Modelado y simulación de tren de cercanías conectado a la red eléctrica

Abstract

El sistema ferroviario, tanto español como internacional, ha estado sometido a cambios y mejoras constantes desde sus orígenes en el siglo XIX. La interconexión de un sistema de transporte humano con la red eléctrica es interesante por aunar la generación y transporte de energía estáticos con el movimiento y dinamismo del ferrocarril. Permite además al tren depender de un sistema muy robusto como es la red eléctrica, y ser respaldado si es necesario por motores de combustión o baterías. El objeto de este estudio es el de generar, utilizando la computación facilitada por el lenguaje informático Python (elegido por ser intuitivo y de gran ayuda en el modelado y simulación) un modelo aproximado de la conexión de un tren a la red eléctrica. Para ello, podemos dividir el procedimiento en tres fases básicas: Una primera centrada en montar una línea de media tensión a la que conectaremos nuestro tren. En segundo lugar, la creación del tren como tal, tratado como cargas variables en el tiempo. Por último, la interconexión e interacción de ambos sistemas, para analizar las variaciones de tensión y potencia que se producen en la red al paso de uno o varios trenes. Tras crear un modelo funcional de tráfico ferroviario conectado a la red eléctrica, se analiza la constante de Droop y la respuesta del modelo ante sus variaciones. Este planteamiento nos hará decidir el rango de valores correctos para hacer sufrir lo mínimo posible a las subestaciones de tracción en términos de potencia, permitiendo que se apoyen entre ellas y repartan las cargas a las que alimentan, manteniendo la tensión en unos límites que no comprometan la estabilidad del sistema. Aquí reside la clave del trabajo, en seleccionar un valor adecuado que optimice la tensión y potencia en la red.

National and international rail system have been submitted to a huge amount of changes and constant improvements since its inception in the 19th century. The interconnection between a human transport system and the electric net is very interesting, because it connects the static generation and electric transport with the dinamysm and movement of the train. It also allows the train to depend on a very robust system and be supported by combustión motors and batterys if neccesary. The object of the study is to generate, using the informatic language Python (chosen for being a great help in modeling and simulation) an aproximate train-net conection model. For this purpose, we can split the procedure into three main parts: The first one is the assembly of the medium voltage line. This powerline will be the net. In second place the creation of the train, treated as time-varying loads. Following, the interconection and interaction between both systems, to analyze the voltage and power variations that occur in the network when one or more trains pass. Lastly, we will analize the Droop constant and the variations in the system response with it. This is the key part of the research work, where we will try to find an optimiced solution for voltage and power.