[en] One of the main problems presented due to the defects in the profiles of the railway wheels is the generation of vibrations and noise, and their propagation towards the environment. Defects in wheels, such as surface pitting and wheel flats (very common in trains of metro lines, generated by constant braking due to the proximity of the stations), produce vibrations that can reach undesired levels. To avoid this, a monitoring of the state of the wheels must be carried out. The implementation of a system for the acquisition of vibratory signals, generated by the wheel-rail contact, installed on the track, allows permanent control of the status of the wheels, having flexibility when performing maintenance and lowering costs. If no defect is detected in any of the wheels of the train, it should not be removed from the railway network. The main objective of this thesis is to develop a methodology to detect the main types of singular defects in the profiles of the wheels by analyzing the rail vibrations generated by the wheel-rail contact during the passage of the train. The analysis of the recorded signals will be performed in the time domain because the singular defects of the wheel profiles generate transient random vibrations. The passage of the train is already a transitory. In fact, the temporary reference cannot be lost. First, theoretical wheel flats are characterized, and a study of the irregularities of some wheels measured experimentally is done. Synthesized irregularity profiles are also analyzed. The types of metropolitan road are modeled dynamically. A wheel-rail contact model is deduced using Hertz's nonlinear contact theory; it allows to obtain the temporary evolution of the wheel-rail contact force (double convolution algorithm) using different wheel flats and irregularity profiles as input perturbation. Then the vertical vibration speed of the rail is obtained when a wheel passes over a fixed location of the track (variable kernel convolution algorithm), which is associated with the point where the vertical vibration recording system is installed in one of the rails of the track. Several wheel-turns upstream and downstream are simulated by moving the wheel along the rail at a speed of 45 km/h (usual passage speed over the experimental point of measurement). An attenuation model of the vertical vibration speed of the rail is also made as a function of the distance from the point of wheel-rail contact and the point of measurement. With the simulations of wheel passages with synthesized profiles, a time evolution of the RMS value of the vertical vibration speed of the rail is obtained; it will be the base function that will be used to develop the method of detection of the defects of the wheel profile. The detection method consists of adjusting a base function for each wheel passing above the measuring point to the time evolution of the RMS value of the experimental registry of the vibration speed to the passage of a train. An evolution of the theoretical RMS value is obtained, which will be the reference function to be compared with the current evolution of the RMS value and thus be able to detect which bogie may contain any wheel or wheels with some singular defects in its profile. Vibration records are obtained from the performance of experimental measurements in Line 3 of FMB, and others from previous theses. Having this detection method will allow the development of predictive maintenance algorithms and detect the severity of defects caused by continuous rolling. It will allow taking the appropriate actions in a specific way for each train when wheels with these defects are detected; a history of vibration levels and detected defects will be made to correlate these levels and the defects according to type and magnitude.

[es] Una de las principales problemáticas que presentan los defectos en la banda de rodadura de las ruedas de ferrocarril es la generación de vibraciones y ruido, y su propagación hacia el entorno. Los defectos en ruedas, tales como planes y picado superficial, producen vibraciones que pueden llegar a niveles indeseados. Para evitar llegar a estos extremos, se hace imprescindible realizar una inspección periódica o realizar uno monitorizado del estado de las ruedas. Unos de los defectos singulares más comunes en los perfiles de las ruedas ferroviarias son los planos; son muy comunes en trenes de ámbito metropolitano, como los trenes de las líneas de metro que circulan diariamente. Estos planos se originan por las constantes frenadas durante el recorrido de la línea, por las proximidades de las diferentes estaciones. Si se puede realizar una detección prematura de cualquiera de estos defectos, se puede planificar la intervención necesaria para solventar los problemas ocasionados. La implantación de un sistema de adquisición de señales vibratorios, generados por el contacto rueda-carril, instalado en la vía, permite realizar un control permanente del estado de las ruedas, disponiendo de flexibilidad a la hora de programar el mantenimiento y abaratando costes. Así, si no se detecta ningún defecto en ninguna de las ruedas del tren no se deberá sacar de circulación de la red ferroviaria por donde circula para hacer un mantenimiento preventivo. El objetivo principal de la tesis es desarrollar una metodología para detectar los principales tipos de defectos singulares en los perfiles de las ruedas mediante el análisis de las vibraciones del carril generadas por el contacto rueda-carril durante el paso del tren. El análisis de las señales registradas se realizará en el dominio temporal porque los defectos singulares de los perfiles de las ruedas generan vibraciones aleatorias transitorias. Es decir, el paso del tren en sí mismo ya es un transitorio. En definitiva, no se puede perder la referencia temporal. Previamente al desarrollo de la metodología de identificación de defectos, se realizan las siguientes tareas y modelizaciones:  Se caracterizan los planos en ruedas ferroviarias y se realiza un estudio de las irregularidades de algunas ruedas medidas experimentalmente.  Se analizan algunos perfiles de irregularidad sintetizados en que el espectro de rugosidad proviene también de registros reales medidos experimentalmente.  Se modelizan dinámicamente los diferentes tipos de vía utilizadas habitualmente en los trazados metropolitanos. Básicamente se obtiene su receptancia, es decir su respuesta frecuencial, y su respuesta impulsional; ambas asociadas al desplazamiento vertical de vibración del carril. Con los modelos de vía y de rueda más suspensión primaria, se deduce un modelo de contacto rueda-carril. En él se ha empleado la teoría del contacto no lineal de Hertz. Empleando como perturbación de entrada diferentes planos y perfiles de irregularidad, el modelo permite obtener la evolución temporal de la fuerza de contacto rueda-carril resolviendo el sistema de ecuaciones directamente en el dominio del tiempo mediante un algoritmo que se ha llamado de doble convolución. Una vez obtenido el registro temporal de la fuerza de contacto se procede a la obtención de la velocidad de vibración vertical del carril al paso de una rueda por encima de una localización fija de la vía, que se asocia con la localización física donde está instalado el sistema de captación de la vibración vertical de uno de los carrriles de la vía. Se simulan varias vueltas de rueda aguas arriba y aguas abajo; se desplaza la rueda por encima del carril a una velocidad del orden de 12,5 m/s (45 km/h). Esta velocidad de los trenes es la habitual cuando pasan por encima del punto de medida experimental. El algoritmo implementado para la obtención de la velocidad vertical del carril es el algoritmo de convolución de núcleo variable. Cabe mencionar que también se desarrolla un modelo de atenuación de la velocidad de vibración del carril en función de la distancia del punto de perturbación (contacto rueda-carril) y el punto de medida (fijo en la vía). Aprovechando las simulacioness de pasos de ruedas con perfiles de irregularidad sintetizados y representativos de ruedas con desgastes habituales, se obtiene una evolución temporal del valor RMS de la velocidad vertical de vibración. Esta evolución temporal constituye la función base que luego se empleará para desarrollar la metodología de detección de defectos. El método de detección consiste primeramente en ajustar una función base para cada paso de rueda por encima del punto de medida a la evolución temporal del valor RMS del registro experimental de la velocidad de vibración al paso de un tren. De esta manera se obtiene una evolución del valor RMS teórica que actúa como función de referencia para ser comparada con la evolución real del valor RMS y así poder detectar qué bogie puede contener alguna rueda o ruedas con algún defecto singular en su banda de rodadura. Los registros de la velocidad de vibración se obtienen de la realización de medidas experimentales en la Línea 3 del Ferrocarril Metropolitano de Barcelona (FMB). Hay que mencionar también que se utilizan registros experimentales de otras tesis doctorales realizadas en años anteriores. Disponer de esta metodología de detección permitirá desarrollar algoritmos de mantenimiento predictivo, y simultáneamente poder detectar la severidad de los defectos ocasionados por la rodadura continuada. Además permitirá tomar las acciones oportunas de manera específica tren a tren cuando se detecten algunas ruedas con estos defectos; tal y como se ha mencionado anteriormente, sólo será necesario sacar de circulación los trenes que realmente presenten defectos singulares significativos en algunos de los perfiles de sus ruedas. Además se podrá ir realizando un histórico de niveles de vibración y defectos detectados que permita establecer a la larga una correlación entre estos niveles y los defectos según su tipo y su magnitud.