Descripcion y Objetivos

El estudio del tendido eléctrico ferroviario resulta imprescindible para una correcta instalación de la catenaria de cara a que, la posterior interacción con el pantógrafo sea lo más óptima posible produciendo el menor desgaste de la línea aérea y por tanto reduciendo los costes de mantenimiento, entre otros.

Es por ello, que la simulación de dicha interacción dinámica entre el pantógrafo/catenaria cuando el tren circula a altas velocidades es la herramienta que facilita dicho estudio. La simulación se realiza a partir de un modelo mecánico y su posterior implementación en un software.

Sin embargo, si la simulación es de un trazado de gran longitud el tiempo de cálculo se hace prácticamente intratable para que los técnicos en instalación de catenaria puedan realizar su trabajo de manera eficiente. Es por ello, que en este Trabajo Fin de Máster se pretende llevar a cabo una implementación de altas prestaciones de una de las heramientas de simulación del propio grupo de investigación.

Por tanto, el objetivo a conseguir es, por un lado, una reducción drástica de los tiempos de ejecución acompañados de una reducción en el almacenamiento necesario. Inicialmente, se explotará la arquitectura subyacente en los ordenadores actuales que cuentan con núcleos de cómputo y algunos con tarjetas gráficas. 

Para la paralelización del código existente se echará mano de diferentes librerías de libre distribución y gratuitas que facilitarían dicha paralelización. Se obtendrán diferentes aproximaciones, alguna de ellas híbrida, y se compararán entre sí para hacer un estudio de las prestaciones en función de la arquitectura utilizada. 

 

 

Metodología y Competencias

La metodología aseguir en este tipo de proyectos de optimización será el método científico en el que partiendo de una premisa o hipótesis de mejora, se aplicará el conocimiento del que se dispone para realizar la implementación, probar los experimentos y refutar o aprobar la hipótesis de partida. En el caso de la refutación, se indicarán las razones y se introducirá una nueva hipótesis, repitiendo el procedimiento.

Las competencias que se contemplan para este TFM son:

Módulo de Dirección y Gestión.

[CE1]    "Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la Ingeniería Informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares." debido a que el producto final de este trabajo se ha de integrar con las herramientas existentes y además el entorno es de ingenmiería civil lo que obliga a comprender, al menos, la terminología de dicho campo.

Módulo de Tecnologías Informáticas.

[CE9]    Capacidad para diseñar y evaluar sistemas operativos y servidores, y aplicaciones y sistemas basados en computación distribuida.

[CE10]    Capacidad para comprender y poder aplicar conocimientos avanzados de computación de altas prestaciones y métodos numéricos o computacionales a problemas de ingeniería.

Ambas competencias son evidentes ante el trabajo de paralelización a llevar a cabo. 

 

Medios a utilizar

Tanto los medios hardware como software está disponibles tanto en la Escuela Superior de Ingeniería Informática de Albacete, como en el grupo ReTiCS del Instituto de Investigación en Informática de Albacete.

El alumno también podría utilizar su propia máquina con sistema operativo de núcleo Linux (preferiblemente), con al menos 4 núcleos de cálculo y con compilador de C instalado.

 

Bibliografía

Román, José., Alonso, José Miguel. Ejercicios de programación paralela con OpenMP y MPI. ISBN: 978-84-9048-714-3. 

Aburruzaga García, Gerardo. La biblioteca estándard de C. ISBN: 84-7786-533-7.

Jiménez Cano, Agustín. Diccionario técnico de electrificaciones ferroviarias : términos utilizados en electrificaciones ferroviarias, definidos en castellano y traducidos a inglés. ISBN: 978-84-934572-5-9