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Bustos Caballero, Alejandro

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0000-0001-7513-6058
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Alejandro
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    Controles Adaptativos basados en Modelo de Referencia: nuevos Recursos Hardware Software para su implementación
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Peláez Lourido, Gerardo; Rubio Alonso, Higinio; Bustos Caballero, Alejandro; García Prada, Juan Carlos
    Este trabajo desarrolla un control no lineal basado en modelo de referencia (MRC) y Lyapunov. Este MRC puede acomodarse a las variaciones de las frecuencias naturales de un brazo robotizado flexible cuando cambia la carga que se transporta en su extremo. Se utiliza el método de matrices de transferencia para obtener las formas modales, las frecuencias naturales y los rangos de variación de éstas. Con ellas se diseña el control MRC que de acuerdo con el segundo método de Lyapunov debe mantener la derivada de la función potencial del error entre los estados del modelo y los del sistema real negativa para que el sistema sea estable.
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    Simulation of a Freight Wagon Bogie in Double 1 Roller Test Rig
    (Sage Journals, 2025-09-09) Bustos Caballero, Alejandro; Rubio, Higinio; Castejon, Cristina; García Prada, Juan Carlos; Agencia Estatal de Investigación
    Test benches are useful tools for testing bogies in laboratory conditions, most of which consist of large rollers to move the wheels of the bogies, either at a reduced scale or at full size. The full-scale test rig located at the BOGLAB laboratory uses two small rollers to move each wheel of one of the bogie’s wheelsets. This paper presents a 21-DOF dynamic model of a two-axle bogie running on this double roller test rig that considers the motion of the two wheelsets, the bogie frame and the four axle boxes, which is not usually implemented in the models of the literature. The model also computes the creepages, creep and normal forces originating from the contact of the two rollers on each wheel. The simulation results show the movement transmission from the front wheelset to the rear wheelset due to the specific configuration of this test bench. A sensitivity analysis is performed to study the influence of bogie load and speed on the vertical acceleration of the axle boxes. Data show that increasing the bogie load leads to higher vertical acceleration in the axleboxes. The effect of speed is nonlinear, revealing a threshold speed beyond which vertical accelerations significantly decrease.
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    Parámetros de cálculo y optimización topológica para el diseño del pie de horquilla de una motocicleta de competición orientado a un método de fabricación
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Vadillo Morillas, Abraham; Castejón Sisamón, Cristina; Meneses Alonso, Jesús; Bustos Caballero, Alejandro
    El presente artículo estudia el proceso de diseño de un elemento mecánico, el pie de horquilla de una motocicleta, y los parámetros que afectan a dicho diseño y su proceso. Se abarcará desde las condiciones de contorno hasta la pieza final, pasando por la optimización de diseño y la metodología seguida para el mismo. Se presentará un estudio previo de sensibilidad ante dos parámetros clave en el proceso de optimización topológica: la penalización y el factor de vecindario; y cómo encajan en la metodología. Como resultado, se mostrará la pieza funcional y los datos recabados para la interpretación del proceso de optimización.
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    Categorización del estado operativo de material rodante ferroviario mediante el uso de clasificadores automáticos
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2024-10-22) Junquera Meana, Enrique; Rubio Alonso, Higinio; Bustos Caballero, Alejandro; Soriano Heras, Enrique
    En el presente trabajo, se estudiará la aplicación de técnicas de aprendizaje automático a señales vibratorias, obtenidas de un eje ferroviario en un banco de ensayos, mediante el uso de algoritmos de árboles de decisión, para la detección y clasificación de fallos. Una vez seleccionados los hiperparámetros característicos de cada señal, se someten a ensayos de validación por parte de los algoritmos con el objetivo de validar el modelo seleccionado. Finalmente, con el presente trabajo se pretende demostrar que los algoritmos de árboles de decisión son una herramienta válida y eficaz en el análisis de señales vibratorias, tanto para la detección como para la clasificación de fallos, con niveles de eficacia en la clasificación superiores al 95%.
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    Estudio del comportamiento vibratorio de un tren de alta velocidad en operación real mediante EGRSC y ECBF
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Artés Gómez, Mariano; Bustos Caballero, Alejandro; Castillo Zas, María Lourdes del; García Prada, Juan Carlos
    El Tren de Alta Velocidad se ha convertido en un transporte estratégico en los países europeos y asiáticos y cada vez son más los países que desarrollan infraestructuras para incorporar la Alta Velocidad a su sistema ferroviario. Sin embargo, mantener el buen historial de seguridad de este medio de transporte requiere un mantenimiento intensivo. Este trabajo estudia el comportamiento de un Tren de Alta Velocidad antes y después de una operación de mantenimiento integral. Para llevar a cabo esta tarea, se instala un conjunto de acelerómetros en uno de los ejes el tren con el objetivo de recolectar señales de vibración sin perturbar el funcionamiento normal del tren. A las señales de vibración obtenidas se les aplican las técnicas EGRSC y ECBF. A partir de los resultados obtenidos, se identifican varias regiones frecuenciales significativas que son comunes a ambas direcciones de viaje. Estos patrones deben tomarse como referencia para futuras acciones de mantenimiento.
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    Aplicación de tecnologías disruptivas para la digitalización del mantenimiento ferroviario
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad Politécnica de Madrid. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2022) Rubio Alonso, Higinio; Castejón Sisamón, Cristina; Soriano Heras, Enrique; Bustos Caballero, Alejandro; García Prada, Juan Carlos
    La Industria 4.0 está revolucionando el modo en el que se abordan todos los aspectos de un producto o servicio, y el ferrocarril no es ajeno a ello. Tradicionalmente, el mantenimiento realizado en el ferrocarril se ha centrado en un enfoque preventivo, pero los paradigmas del Mantenimiento 4.0 implican una evolución hacia estrategias de mantenimiento más novedosas basadas en la monitorización de la condición y el mantenimiento predictivo. En este artículo se sientan las bases para el desarrollo de un gemelo digital del bogie de un tren de Alta Velocidad que facilite la adopción estas nuevas metodologías. Para ello, se propone un gemelo digital de bogie compuesto por tres modelos: un modelo geométrico generado por ordenador, un modelo de elementos finitos y un modelo multicuerpo. Los tres modelos proporcionan la información inicial para el comportamiento dinámico del sistema que deberá ser completado con información del sistema real en operación.
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    Identificación de las componentes frecuenciales más destacadas en la firma vibratoria de un tren de alta velocidad
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2024-10-22) Bustos Caballero, Alejandro; Gómez Iglesias, Rodrigo; Zamorano Garzón, Marta; García Prada, Juan Carlos; Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica
    En la actualidad la Industria Europea continúa con su particular Revolución Industrial hacia una mejora de productividad, y hacia su descarbonización, siendo el transporte ferroviario de alta velocidad una alternativa real al transporte aéreo y su dependencia del petróleo. Tradicionalmente, los elementos del sector ferroviario han tenido un mantenimiento preventivo a través de inspecciones periódicas, basadas en las recomendaciones de los distintos fabricantes de material rodante, lubricante, etc. El análisis de las vibraciones de un sistema ferroviario resulta ser una herramienta de gran utilidad para determinar el estado de elementos mecánicos, si éste se realiza en tiempo real. Este trabajo estudia los datos de un Tren de Alta Velocidad en el trayecto Madrid-Sevilla, con el objetivo de caracterizar su firma vibratoria a través del recuento de las componentes frecuenciales más destacadas. Para ello, se establece un nivel de referencia variable por el usuario que permite localizar rápidamente las componentes frecuenciales que superan el nivel marcado anteriormente. Relacionando estas componentes frecuenciales más repetitivas con su probable origen físico sería posible establecer un indicador del desgaste de los diferentes elementos del sistema, y así poder realizar las consiguientes operaciones de mantenimiento, antes de que se produzca el fallo.
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    On the nonlinear hunting stability of a high-speed train bogie
    (Springer, 2023-02) Tomas Rodríguez, María; Rubio Alonso, Higinio; Castejón Sisamón, Cristina; Bustos Caballero, Alejandro; https://orcid.org/0000-0001-9630-9579; https://orcid.org/0000-0001-6122-3011; https://orcid.org/0000-0002-5823-7372
    The hunting phenomenon is an intrinsic swaying motion appearing in railway vehicles due to the vehicle’s forward speed and the wheel–rail contact forces. Hunting motion consists of wheelset and other vehicle’s components oscillations that arise above a certain vehicle’s speed known as critical or hunting speed. These oscillations are of unstable nature and represent a safety hazard as they could lead to the vehicle’s derailment. This article analyses the stability of a bogie nonlinear model for a Spanish high-speed train when this is travelling at speeds near the hunting speed. The vehicle’s stability is studied by means of root loci methods, and the value of the critical speed is found. In addition to this, the behaviour of the vehicle is studied in both stable and unstable regions and the existence of limit cycles is discussed in this work. Finally, a sensitivity analysis of the axle load and suspension parameters is performed. The results show that the axle load, the vertical stiffness of the primary suspension and the lateral damping of the secondary suspension have a significant influence on the value of the critical speed.
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    Effect of the secondary suspension and intercar links on the performance of a high-speed train
    (Elsevier, 2025-08-04) Bustos Caballero, Alejandro; Rubio Alonso, Higinio; Castejón Sisamón, Cristina; García Prada, Juan Carlos
    Multibody simulations are a useful tool for studying railway dynamics in different conditions, as they eliminate the need for expensive tests using actual rolling stock. This paper presents a multibody model of an articulated high-speed train with shared bogies, comprising eight passenger cars and nine bogies, that is implemented in Universal Mechanism. The train's critical speed under nominal conditions is determined by the presence of limit cycles in the wheelsets' phase plane of lateral motion and by the standard deviation of their lateral displacement. A sensitivity study is then performed to examine the impact of secondary suspension stiffness and intercar link damping on lateral stability at speeds between 250 km/h and 450 km/h. The horizontal stiffness of the secondary suspension significantly affects the critical speed, making the central cars of the train more prone to oscillations. Conversely, the vertical stiffness of air springs and the damping of intercar dampers have a minimal effect on the train's critical speed. The proposed model is a first step in developing the digital twin of a high-speed train.
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    Utilización de técnicas modernas para la difusión del Patrimonio Industrial: aplicación a la Herrería de Compludo
    (Universidad Nacional de Educación a Distancia (España), Universidad de Concepción - Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica, 2024-10-22) Rubio-Alonso, Higinio; Bustos Caballero, Alejandro; Castejón-Sisamón, Cristina; García Prada, Juan Carlos
    Con este trabajo se pretende demostrar la viabilidad de utilizar actividades complementarias, empleando técnicas modernas, para enriquecer la oferta cultural y científica de instalaciones del Patrimonio Industrial. La edificación elegida para aplicar estas técnicas es la Herrería de Compludo (Monumento Nacional de España, desde 1968), una herrería antigua de la era pre-industrial. Para complementar la actividad propia de la visita guiada, se fijaron tres actividades adicionales: fabricar una maqueta del sistema rueda hidráulica-mazo-yunque, con impresión aditiva 3D; visualizar en detalle los elementos mecánicos de la herrería, funcionamiento y ayudas, con un programa de realidad aumentada; y poder navegar por un entorno virtual que reproduce fielmente la Herrería de Compludo, con técnicas de realidad virtual. Para llevar a buen término estas actividades se utilizaron diferentes técnicas asociadas a tecnologías innovadoras de la Industria 4.0: modelado y simulación 3D por ordenador, impresión 3D aditiva, realidad aumentada o realidad virtual.