Observatório Metro-Ferroviário

Imagem: Eixo em teste.

Os eixos ferroviários são componentes que necessitam uma atenção especial para garantir a segurança e a integridade do transporte. Uma falha nestes elementos pode ser catastrófica como, por exemplo, descarrilar uma composição inteira. Realizar manutenções preventivas e monitoramentos frequentes são as melhores formas para prevenir um acidente. Pensando nisso, pesquisadores da Politecnico di Milano, Itália, propuseram um método de monitoramento de tempo real analisando as vibrações de um trem.

Os eixos são elementos estruturais de um trem que sofrem ações da carga transportada, de tração e frenagem. Além disso, possuem uma longa vida útil (30 anos ou até mais em linhas europeias) e, por conta disso, estão sujeitos à fadiga e corrosão. Para prevenir estes problemas, inspeções são realizadas periodicamente com aparelhos ultrassom ou técnicas utilizando partículas magnéticas. No entanto, as falhas nos eixos ainda ocorrem com frequência. Assim, viu-se a necessidade de criar um método de monitoramento em tempo real para reduzir esse número.

O método de monitoramento proposto se baseia que na presença de uma trinca, as vibrações, a simetria e a frequência do movimento serão alteradas. Desta forma, é possível analisar esses parâmetros e alertar uma possível falha.

Para demonstrar o método, os pesquisadores desenvolveram dois eixos em tamanho real, um com falha e outro sem, e testaram em laboratório. Além disso, utilizaram o método de elementos finitos para simular as vibrações devido ao contato das rodas com a via permanente, incluindo as condições da via. Os testes mostraram que o método é eficaz, porém é necessário que a falha apresente no mínimo 16% da seção transversal do eixo.

Desta forma, o novo método proposto pelos pesquisadores italianos não visa substituir as manutenções prévias nem as inspeções periódicas, mas visa estabelecer uma nova medida de segurança para detectar trincas e evitar maiores prejuízos. Para trabalhos futuros, os pesquisadores italianos pretendem ampliar o método e identificar o local exato da falha.

Para mais informações, acesse:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112315002133

Imagem: Trens na Suécia

O matemático Wihelm Landerholm, junto com a operadora dos trens de Estocolmo, desenvolveu um algoritmo que poderá ser usado para prever possíveis atrasos dos trens. Isso auxiliará a equipe de controle da rede nas tomadas de decisão, o que irá minimizar o potencial impacto, evitando o efeito cascata causado pelos atrasos.

Os horários de chegada e partida real foram coletados através de um sistema em tempo real, durante um longo período e estão sendo utilizados para prever o impacto de qualquer perturbação no desempenho futuro. Quando ocorrer um atraso, o modelo matemático pode ser usado para simular  dinamicamente o impacto em todos os trens para prever o tempo que vai chegar à estação e os prováveis efeitos em até duas horas à frente. Tal tecnologia possibilitará aos controladores do sistema simular várias opções para minimizar o impacto de cada atraso, otimizando a tomada de decisão.

Com implantação desse modelo, pode-se até emitir informações aos passageiros através de um aplicativo para smartphone, notificando os prováveis atrasos. “Nós construímos um modelo de previsão usando “Big Data”, que nos permite visualizar todo o sistema de trem com 2 horas de antecedência”, explicou Mikael Lindskog da companhia ferroviária Sueca Stockholmståg.

O algoritmo trabalha como um sismógrafo monitora terremotos, procurando significativos picos, quando um trem está atrasado ele prevê o impacto em toda rede usando um histórico de dados.

Hoje a maioria dos centros de controle de tráfego analisa as demoras manualmente, a fim de evitar futuros inconvenientes, ao automatizar a previsão dos atrasos é possível aumentar o nível do serviço prestado, este modelo matemático poderá ser aplicado a qualquer rede ferroviária com serviços com horários contínuos e programados, onde se tenha dados detalhado em tempo real.

Para maiores informações:

http://www.railwaygazette.com/

http://www.dailymail.co.uk/

Imagem: construção do Monotrilho

São Paulo é a primeira cidade do mundo a receber um monotrilho de alta capacidade. A frota contará com 54 trens que poderão atingir velocidade máxima de 80 km/h. Quando concluída totalmente, a nova linha terá extensão de 25,8 km e 18 estações, entre Ipiranga e Cidade Tiradentes, e atenderá a uma demanda de até 48 mil usuários por hora e por sentido, o que equivale a meio milhão de pessoas diariamente. O monotrilho reduzirá para apenas 50 minutos o trajeto entre os bairros de Vila Prudente e Cidade Tiradentes, que hoje leva mais de duas horas.

No monotrilho, as estruturas ficam cerca de 12 a 15 metros do nível da rua. Os pilares de sustentação foram projetados para aguentar até impacto de caminhões sem que a circulação de trens seja comprometida. Os trilhos de concreto são formados por vigas de 30 toneladas, preenchidos por 9 toneladas de EPS.

As definições técnicas que fazem parte do projeto de uma linha de metrô são altamente complexas e decorrem não apenas de exigências específicas do sistema metroviário, mas principalmente de aspectos como ocupação do solo, preservação do meio ambiente e do patrimônio histórico. Nas vias elevadas, as maiores dificuldades decorrem das condições topográficas. O material rodante utilizado atualmente opera com rampas máximas de 4% e raios de curvas limitados e não permite que a estrutura se adapte a topografias muito acidentadas, o que, em muitos casos, inviabiliza a alternativa.

Imagem: Monotrilho na zona Leste

Para os engenheiros, trata-se de um grande desafio já que a margem de precisão de instalação de cada uma delas é de 3 milímetros de diferença. Uma estrutura metálica também será instalada entre os trilhos para dar passagem aos cabos de força, telecomunicações e controle dos trens, além de servir de passarela para a evacuação dos vagões em caso de pane.

O conceito adotado no sistema monotrilho minimiza a necessidade de desapropriações, pois o corpo central das estações fica localizado no canteiro central das avenidas pelas quais os trens irão passar. Apenas para a construção dos acessos e edificação de salas técnicas e operacionais implantadas nas laterais das avenidas são necessárias desapropriações. Para diminuir o impacto da obra do monotrilho, o metrô realiza um projeto de arborização e ciclovia sob a linha.

– Diferenciais do monotrilho de alta capacidade:

Elevada capacidade de transporte, até 48.000 passageiros por hora por sentido.

Rapidez na implantação, vigas são fabricadas fora do local de instalação, minimizando a necessidade de desapropriações. Necessidade de realocação de infra-estrutura quase nula.

Integração urbana perfeita: Menores raios de curvatura (mínimo de 46 metros).  Alto desempenho em percursos íngremes (até 6%). Mínima ocupação do solo urbano. Estações muito simples e funcionais, não poluente.

Sistema de desenho futurista: Guia elevada muito esbelta (sem áreas de sombra), veículos visualmente muito atrativos, elegantes e com estética futurista.

Tecnologias avançadas de controle de tráfego, meios de evacuação eficazes,o menor impacto ambiental possível, silencioso (ruído muito inferior a um simples ônibus) , baixo peso (consumo energético reduzido) , baixo consumo de materiais de construção, elevado percentual de reciclagem.

Para mais informações:

www.metro.sp.gov.br

Imagem: Suspensão utilizada nos testes.

A capacidade de transporte e o número de passageiros estão crescendo na indústria ferroviária. Ao mesmo tempo, há uma crescente pressão para reduzir os custos de serviço. Uma forma de reduzir esses custos é investir nas áreas de monitoramento e manutenção. Desta forma, pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Graz, Áustria, aplicaram um método de Detecção e Isolamento de Falhas (FDI) num veículo ferroviário que permite não só identificar uma falha, mas também informar possíveis causas para esse desvio de comportamento.

O FDI é um ponto muito importante no Gerenciamento de Eventos Anormais (AEM) e tem recebido bastante atenção da comunidade acadêmica nos últimos anos. Destacam-se os FDIs de resposta rápida que permitem controlar e evitar a progressão de eventos adversos e, assim, evitam maiores despesas.

Para desenvolver o FDI, os pesquisadores da universidade austríaca simularam como exemplo o sistema de suspensão de um veículo ferroviário sob diversas condições. O FDI proposto se inicia com sensores instalados na suspensão do veículo que coletam os dados de operação. Feito isso, os dados são passados no Filtro de Kalman, um modelo matemático que estima o valor exato de uma grandeza medida e os valores associados a ela, isto é, o modelo basicamente elimina incertezas externas associadas a uma medição. Desta forma, é possível identificar irregularidades de funcionamento e apontar possíveis fatores causadores desses problemas, como por exemplo, as condições da via permanente.

Com essa análise feita, pode-se reduzir os custos de operação e manutenção do setor ferroviário, pois o problema já está identificado com antecedência e resta agora apenas consertá-lo.

Para mais informações, acesse:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221098381500005X

Imagem: Aeromóvel de Porto Alegre/RS

A primeira linha da tecnologia aeromóvel em operação no Brasil foi inaugurada em 2013, e interliga a Estação Aeroporto do Metrô ao Terminal 1 do Aeroporto Internacional Salgado Filho, em Porto Alegre/RS.

O projeto foi todo desenvolvido no Brasil, usando tecnologia 100% nacional. Os veículos suspensos, movidos a ar, permitem integração e acesso rápido ao terminal aeroportuário. O trajeto percorrido pelo aeromóvel é de 814 metros, com duas estações de embarque, é percorrido em aproximadamente 3 minutos, com capacidade para 150 pessoas.

O aeromóvel é um meio de transporte automatizado, em via elevada, que utiliza um veículo leve não motorizado, com propulsão pneumática – o ar é soprado por ventiladores industriais de alta eficiência energética, por meio de um duto localizado dentro da via elevada. O vento empurra uma aleta (semelhante a uma vela de barco) fixada por uma haste ao veículo, que se movimenta sobre rodas de aço em trilhos.

Desde que entrou em operação até hoje estima-se que mais de 2,5 milhões de passageiros utilizaram este meio de transporte para ida ou volta do aeroporto de Porto Alegre/RS.

No momento estão em fase de estudos e projetos para a instalação de duas linhas de Aeromóvel no município de Canoas/RS.

Para maiores informações:

http://www.aeromovel.com.br/

Imagem: projeto do trem

O design da nova composição Kochi Metropolis, feita pela Alstom, foi revelado pela Kochi Metro Rail Limited (KMRL) aos residentes Kochi. O novo metrô será executado em nova rede ferroviária totalmente elevada do Kochi.  O metrô Kochi foi desenhado pela Design & Styling, departamento da Alstom em Saint-Ouen em colaboração com o operador KMRL e TATA Elxsi2 (empresa de design)  para melhorar a experiência do passageiro.

O metrô é composto de 3 carros e tem  cerca de 65 metros de comprimento. Tem um corredor aberto permitindo que os passageiros andem de uma extremidade do trem para o outro. O interior proporciona uma sensação de serenidade e segurança com seções marcadas em dois, cores harmoniosas brilhantes: turquesa verde e limão usado para os assentos e as alças.

Imagem: interior do metro com mudanças ergonômicas

 O  metrô compreende 136 lugares por carro em uma capacidade  longitudinal (975 passageiros por carro). Os assentos são feitos de um compósito de poliéster, o que os torna particularmente fácil de limpar e manter. Para o conforto dos passageiros idosos ou mulheres grávidas, os lugares prioritários são preenchidos com almofadas. As pessoas com mobilidade reduzida e de cadeira de rodas serão capazes de usar áreas dedicadas no  metro enquanto se dirige.

A extremidade da frente do comboio é feita em poliéster. Turquesa principalmente de cor verde, que reflete perfeitamente a nova imagem da KMRL, reforçada pela forma distintiva do seu pára-brisa curvo. Representando um símbolo icônico da Índia, a frente LED são na forma de presas de elefante. Como o metro é executado em um viaduto, as luzes vão iluminar a cidade à noite. O lado do comboio é feita de aço inoxidável. Os painéis de trem são feitos com alumínio e materiais compósitos.

Xavier Allard, diretor de design & Styling, a Alstom Transporte disse: “O projeto do metro Kochi estabeleceu um novo marco na mobilidade urbana na Índia, com seus designs esteticamente agradáveis e elegantes e inovações tecnológicas que promovem o transporte mais ecológico urbano do país

Para mais informações:

http://www.alstom.com/press-centre/2015/9/alstoms-metropolis-for-kochi-design-unveiled-for-the-first-time/

Imagem: Dormente em teste.

Hoje, a indústria de concreto é responsável por emitir entre 6% a 7% de toda emissão de CO2 na atmosfera. Encontrar soluções mais sustentáveis são essenciais para o setor. Pensando nisso, pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Isfahan, Irã, desenvolveram novos dormentes ferroviários com concreto de escória álcali-ativada e alcançaram um desempenho eco-mecânico melhor do que o concreto utilizado normalmente em dormentes.

Dormentes de cimento praticamente substituíram os de metal. Isso se deu pelas vantagens do cimento, tais como: suportar maior peso, possuir maior tempo de vida, fácil modelagem e produção relativamente fácil. Porém, a ampla utilização do cimento criará problemas no futuro, como a falta de matéria-prima e a alta emissão de CO2. Portanto, é essencial encontrar novas soluções e materiais para reduzir esses problemas.

Aplicar concreto de escória álcali-ativada em dormentes foi a solução encontrada pelos pesquisadores do Irã. Uma combinação de escória e solução alcalina mais sustentável e que proporciona melhores comportamentos mecânicos se comparada com os concretos normalmente utilizados.

Para alcançar a melhor performance para os dormentes, os pesquisadores realizaram um balanço entre as qualidades mecânicas e o impacto ambiental de cada componente utilizado na fabricação. Desta forma, variaram a concentração dos componentes da solução alcalina e as dimensões dos dormentes e através da aproximação de Taguchi, um método estatístico de otimização, alcançaram um design com um desempenho eco-mecânico superior aos dormentes convencionais e de acordo com os requerimentos da norma europeia EN 13230.

Portanto, conclui-se que os dormentes desenvolvidos são uma ótima alternativa para os problemas citados e mais eficientes. Desta forma, contribuem para o desenvolvimento sustentável de uma linha férrea.

Para mais informações, acesse:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306914010425

Imagem: Tipos de tecnologia MagLev

Os diferentes tipos do Sistema MagLev disponíveis hoje, são aplicações promissoras para o transporte de massa, e podemos dividir em três grupos:

O primeiro é a levitação eletrodinâmica, que está baseado no fato que se um material magnético fizer um movimento relativo a uma lâmina condutora (e.g., alumínio), correntes elétricas serão induzidas no condutor. Essas correntes, por sua vez, gerarão outro campo magnético, o qual, com base em uma lei da física (lei de Lenz), irá se opor à variação do campo criado pelo material magnético.

A interação entre esses dois campos gerará uma força repulsiva no material magnético. Essa força aumenta com a velocidade de deslocamento do veículo e é a responsável pela levitação. O sistema, se convenientemente ajustado, apresenta comportamento estável, sem precisar de controle, mas necessita de rodas de apoio nas baixas velocidades.

Calcado nesse princípio, o JR-MagLev, proposta japonesa de trem de levitação, já conta, desde 1997, para demonstração e testes, com uma linha dupla, de início com 18,4 km e, posteriormente, estendida para 42,8 km, em Yamanashi, entre Tóquio e Osaka. O veículo atingiu, em abril de 2015, a velocidade de 603 km/h – recorde mundial para essa categoria de transporte.

O Japão planeja prolongar essa linha – que, por enquanto, não opera comercialmente –, para substituir o Shinkansen (sistema com rodas e trilhos), que liga essas duas cidades. Isso será feito em duas etapas: Tóquio-Nagoia, em 2027; e Nagoia-Osaka, em 2045.

O segundo grupo é a chamada levitação eletromagnética, usada no Transrapid, proposta alemã de trem de levitação, implantada comercialmente, desde 2003, em uma conexão de 30 km, em linha dupla, em Xangai (China), entre o aeroporto internacional da cidade e um distrito financeiro perto dela. A Alemanha também operou uma linha singela de demonstração e teste, com 30 km de extensão, em Emsland.

Essa tecnologia explora a força de atração que um eletroímã exerce sobre um material ferromagnético – ou seja, aquele que é atraído por um ímã. A estabilização do veículo, nesse caso, só é possível com um sistema de controle devidamente sintonizado, para manter a altura de levitação próximo de 1 cm.

O terceiro e último grupo é o da levitação supercondutora, baseada em uma propriedade (diamagnetismo) presente nos supercondutores (materiais que conduzem eletricidade sem perda de calor): a ‘expulsão’ do campo magnético de seu interior – portanto, é o comportamento oposto ao dos materiais ferromagnéticos.

Os supercondutores só são efetivos quando submetidos a temperaturas muito baixas, tornando assim muito onerosa sua aplicação atualmente.

Supercondutividade é uma propriedade física que ocorre em certos materiais sob baixa temperatura. Quando supercondutivo, um material conduz corrente sem resistência nem perdas e não possui campo magnético em seu interior. A ideia então, é utilizar um ímã levitando acima de um supercondutor de alta temperatura, resfriado com nitrogênio líquido.

Desta forma, a corrente elétrica flui sobre a superfície do supercondutor, na qualidade de excluir o campo magnético do ímã (efeito Meissner).

Para maiores informações:

https://sites.google.com/site/maglevcomboiosdofuturo

Imagem: centro de controle

A Alstom foi escolhida pela Metrolinx, uma agência de transporte público do governo de Ontário (Canadá), para fornecer um novo centro de controle de trem integrado baseado em computador para a área Hamilton (Toronto), uma das áreas mais movimentadas de trânsito no Canadá. O comissionamento está previsto para o final de 2018

A Alstom fornecerá sua solução de centro de controle Iconis de integrar rede ferroviária do cliente em um único centro de controle de tráfego avançada e funcionalidade de gerenciamento de operações. O sistema proverá à Metrolinx  uma visão abrangente de toda a rede (rotas totalizando 452 quilômetros com 253 viagens de trem nos dias úteis), um suporte para otimizar cada movimentação, assim como treinar e gerenciar o trabalho de manutenção preventiva.

 “Estamos satisfeitos que a Metrolinx confiou Alstom com este novo contrato de fornecimento de um centro de controle integrado para o seu serviço de trem regional. Esta é uma parceria contínua com Metrolinx que trará operações seguras e eficientes para a rede “, disse Angelo Guercioni, Vice-Presidente e Diretor Cliente, Canadá, a Alstom Transporte.

Para mais informações:

http://www.alstom.com/press-centre/2015/9/alstom-to-supply-a-new-train-control-system-for-one-of-the-busiest-transit-areas-in-canada/