Use of a Genetic Algorithm to Optimize Wheel Profile Geometry

Abstract

[Abstract] Wear is a very important subject for Railway Administrations because it entails very important costs. So, it seems to be logical to develop a new methodology for designing wheel profiles in order to improve its behaviour in relation to this subject. Until now, existing approach of this kind are based in statistical studies of the wear profile of many wheels, but this do not consider characteristics of different vehicles and railway tracks, and in addition, it is not an option when a vehicle is going to run, for example, over two different types of track over which mixed running never happens until now. In this paper a new general methodology for improving wheel profiles is presented. This methodology is based in Genetic Algorithms technique. To show the potential of this procedure, it is applied to an application case (a tram-train in Spain), in which great improvements in the behaviour of the wheel profile are achieved. In the light of this application, the importance of definition of indexes which control the evolution of the GA is shown.

[Resumen] El desgaste es un aspecto muy importante para las Administraciones Ferroviarias porque da lugar a costes importantes. Por ello, parece lógico desarrollar una nueva metodología para el diseño de perfiles de rueda al objeto de mejorar su comportamiento en relación al desgaste. Hasta ahora, los planteamientos existentes se basan en estudios estadísticos del desgaste del perfil de un gran número de ruedas, pero con ello no se tienen en cuenta las características de diferentes vehículos o vías y asímismo, este planteamiento no es posible cuando un vehículo va a circular, por ejemplo, sobre diferentes tipos de vías sobre las cuales nunca se ha producido la circulación mixta hasta ahora. En este artículo se presenta una nueva metodología para mejorar el perfil de rueda. Esta metodología se basa en la técnica de los Algoritmos Genéticos. Para mostrar el potencial de este procedimiento, se aplica a un caso de tranvitrén en España, en el que se consiguen grandes mejoras en el comportamiento del perfil de rueda. A partir de esta aplicación se muestra la importancia de la definición de los índices de control de la evolución en el Algoritmo Genético.