Observatório Metro-Ferroviário

Imagem: Drone utilizado pela PKP Cargo

A indústria de drones está crescendo e, nos últimos anos, as companhias ferroviárias começaram a implementar soluções baseadas em drones para manutenção da via, segurança e uma série de outras questões. Nas áreas de manutenção de infraestrutura, vigilância e manutenção de trilhos, esses veículos aéreos não tripulados estão começando a produzir resultados significativos, melhorando a segurança e reduzindo custos. Somente em vigilância, a redução de custos chega a 22%.

Manutenção de infraestrutura

A operadora francesa SNCF usa drones desde 2015 para vários propósitos ligados à manutenção, segurança e maximização da confiabilidade. São recolhidos dados sobre vários riscos ambientais e de infra-estrutura para reduzir os custos de manutenção e maximizar a eficiência.

Uma das funções dos drones é inspecionar paredes rochosas para verificar o risco de desmoronamento. Essas inspeções normalmente são feitas a pé, e as vezes requerem o uso de cordas para acesso. A flexibilidade e agilidade dos drones permite realizar essa operação sem colocar funcionários em risco. A coleta de dados feita rapidamente e coleta informações bastante precisas e detalhadas. Além disso, a redução de custos proporcionada pelo uso de drones a longo prazo vem se mostrando significativa.

Nos Estados Unidos, país com a maior malha ferroviária do mundo, a manutenção dos trilhos se torna um desafio, que se torna mais difícil ainda devido a climas extremos e localizações remotas. A BNSF, operadora ferroviária estadunidense, faz uso de drones para inspecionar as condições da via permanente. A empresa afirma que seus 52,3 mil quilômetros de linhas férreas são verificados a pé duas vezes por semana. O uso de drones, nesse caso, não tem o intuito de substituir as inspeções a pé, mas sim de aumentar a frequência com que o monitoramento é feito.

Vigilância

A primeira grande implementação de drones na industria ferroviária foi para fins de vigilância. Em 2103 a operadora ferroviária alemã Deutsche Bahn começou a usar drones para localizar problemas com pichações, que estavam custando cerca de 10 milhões de dólares por ano.

Algumas empresas seguiram o exemplo, como a PKP Cargo, da Polônia. A empresa, que transporta produtos a granel, decidiu usar drones para inibir o roubo de carga. Antes da utilização dos drones, eram registrados aproximadamente 900 casos de roubos por ano.

A SNCF também usa drones para melhorar sua guarda. A operadora monitora, atualmente, 30 mil km de linhas férreas, vulneráveis a roubos de metais, obstrução da via e adulterações. Considerando o sucesso da SNCF com uso de drones para manutenção, o potencial do equipamento para aumentar a segurança da via é promissor.

Acidentes

Os drones vem sendo, ainda, cada vez mais utilizados na investigação de acidentes ferroviários. O Rail Accident Investigation Branch (RAIB), que examina as causas dos acidentes ferroviários no Reino Unido, está usando drones há mais de um ano para capturar imagens que muitas vezes podem ser difíceis de alcançar por outros meios.

Os drones são uma alternativa muito mais barata aos helicópteros, que anteriormente eram usados nas operações do RAIB, além de terem um acesso muito mais fácil a áreas inacessíveis para helicópteros, devido à sua proximidade com árvores e fios.

Além da coleta de dados detalhados, os drones eliminam a necessidade de expor pessoas aos locais de acidentes perigosos.

Para mais informações acesse: http://railwayinnovation.com/3-ways-that-drones-could-change-the-railway-industry/

Imagem: Maglev chinês

Aparelhos de mudança de via (AMV) são parte crucial do sistema ferroviário. Em sistemas Maglev por supercondutores de alta temperatura (high-temperature superconducting – HTS), a guia de imã permanente (Permanent Magnet Guideway – PMG) gera a força magnética entre os segmentos do trilho, o que pode causar dificuldades de movimentação e aumentar o custo de operação ao comutar um PMG.

Uma pesquisa desenvolvida pela Southwest Jiaotong University, na China, propôs um novo tipo de AMV para sistemas de levitação magnética. A proposta consiste em um desvio eletromagnético não mecânico do tipo Halbach em formato de Y, que controla a direção de um maglev a partir do alinhamento dos eletroímãs.

Imagem: Vista superior do trilho magnético tipo Halbach ‘Y’

A imagem acima mostra a vista superior do trilho magnético de tipo Halbach ‘Y’. As setas representam a polaridade dos ímãs, e o ponto e o X representam, respectivamente, a direção de magnetização para cima e para baixo dos ímãs. Quando os três ímãs permanentes  estão alinhados como destacado na figura, o maglev seguirá a direção indicada por eles. Com a substituição dos ímãs permanentes por eletroímãs, o controle da direção do maglev se dará apenas pela mudança na direção da corrente que passa pelo eletroímã.

Os parâmetros de material e estrutura dos eletroímãs foram otimizados em simulações feitas pela Ansoft Maxwell. De acordo com as simulações realizadas para testar a viabilidade do projeto, a distribuição do campo magnético acima do eletroímã combina bem com o campo gerado pelas guias de imã permanente. Além disso, o eletroímã mostrou-se capaz de manter o campo magnético gerado por ele tão forte quanto um ímã permanente. A distribuição da componente z do campo magnético comprova a viabilidade do AMV proposto e foi confirmada pela comparação da distribuição do campo magnético entre o AMV e o trilho magnético tipo Halbach ‘Y’. Este estudo fornece a base teórica para que a construção do AMV proposto seja levada adiante.

Para mais informações acesse: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921453416301162

Imagem: Screenshot do vídeo instituiconal do EAV ERSAT

Os últimos testes de um sistema de localização de trens por satélite foram concluídos no último dia 24, na linha Caligari-Decimomannu, em Sardenha, na Itália. Os testes fazem parte do projeto EAV ERSAT, que visa integrar a European Railway Traffic Management System (ERTMS) com o sistema Galileo de navegação e geolocalização por satélite e redes públicas de telecomunicações, oferecendo uma opção de baixo custo para controlar trens de linhas regionais e baixo tráfego.

A tecnologia localiza os trens via satélite e interage com o ERTMS. Ao utilizar a localização por satélite e as redes públicas, o sistema pretende trazer os benefícios do ERTMS para as linhas regionais de baixo tráfego com custos de instalação e operação mais baixos do que uma instalação completa. Os custos do ciclo de vida do ERTMS podem ser significativamente reduzidos com o ERSAT EAV, com economia de até 60% no componente de telecomunicações. A Italian Railway Network (RFI) espera ter a primeira implantação comercial em vigor até 2020, e prevê que a tecnologia pode ser desenvolvida para uso em rotas mais movimentadas e linhas de alta velocidade.

Lançada em 2012 com o apoio das agências espaciais italianas e europeias e da Agência Europeia de Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GSA), a tecnologia é o resultado de uma colaboração entre a empresa gestora de infraestrutura Italian Railway Network (RFI) e a Ansaldo STS.

Para mais informações acesse: http://www.railwaygazette.com/news/news/europe/single-view/view/ertms-with-satellite-positioning-trial-completed.html

Imagem: tapete sensorizado

Um sistema baseado no uso de fibra óptica para detecção de intrusos em linhas férreas foi desenvolvido pela University of Sannio, na Itália. O modelo proposto é uma ferramenta eficiente para detectar intrusos, especialmente em locais onde não é possível instalar cercas de proteção, aumentando a segurança em ferrovias e protegendo-as de atividades não autorizadas. A fibra óptica é ideal para esse uso pois é imune a interferência eletromagnética, tem sensibilidade alta, é compacta e ainda oferece a possibilidade de sensoriamento remoto.

Para os testes em laboratório, foi criado um tapete sensorizado, composto de um tapete de borracha com nervuras e módulo de Young baixo integrado com sensores de fibra óptica do tipo FBGs (Fiber Bragg Gating). O objetivo da análise experimental foi caracterizar a resposta elástica do tapete na presença de cargas estáticas para avaliar sua sensibilidade, tempo de resposta e o número de sensores necessários por unidade de área. Com base nos resultados, foi fabricado um tapete de 2 m² com oito FBGs, que foi submetido a testes para verificar sua capacidade de detectar alguém andando sobre ele. Esse modelo também permitiu desenvolver uma estratégia de processamento de sinal que ignorasse os efeitos da histerese elástica e de derivações térmicas, que afetavam a resposta dos FBGs.

Foram realizados, ainda, testes em campo em uma ferrovia de Nápoles. Um tapete de aproximadamente 20 m² foi instalado na entrada da área de serviço da ferrovia Ente Autonomo Volturno (EAV). O sistema foi capaz de detectar pessoas andando sobre a área protegida sem emitir alarmes falsos. A presença de vários sensores permite, ainda, encontrar a localização do intruso, determinar o número de intrusos e suas direções. Essa instalação, entretanto, não detecta pessoas andando sobre os trilhos, visto que não é possível instalar o tapete sobre os trilhos ou sobre o lastro. Por isso, é necessária a integração desse sistema com algum outro sistema de monitoramento, como câmeras de vídeo.

Para mais informações acesse: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424716309517