El documento describe las fases de un algoritmo para la optimización de la electrificación ferroviaria. Recopila datos de entrada sobre la geometría de la vía y material rodante. Resuelve problemas cinemático, dinámico y eléctrico para evaluar configuraciones y minimizar costes totales de fabricación, mantenimiento y operación considerando parámetros como potencia, pérdidas y ubicación de subestaciones.

1. 1

2. 1. INTRODUCCIÓN
2. FASES DEL ALGORITMO
3. DATOS DE ENTRADA
4. MANIPULACIÓN DE DATOS
5. PROBLEMA CINEMÁTICO
6. PROBLEMA DINÁMICO
7. PROBLEMA ELÉCTRICO
8. PROBLEMA DE OPTIMIZACIÓN
9. DECISIÓN DE LA ELECTRIFICACIÓN A PROYECTAR
10. CONCLUSIONES
2

3. 1.-Objetivo de dar soporte técnico y numérico en la elección de la configuración de la
electrificación ferroviaria.
2.-Dar soporte para la optimización de los recursos disponibles en la proyección de la
electrificación ferroviaria.
3.-De forma indirecta, formar parte o dar soporte como herramienta auxiliar a otras futuras
venideras, anexas o independientes.
3

4. 1. DATOS DE ENTRADA
2. MANIPULACIÓN DE DATOS
3. PROBLEMA CINEMÁTICO
4. PROBLEMA DINÁMICO
5. PROBLEMA ELÉCTRICO
6. PROBLEMA DE OPTIMIZACIÓN
7. DECISIÓN DE LA ELECTRIFICACIÓN A PROYECTAR
4

5. Orografía del trayecto Material rodante
•PK •Masa y número de cabezas
•Velocidad límite tractoras
•Pendiente •Masa y número de vagones
•Radio de curva vacíos
•Peralte de la curva •Masa y número de vagones
•PK en el que comienza el túnel, longitud y coeficiente de túnel cargados
•PK en el que comienza la estación •Longitud del material
•Ancho de vía rodante
•Coeficientes A, B y C
•Curva Velocidad-Potencia
•Aceleración y deceleración
de confort
Electrificación
•Sistema de electrificación.
•Posición y características de las subestaciones. Y zonas neutras
•Características de transformadores y autotransformadores.
•Instalación de puestas a tierras
•Componentes y características de catenarias y líneas eléctricas
paralelas
•Características de la red trifásica de conexión
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6. Itinerario (para cada uno)
•Hora de salida
•Estación de salida, llegada
•PK de estaciones intermedias con parada, longitud y tiempo de parada
•Tiempo de parada en estaciones intermedias
•Material rodante que circula
HORA DE COMIENZO
INICIO DE FINAL DE FRECUENCIA HORARIA
TRAZADO MATERIAL RODANTE DEL ITINERARIO
TRAYECTO TRAYECTO (h:min)
(h:min)
SEVILLA- AVE SERIE 102 M-
SEVILLA MADRID 9:00 0
MADRID 12R-M
SEVILLA- TALGO ALTARIA Loc.
SEVILLA CÓRDOBA 9:00 0
CORDOBA 252 + 12R
SEVILLA- AVE SERIE 102 M-
MADRID SEVILLA 9:00 0
MADRID 12R-M
Simulación
•Hora de comienzo y fin (ventana)
•Referencias de los itinerarios
•Frecuencia de salida de los itinerarios
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7. Número Radio de Aceleración Deceleración
PK Velocidad Pendiente Peralte
del tramo curva de confort de confort
Número del Nombre Coeficiente PK Velocidad
Longitud
túnel del túnel de túnel de inicio límite
Características comunes
•Unidades SI
•Variables relacionadas bajo la misma referencia
•de tabla
7

8. 8

9. 9

10. -Intensidades
-Tensiones y flujos en nudos
-Pérdidas eléctricas
-Factor de potencia y magnitudes adicionales de control
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11. Memoria de datos (azul)
Dispone de los datos introducidos por el usuario, y los
resultados y datos de electrificaciones optimizadas
previamente. Proporciona toda la información a la
inteligencia y motor de cálculo.
Motor de cálculo (rojo)
Resuelve los problemas cinemático, dinámico y eléctrico
tomando los datos de la memoria de datos.
Optimizador/Inteligencia (verde)
Capacidad de aprendizaje y cotejación entre
electrificaciones. Gobierna la memoria de datos, el motor
de cálculo y el proceso de optimización de forma general
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12. POT k   n POT m ax
POTk 1   n POTm ax si POT k  2   n POT m ax
12

13. 1.-Inicializar n, n  0
2.-Nivel de subloque n=n+1. Calcular el nivel máximo de potencia entre los subloques n<n+1,
 PKSE 
 PK k POT k  POT m ax  NSB.PKSE j  POT k   PK k POT k 
NSB NSB NSB
n
j
k 1 k 1 k 1
3.-¿Pertenecen al subloque n=n+1? Sí, entonces cumplen A y/o B.
POTk  POTkmax  maxPOTmax
n n
POTk  POTkmin  min POTmax
n n
;A
NSE , n  n 1
POTk  n  POT
k 1
n
k
;B
4.-Repetir el proceso hasta haber asignado todos los subloques
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14. 1.-Discretizar en subloques de densidad de potencia el perfil de potencia.
2.-Calcular la densidad de las pérdidas eléctricas.
 PKSE  PKssDjk POTssDjk    PKSE 
 PKssIjk POTssIjk 
NSBssDj NSBssIj
P  *
j j j
k 1 k 1
NSBssDj 1 NSBssIj 1
 PKSE
k 1
j 1  PKssDj 1k POTssDj 1k    PKSE
k 1
j 1  PKssIj 1k POTssIj 1k 
3.-Calcular la longitud de transporte de la potencia eléctrica
LONG1  PKSE1  PKINI
LONG j 1  PKSE j 1  PKSE j j  2,...,NSE  1
LONG NSE 1  PKFIN  PKSENSE
4.-Repetir los pasos 2 y 3 para todas las combinaciones de SE posibles de la simulación y electrificaciones de la datos.
5.-Obtener la configuración de emplazamientos que más se asemeje
 x y x y

 P*  P* LONG  LONG
 
min   
  P*  P*  / 2  LONG  LONG  / 2 
x y x y
 



   
 P   P   LONG   LONG 
x NSE , x y NSE , y NSE , x NSE , y
* 2 * 2 x y
P*  P*  LONG  LONG 
2 2
j j j j
j 1 j 1 j 1 j 1
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15. NSE max

j 1
j  NSEmax j  1,..., NSEmax
N n  NSE NP n  
NSE
min      DIST jk . j   n 
n
s.a  n
jk 1 k  1,..., NP n ; n  1,..., N n
 n 1  j 1 k 1
  
  j 1
 jk   j
n
j  1,..., NSEm ax; k  1,..., NP n ; n  1,..., N n
DISTjk  PKSEj  PKPn
n
k j  1,..., NSEm ax; k  1,..., NP n ; n  1,..., N n

 jk  binaria
n
 j  binaria
j  1,..., NSE m ax ; k  1,..., NP n ; n  1,..., N n
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16. PKSEm  Fm  LSSDm  PKSEm1
m  1,...,NSE  1
PKSEm1  LSSDm  LSSI m  PKSEm
  DPER 
NSE NSB
min  DPER SSI m , l s.a NSB
 m  1,...,NSE  1
SSDm , l
1
PBm , l
m 1 l 1
PBm , l
l 1
NSB

Fm    PB LONG m ,l
l 1
m,l
 m  1,...,NSE  1
 PB  binaria
m ,l
m  1,...,NSE  1, l  1,...,NSB
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17. NSB m NCAT
min   DIST .ZCAT
l 1 c 1
l lc POTl lc  s.a
. lc  1  PCAT lcAlc  POTl l  1,...,NSBP
NCAT

c 1
lc  1, l  1,..., NSBm
 lc  binaria
l  1,..., NSBm , c  1,..., NCAT
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18. DATOS INTRODUCIDOS
POR EL USUARIO
DATOS DE ENTRADA DE LOS ALGORITMOS GENERADORES DE LAS
ELECTRIFICACIONES BÁSICAS FACTIBLES
Evaluación de coste DATOS PROVENIENTES
DEL MOTOR DE
CÁLCULO PARA NIVEL
MÍNIMO DE  n
COSTE'total  COSTE' fab COSTE'man COSTE' func
NSE NCAT AUMENTA NÚMERO DE
COSTE' fab   CSE  LONGCAT CCAT 
 n MANTENIENDO EL

EVALÚA COSTE
fab RESTO DE PARÁMETROS Y DE LA SOLUCIÓN
j k k VARIABLES
j 1 k 1
NSE CSE man NCAT  LONGCATk CCAT jman 
COSTE'man      
j
 
¿DISMINUYE EL
m=0
COSTE GLOBAL?
j 1 NSE j k 1  NCATk  Sí
No
NSE NSE
COSTE' func   PERDSEj   GENSE j m=m+1
j 1 j 1
¿m>mmax?
¿Cumple los criterios de diseño? No
Sí
MODIFICA NSE
   m ax
COSTE *  COSTE 'm ax
fab fab COSTE man  COSTE 'm ax
*
man
¿CUMPLE Sí INICIA  AL
n
 
CRITERIOS DE
NIVEL MÍNIMO
DISEÑO?
COSTE 'm ax
fab COSTE 'm ax
man No
NSE
COSTE * 
fab  CSE
j 1
j COSTE'max   fabCOSTEoptimo
fab fab ¿COMPLETADAS BÚSQUEDA EN
No CAMBIA A
BÚSQUEDA EN
DECREMENTO Y AUMENTO DE NSE?
DECREMENTO
NSE CSE j
COSTEman   COSTE 'm ax   manCOSTE man
* optimo
man Sí
j 1 NSE j
FIN
NSE  NSEmax NSE  NSEmin
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19. COSTE TOTAL
COSTE total   fab COSTE fab   man COSTE man   func COSTE func
Coste de fabricación
   LONG   LONG   LONG 
NSE NCAT NTUN NEST
COSTE fab   CSE jfab  CACOMSE jfab  k  CCAT k fab  t  CTUN t fab  e  CESTe fab
j 1 j 1 t 1 e 1
Coste de mantenimiento
    
NSE NCAT
COSTEman    CSE , j CSE man   CACOME , j CACOMSEman 
j j CAT , k LONGk CCATkman 
j 1 k 1
     
NTUN NEST
TUN ,t LONGt CTUN tman  EST ,e LONGe CESTeman
t 1 e 1
Coste de funcionamiento
NSE NSE
COSTE func   PERDSE j   GENSE j
j 1 j 1
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20. Energía [W/h]
Instante de Potencia
-El usuario es quién decide la electrificación a proyectar de aquellas Número del
instante
Número de
subtramo
simulación
[s]
PK
[m]
Velocidad
[m/s]
Genera
(sí/no)
demandada
[W]
Cinética Generada Disipada
que obtienen mayor grado de optimalidad. 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
2 1 20 220 22 0 2,46401E+11 0 0 0
3 1 40 880 44 0 4,92801E+11 0 0 0
-Factores a tener en cuenta 4 1 60 1977,97419 63,8888889 0 7,15557E+11 0 0 0
-Beneficio para región por la que transcurre. 5 2 80 3255,75196 63,8888889 0 7,15557E+11 0 0 0
-Generación de empleo, turismo, etc en la región y su 6 3 100 4462,76224 52,6025472 1 0 7,7477E+14 7,3339E+14 4,1377E+13
enriquecimiento cultural y económico. 7 3 120 5334,81318 34,6025472 1 0 3,3525E+14 3,3525E+14 0
8 3 140 5846,86413 16,6025472 1 0 7,718E+13 7,718E+13 0
-Aumento del nivel de la calidad de vida. 9 4 160 6000,00155 0,001 0 0 0 0 0
-Viabilidad de futuras ampliaciones de las instalaciones. 10 4 180 6000,02155 0,001 0 0 0 0 0
-Intereses políticos y de otros caracteres. 11 4 200 6000,04155 0,001 0 0 0 0 0
12 4 220 6000,06155 0,001 0 0 0 0 0
13 4 240 6000,08155 0,001 0 0 0 0 0
14 5 260 6080,19624 13,8656037 0 1,55295E+11 0 0 0
VELOCIDADES PUNTO KILOMÉTRICO LONGITUD
15 5 280 6597,50831 37,8656037 0 4,24096E+11 0 0 0
Tipo de [m/s] [m] [m]
subtramo Inflexión Inflexión Inflexión Deceleració 16 5 300 7594,82038 61,8656037 0 6,92897E+11 0 0 0
Al inicio Al final Máxima Al inicio Al final Inflexión 2 Aceleración
1 2 1 n
63,88888 63,88888 63,88888 1855,359 1855,35914 17 6 320 9044,87707 77,7777778 0 8,71113E+11 0 0 0
3 0 0 0 2000 0 0
89 89 89 15 7
18 7 340 10541,6226 72,2222222 0 8,08891E+11 0 0 0
63,88888 63,88888 63,88888 3732,3388 267,661179
4 60 0 2000 4000 0 0
89 89 89 2 1
19 7 360 11971,2277 67,0539682 1 0 1,26E+15 4,1635E+14 8,426E+14
2 60 0,001 0 0 60 4000 6000 0 0 0 2000
6 0,001 0,001 0 0 0,001 6000 6000,09 0 0 0 0 20 8 380 13304,6443 66,6666667 0 7,46669E+11 0 0 0
69,28047 69,28047
1 0,001 0 0 6000,09 8000 0 0 1999,91 0
34 34 21 9 400 14607,2872 63,8888889 0 7,17461E+11 0 0 0
69,28047 72,22222 77,77777 77,77777 77,77777 8520,666 9537,0370 520,666131
5 8000 10000 462,962963
34 22 78 78 78 13 4 3 22 9 420 15866,4206 58,4271094 1 0 9,5584E+14 5,3156E+14 4,2428E+14
72,22222 66,66666 72,22222 72,22222 11571,330 428,669410
4 0 10000 12000 0 0 23 10 440 16874,9627 42,4271094 1 0 5,0402E+14 5,0402E+14 0
22 67 22 22 6 2
66,66666 63,88888 66,66666 66,66666 13798,525 201,474622
4 0 12000 14000 0 0 24 10 460 17563,5049 26,4271094 1 0 1,9555E+14 1,9555E+14 0
67 89 67 67 4 8
63,88888 56,56854 63,88888 63,88888 15448,881 551,118827
4 0 14000 16000 0 0 25 10 480 17932,0471 10,4271094 1 0 3,0443E+13 3,0443E+13 0
89 25 89 89 2 2
56,56854 56,56854
2 0 0 0 16000 18000 0 0 0 2000 26 10 493,033887 18000 0 0 0 0 0 0
25 25
20

21. 21

22. 22