatiu de dispositius connectats a Internet, serveis i programari al núvol, vídeo d'alta definició, entre d'altres. Per tant, aquesta tesi té com objectiu principal obtenir la màxima taxa binaria i eficiència espectral possible d'un sistema IM/DD OFDM en PON (amb una sola banda i una sola longitud d'ona). Amb aquesta finalitat s'ha desenvolupat l'arquitectura hardware d'un receptor OFDM d'alta velocitat que treballa en temps real a un dispositiu FPGA Virtex-7 amb una freqüència de rellotge de 312,5 MHz utilitzant un convertidor analògic a digital amb una taxa de mostreig de 5 GS/s. Per aconseguir les millors prestacions possibles, s'ha intentat aprofitar al màxim l'ample de banda del sistema (aproximant-se al límit de Nyquist) i s'ha realitzat una càrrega variable de les subportadores del símbol OFDM atenent a les característiques del canal electró-òptic. A més, s'han dissenyat e implementat els algorismes de processament necessaris per la detecció i desmodulació dels símbols OFDM, i s'ha desenvolupat una plataforma experimental que ha permès validar-los en temps real a través d'un enllaç de fibra monomode estàndard (SSMF). El principal resultat d'aquesta tesi és haver demostrat experimentalment que amb el sistema proposat es pot arribar a una taxa binaria de 19,63 Gb/s amb una eficiència espectral de 8,07 bits/s/Hz sobre 20 km de SSMF, la qual cosa implica quasi duplicar les millors prestacions publicades fins aquest moment. Per completar el disseny del receptor, s'ha desenvolupat un algorisme de sincronització de temps basat en la correlació creuada entre un preàmbul conegut i el senyal OFDM rebut, el qual presenta una taxa d'error extremadament baixa, inclòs en condicions de molt baixa SNR, i el seu disseny optimitzat requereix menys recursos que altres sincronitzadors publicats fins el moment. També s'ha desenvolupat un processador de FFT de longitud variable mitjançant una arquitectura paral·lela segmentada que permet arribar fins una taxa de 10 GS/s en dispositius Virtex-7 amb una eficiència (àrea/velocitat) superior a la d'altres treballs publicats, i un equalitzador de canal basat en una tècnica d'estimació i compensació en freqüència, que utilitza un preàmbul característic per poder disminuir la complexitat hardware i augmentar la precisió de l'estimació. Tots els algorismes implementats a aquesta tesi doctoral han sigut dissenyats per processar 16 mostres en paral·lel, i així poder reduir la freqüència de rellotge (5 GHz/16) fins valors acceptables pels dispositius FPGA. / [EN] This thesis presents an in-depth exploration of the technical feasibility and achievable performance of a low-cost and high-speed optical communication system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) through the implementation of real-time digital signal processing algorithms over programmable logic devices (FPGA). Optical transmission systems based on intensity modulation and direct detection (IM/DD) is considered as one of the most interesting solutions for the deployment of the low-cost passive optical networks (PONs) that will be needed to cover the high traffic demand in the coming years. This demand is fueled, among others, by the significant increase of connected devices to the Internet, services and programs in the cloud, high definition video, etc. The main objective of this thesis is to achieve the maximum bitrate and spectral efficiency of an IM/DD PON OFDM system (using a single band and a single wavelength). To this end, the hardware architecture of a high-speed real-time OFDM receiver, including all the necessary algorithms to perform the detection and demodulation of the OFDM symbols, has been implemented in a Virtex-7 FPGA device at a clock frequency of 312.5 MHz using a digital analog converter with a sampling rate of 5 GS/s. To reach the best possible performance, all the system bandwidth has been employed and the OFDM subcarriers have been loaded according to the characteristics of the electro-optical channel. An experimental platform for optical transmission through standard single-mode fiber (SSMF) has been developed to evaluate in real-time the performance of the implemented receiver. The main result of this thesis is the experimental validation of the proposed system that has achieved a bit rate of 19.63 GS/s and a spectral efficiency of 8.07 bit/s/Hz over 20 km SSMF. These results almost double the best performance published to date. The receiver implementation included the design and development of several algorithms. First, it was designed a time synchronization algorithm (TSA) based on the cross-correlation between a known preamble and the received OFDM signal. This TSA has a good performance in low-SNR scenarios and its optimized design requires fewer resources than other synchronizers published in the literature. Second, a variable length parallel pipelined FFT processor has been implemented in a Virtex-7 device, it reaches a throughput of 10 GS/s with an efficiency (area/speed) higher than that of other published works. And finally, a channel equalizer working in the frequency domain to estimate and compensate channel distortions, which uses a known preamble to decrease the hardware complexity and increase the accuracy of the estimation, has been implemented. All the algorithms in this thesis have been developed to process 16 samples in parallel, thus reducing the required clock frequency (5 GHz/16) to acceptable values for the FPGA devices. / Deseo expresar mi gratitud a las autoridades de la Facultad Regional Buenos Aires de la Universidad Tecnológica Nacional por el apoyo económico y personal recibido durante la realización de esta tesis. / Bruno, JS. (2019). Algoritmos y arquitecturas hardware para la implementación de OFDM en sistemas de comunicaciones ópticos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/119988

En la actualidad, una de las variables de mayor relevancia en el proyecto de puentes de ferrocarril de alta velocidad es la aceleración vertical del tablero, cuyo valor máximo se ve limitado por la normativa vigente y constituye uno de los Estados Límites de Servicio (ELS) libado a la seguridad del tráfico. En especial, los puentes isostáticos de luces medias-cortas y situados en líneras de ferrocarril convencionales son los más susceptibles de experimentar vibraciones inadmisibles, causadas por la aparición de fenómenos de resonancia ante el progresivo aumento de la velocidad de circulación de los trenes. El problema de vibraciones excesivas ha llevado a que se tome la decisión de sustituir algunos tableros de puentes antiguos para mejorar su comportamiento dinámico ante los nuevos requerimientos de tráfico. Esta decisión debe tomarse sobre la base de un cálculo riguroso y acorde a la normatiiva. El modelo numérico a utilizar es, por tanto, un factor clave que queda a elección del calculista del puente. Tradicionalmente se han empleado modelos de viga simplemente apoyada para el cálculo dinámico de los tableros isostáticos, una aproximación ventajosa en términos de costes computaciones aunque podrá no ser suficiente para los puentes de vía doble, debido a la contribución de las formas modales tridimensionales. Otra práctica frecuente en la modelización de estos tableros es la de despreciar el efecto de los apoyos elásticos (neoprenos) situados en los estribos, una tendencia que se ha extendido a los modelos de eparrillado y de placa ortórtropa. En el marco de esta Tesis Doctoral se analiza la influencia de estas prácticas habituales de modelización en la verificación del ELS de la aceleración vertical, a través del estudio del comportamiento dinámico de un conjunto de puentes isostáticos de diferentes tipologías y relaciones anchura/luz. Los tableros seleccionados se han modelizado empleando modelos numéricos de elementos finitos espaciales, basados en la aproximac / Moliner Cabedo, E. (2012). Comportamiento dinámico de puentes de ferrocarril para tráfico de alta velocidad y reacondicionamiento mediante disipadores viscoelásticos pasivos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16697

La experiencia adquirida en las líneas de alta velocidad en explotación comercial ha puesto de relieve la importancia de la rigidez vertical de la vía y en particular la conveniencia de limitar su magnitud para minimizar los esfuerzos transmitidos a la estructura y su consecuente deterioro. Sin embargo, la dispersión de soluciones adoptadas para la superestructura de las líneas de nueva construcción en Europa pone de manifiesto que todavía no existe ningún criterio que establezca cual debe ser la magnitud de diseño de la rigidez vertical de una vía. La presente tesis analiza esta problemática para el caso de vías sobre balasto en el ámbito del diseño de nuevos trazados de alta velocidad. El importante papel de la rigidez vertical en el deterioro de la calidad geométrica de la vía, así como en las resistencias al avance de los vehículos, confirman el interés en lograr un valor de este parámetro que optimice los respectivos costes económicos asociados. En base a los conocimientos disponibles se desarrolla una metodología que permite evaluar dicho impacto económico y a su vez establecer un rango de valores de rigidez vertical óptima en función de la magnitud de los principales parámetros característicos de la línea en estudio (material circulante, condiciones de explotación, coste energético, etc.). Los resultados alcanzados indican que, para una vía de alta velocidad con un importante volumen de tráfico y bajo la perspectiva dual señalada, el valor de rigidez vertical óptimo se sitúa entre 70 kN/mm y 80 kN/mm. Por otra parte, se reflexiona sobre como lograr un diseño estructural de la vía que permita alcanzar el valor óptimo de rigidez vertical en función de las características de la infra-estructura de la línea en estudio. Se evidencia que para una vía típica de alta velocidad, la rigidez de la superestructura ferroviaria debe situarse entorno a 60 kN/mm. A su vez, se analiza la incidencia de las dispersiones de rigidez vertical de la vía a lo largo de un trazado, estableciendo un criterio de máxima variación de ese parámetro entre traviesas consecutivas, que permita prevenir un deterioro acelerado de la vía en zonas puntuales y garantizar la validez del modelo desarrollado. Se comprueba que las máximas variaciones admisibles oscilarían entre 20% y 50% según la rigidez vertical de referencia, criterio muy difícil de cumplir en vías excesivamente rígidas, pero que se cumple siempre si la superestructura ferroviaria corresponde al valor óptimo definido en este estudio. / The experience gained since the beginning of commercial operation on high-speed lines has confirmed the importance of the track vertical stiffness parameter and, specially, the need to limit its value to minimize the track stress level and avoid its excessive deterioration. However, the wide range of solutions adopted for the super-structure on the new European high-speed lines confirms that there is still no design criteria that defines clearly what should be the desired vertical stiffness of the track. The aim of this thesis is to approach this issue from the viewpoint of the design of new high speed ballasted tracks. The significance of the track vertical stiffness on the deterioration of its geometrical quality as well as on the energetic consumption of the rolling stock confirms the interest of reaching a value for this parameter that optimise the costs related to both factors. Therefore, this thesis develops a methodology that allows to define a range of this optimum value, based on the most relevant parameters of a given line (rolling stock characteristics, energy cost, running speed, etc.). It is shown that for a high-speed line with a significant traffic volume, the optimum track vertical stiffness threshold, from the mentioned dual perspective, would be situated 70 and 80 kN/mm. In another hand, the study focus on how to reach this optimum value depending on the infra-structure characteristics of the line. It is seen that for a typical high-speed line, the optimum stiffness of the super-structure is about 60 kN/mm. Additionally, an analysis of the influence of track stiffness dispersion along a route is carried out. Based on the results obtained, the establishment of a criteria that limits the maximum variation of this parameter between consecutive sleepers is proposed, as to avoid an accelerated track deterioration on some punctual locations and to guarantee the validity of the developed model. It is shown that the maximum admissible variations would be situated between 20% to 50% depending on the reference stiffness value, a level very difficult to achieve on track with an excessive stiffness, but that is always accomplished if the track super-structure is close to the defined optimum value.

La finalidad de esta tesis es prever el impacto territorial de la alta velocidad ferroviaria en el Corredor Madrid-Levante (Madrid-Castilla La Mancha-Comunidad Valenciana-Murcia) en el horizonte 2021. Su interés radica en la próxima llegada de los nuevos servicios ferroviarios al Corredor de acuerdo con la extensión prevista de la red ferroviaria en buena parte de la geografía española y europea. La incidencia del tren de alta velocidad en aquellos países donde ya se encuentra disponible desde hace varias décadas como Japón, Francia e incluso España, a través de la línea Madrid-Sevilla desde 1992, ha sido destacada en muchos casos, advirtiéndose, a raíz de la aparición de éste, remodelaciones en el sistema de ciudades, en sus relaciones de jerarquía, etc. Precisamente, la estimación del sistema de ciudades futuro, como elemento significativo de los cambios producidos en el sistema territorial, tras la incidencia esperada de la alta velocidad en el Corredor, constituye el objetivo último del estudio. De este modo, en la tesis se trata de responder a cuestiones como: - ¿Será suficiente la puesta en marcha de los servicios de alta velocidad para estimular la actividad turística? ¿Será similar el impacto sobre los distintos modelos de desarrollo turístico; a saber, turístico residencial, hotelero, e incluso cultural o rural? - ¿Puede contribuir la alta velocidad a dinamizar espacios en declive o con problemas migratorios? - ¿Será la alta velocidad un revulsivo para un subsector productivo en decadencia y con gran importancia histórica como el manufacturero? La respuesta encontrada es que los efectos sobre el desarrollo de las infraestructuras, y especialmente las ferroviarias, sólo se materializan bajo determinadas condiciones, que no dependen exclusivamente de estas infraestructuras, sino del conjunto de "potenciales" y de "ventajas o desventajas comparativas relativas" de cada territorio. / Ortuño Padilla, A. (2009). Incidencia de las líneas de alta velocidad en el desarrollo del corredor Madrid-Castilla la Mancha-Comunidad Valenciana-Murcia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/6862

En el marco de esta tesis doctoral se investiga el problema de la interacci'on vertical veh'¿culo-estructura en puentes de ferrocarril para alta velocidad. El estudio de los efectos din'amicos que aparecen en puentes ante la circulaci'on de composiciones ferroviarias ha sido abordado tradicionalmente empleando modelos de cargas m'oviles, en los que el veh'¿culo se representa como una serie de fuerzas concentradas de m'odulo constante e igual a la carga est'atica de cada uno de sus ejes. Mediante este modelo no se reproducen por tanto ninguno de los movimientos internos que el veh'¿culo puede experimentar al interaccionar con las oscilaciones del tablero, despreci 'andose los efectos inerciales debidos a las masas de la composici'on, y la consecuente disipaci'on de energ'¿a a trav'es de los sistemas de suspensi'on. Al emplear un modelo de veh'¿culo de mayor complejidad, capaz de reproducir los mecanismos de interacci'on con la estructura, los desplazamientos y las aceleraciones verticales del tablero en resonancia pueden reducirse de manera considerable, con la consecuente repercusi'on que ello puede conllevar en la verificaci'on de los Estados L'¿mite de Servicio. Como alternativa a los modelos de interacci'on, y para poder reproducir de forma simplificada la atenuaci'on de la respuesta del puente debido a 'esta, el Euroc'odigo 1 permite incrementar el valor del amortiguamiento estructural considerado en el c'alculo realizado con modelos de cargas puntuales, en un porcentaje que depende de la luz de la estructura. El trabajo realizado est'a orientado en dos direcciones complementarias: (i) valorar el efecto beneficioso m'¿nimo y m'aximo que puede derivarse de la incorporaci'on de los efectos de interacci'on en el c'alculo de la respuesta del puente, considerando para ello el conjunto de situaciones de proyecto que pueden presentarse y los modelos de interacci'on m'as comunes; y (ii) establecer si es posible adoptar un m'etodo simplificado que incorpore los efectos de interacci'on en el dise¿no o reacondicionamiento de puentes isost'aticos. Se ha realizado en primer lugar un an'alisis de sensibilidad exhaustivo, en base a un planteamiento anal'¿tico, que ha permitido detectar el conjunto de par'ametros adimensionales que rige la respuesta din'amica del puente, y cuyo objetivo es conseguir cuantificar la influencia del fen'omeno de interacci'on vertical teniendo en cuenta todos los posibles escenarios. Como ejemplo de aplicaci'on de los resultados te'oricos obtenidos se han estudiado, en segundo lugar, una serie de casos representativos que permiten reproducir las principales tendencias observadas, as'¿ como establecer la importancia pr'actica del fen'omeno de la interacci'on en la verificaci'on del estado l'¿mite de servicio de aceleraci'on vertical de los tableros, uno de los requisitos m'as restrictivos en el proyecto de puentes isost'aticos de alta velocidad. La principal conclusi'on que se extrae a partir de los trabajos realizados es que debido a la variabilidad de las caracter'¿sticas mec'anicas de las composiciones y de las estructuras ferroviarias, la consideraci'on de los efectos de interacci'on puede llegar a afectar de manera muy poco significativa a la respuesta m'axima del puente en el rango de velocidades de proyecto, por lo que no se puede proponer el uso generalizado de un m'etodo simplificado que prediga la atenuaci'on de la respuesta del puente debido a la interacci'on estando del lado de la seguridad. El an'alisis de los efectos de interacci'on requiere pues del uso de modelos de interacci'on, de mayor o menor complejidad en funci'on de las pretensiones del estudio, particularizados a cada situaci'on concreta de proyecto. La investigaci'on efectuada ha sido financiada parcialmente gracias al Proyecto de Investigaci 'on (PI) BIA2008-04111 del Ministerio de Ciencia e Innovaci'on, con t'¿tulo Modelos num'ericos avanzados para el an'alisis de vibraciones detectadas en puentes de ferrocarril pertenecientes a l'¿neas convencionales acondicionadas para Alta Velocidad. Este proyecto fue concedido a la Universidad de Granada en noviembre de 2008, siendo el Investigador Responsable D. Pedro Museros Romero, actualmente Profesor Titular en el Departamento de Mec'anica de los Medios Continuos y Teor'¿a de Estructuras de la Universitat Polit`ecnica de Val`encia. El autor y los directores desean expresar su agradecimiento por toda la ayuda y el apoyo prestado durante el desarrollo de la tesis a D. Jorge Nasarre y de Goicoechea y D. Alejandro Castillo Linares, as'¿ como a las empresas espa¿nolas INECO y la CAF. / Doménech Monforte, A. (2014). Influencia del modelo de vehículo en la predicción del comportamiento a flexión de puentes isostáticos de ferrocarril para tráfico de alta velocidad [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/36740

Los nuevos ferrocarriles de Alta Velocidad Española (AVE) suponen, respecto a su predecesor, la línea Madrid-Sevilla, un incremento en la velocidad máxima, pasando de los 280-300 km/h de la línea original a los 350 km/h que se pretende alcanzar en los nuevos trazados. Este incremento de velocidad origina mayores solicitaciones que afectan a la superestructura de la vía y, por ello, se hace necesario un redimensionado de todos los parámetros de diseño del trazado. Entre los componentes de la superestructura se encuentra el sistema de sujeción. Este sistema está constituido por un conjunto de pequeños elementos de vía que fijan el carril a la traviesa dando continuidad estructural a la vía. El sistema de sujeción cobra mayor importancia debido a este incremento de los esfuerzos originado por el aumento de las velocidades, convirtiéndose en un elemento clave de la superestructura de vía. Esta Tesis, pretende, en primer lugar, encontrar el sistema óptimo de sujeción que se adapte a las exigencias establecidas por la administración en el "Pliego de bases para el suministro de sujeciones" para ferrocarriles de alta velocidad. En segundo lugar, una vez definido el sistema, analizar el comportamiento de la sujeción, tanto desde el punto de vista individual de cada componente, como desde el punto de vista global. Este análisis incluye la totalidad de propiedades importantes del sistema, desde las mecánicas, ya sean estáticas o dinámicas, hasta las eléctricas, pasando, entre otras, por las de durabilidad y deterioro. También, se estudiarán las posibles variaciones sufridas por estas propiedades en función de parámetros externos, como pueden ser los de carácter ambiental, e internos propios del sistema de sujeción. / The new Spanish High Speed Railways (AVE) involve, regarding its predecessor, Madrid-Seville line, an increase in the maximum speed, going from 280-300 km / h of the original line to 350 km / h that expects in the new routes. This speedup produces greater efforts that affect the superstructure of the track and, therefore, resizing of all design parameters of the track is required. The fastening system is among the components of the superstructure. This system is made up of a set of small track pieces that fasten the rail to the sleeper giving structural continuity to the track. The fastening system is becoming more important because of this greater efforts caused by the increased speeds, becoming a key element of the track superstructure. The aim of this thesis is, first, to find the optimum fastening system that well suits the requirements set by the administration in the "Terms for the supply of fasteners" for high speed railways. Secondly, this thesis, once the system has defined; analyzes the behaviour of the fastening, both from the point of view of individual component, and from a global perspective. This analysis includes all the important properties of the system, from the mechanical properties, whether static or dynamic, to the electrical properties, besides the hardness and deterioration. Also, the possible changes undergone for these properties depending of external parameters, such as the environmental measure, and own internal parameters of the fastening system were studied.

L'objectiu central de la tesi és estudiar els processos que permeten aconseguir un desenvolupament local a llarg termini de les ciutats mitjanes a partir de la implantació d'una gran infrastructura com el Tren d'Alta Velocitat (TAV). Es parteix de la hipòtesi que el desenvolupament local urbà a partir del TAV depèn de factors objectius i de factors subjectius (dels subjectes), uns factors que prenen una forma particular en el desenvolupament de les ciutats mitjanes. La tesi es divideix en una primera part teòrica i segona de més aplicada.Diversos autors han arribat a la conclusió que la relació tradicional que s'ha donat entre les infrastructures de transport i territori parteix d'uns paradigmes deterministes, que s'exemplifiquen amb una relació de "causa-efecte". Per aquest motiu, s'han criticat els estudis sobre els efectes socioeconòmics de les infrastructures de transport, així com el mateix concepte d'"efecte". Aquesta crítica es repeteix els estudis sobre el TAV i les ciutats mitjanes, que arriben a la conclusió que el desenvolupament econòmic no és un fet automàtic i que no es poden predir les conseqüències a mig i llarg termini del TAV.El desenvolupament local a partir del TAV, doncs, estaria relacionat amb tres elements principals. En primer lloc, entendre que la ciutat -i el territori- és un fenomen complex i, com a tal, cal abordar-lo des de la teoria dels sistemes complexos. En segon lloc, la gran infrastructura ha de convertir-se en un recurs endogen (interconnexió amb la xarxa local d'actors i territorialització en el milieu de la ciutat) per a que pugui contribuir al desenvolupament. En tercer lloc, la dinàmica de governance dels actors és primordial, i es divideix en la gestió interna de la xarxa local (projecte local) i la gestió multinivell de les administracions.En base als referents teòrics, es construeix una metodologia per avaluar el grau de desenvolupament local que ha comportat el TAV en tres ciutats mitjanes de l'arc mediterrani europeu, Lleida, Avinyó i Novara, situades respectivament a Espanya, França i Itàlia. La metodologia preveu l'estudi d'aspectes tècnics de la ciutat com els de transport (Posició territorial de la ciutat a partir del TAV, Característiques de l'estació TAV), urbanístics (Model urbanístic a escala municipal/urbana, Model urbanístic a escala de l'estació) i econòmics (Diferents projectes econòmics de la ciutat relacionats amb el TAV). També preveu l'estudi d'aspectes organitzatius externs (Els agents supralocals i els seus projectes, Grau de conflictivitat i cooperació en les relacions dels agents locals i supralocals) i interns (Capacitat de creació d'un projecte de ciutat a partir del TAV, Agents que participen en el projecte local i la seva dinàmica, Àmbit territorial dels projectes). Finalment s'efectua una avaluació del procés i dels resultats del desenvolupament local.Com a conclusió es demostra que el procés de desenvolupament local a partir de les grans infrastructures de transport depèn, en bon part, de la capacitat de governance. Depèn, per un cantó, de la capacitat dels agents locals d'elaborar un projecte de desenvolupament i liderar unes estratègies d'aprofitament i, de l'altre, de la capacitat dels agents del territori (estatals, regionals, locals) de crear aliances i cooperació per planificar la infrastructura de transport. Finalment es presenten un seguit de recomanacions a les ciutats que volen planificar l'arribada del TAV per a que contribueixi a un desenvolupament amb les característiques d'eficàcia, sostenibilitat, productivitat i equitat. / The central goal of this thesis is to study the processes that allow to achieve a long-term local development of medium-sized towns from the implantation of a great infrastructure like High Speed Train (HST). Is started from the hypothesis that the urban local development from the HST depends on objective factors and on subjective factors (of subjects), some factors that take a particular form in the development of medium-sized towns. The thesis is divided into a theoretical part and a second applied part. Several authors have concluded that the traditional relationship between transport infrastructures and territory departs of some deterministic paradigms, such a cause-effect relation. For this motive, they have criticized the studies of socioeconomic effects of transport infrastructures, as well as the concept of "effect". These criticisms are made as well to the relation between HST and medium-sized towns. Many authors conclude that economic development is not an automatic fact and that consequences of HST can not be predicted in half and long term.Local development from the HST, then, would be related to three main elements. First, we need to understand that city and territory are complex phenomenons and, for this, it is necessary to approach them from the theory of complex systems. Second, the great infrastructure has to become an endogenous resource (interconnection with the local network of actors and territorialisation in the milieu of the city) to contribute to development. Third, dynamics of governance between actors is fundamental. It can be divided into internal management of local network (local project) and multilevel management of administrations.With regard to theoretical referents, a methodology is constructed to estimate the degree of local development that has entailed HST in three medium-sized towns of European Mediterranean arch, Lleida, Avingnon and Novara, placed respectively in Spain, France and Italy. The methodology proposes the study of technical aspects of the city like those of transport (Territorial position of the city in HST system, Characteristics of HST station), urban planning (Municipal urban planning model, Urban planning model at scale of station) and economy (Different economic projects of the city related to HST). It also proposes the study of external organizational aspects (Supra-local agents and their projects, Degree of conflictivity and cooperation between local and supra-local agents) and internal (Capacity of creation of a local project from HST, Agents that participate in local project and their dynamics, Territorial area of projects). Finally it is made an evaluation of process and results on local development.As a conclusion it is demonstrated that process of local development from great transport infrastructures depends, basically, on the capacity of governance. It depends, on one side, on the capacity of local agents to elaborate a development project and to lead some strategies and, on the other side, on the capacity of territorial agents (state, region, local) to create alliances and cooperation to planning the transport infrastructure. Finally, some recommendations are presented to the cities that want to plan the arrival of the HST and want to produce development with characteristics of efficiency, sustainability, productivity and equity.