Observatório Metro-Ferroviário

Esquema de comunicação de infraestrutura de trem

Uma pesquisa realizada por alunos da George Green Institute for Electromagnetics Research, Reino Unido, fornece uma alternativa de baixa potência e não invasiva para os atuais sistemas de sinalização do Reino Unido, liderados pela necessidade de reduzir os custos de implementação, manutenção e consumo de energia.

Os sistemas de sinalização ferroviária têm a função decontrolar o movimento do material rodante na rede ferroviária sem comprometer a segurança. Atualmente, os sistemas de sinalização em operação no Reino Unido contam com uma rede física de interconexão para fornecimento de energia e transferência de dados, acarretando alto custo de implementação e manutenção relacionados à infraestrutura.

Uma rede baseada em ZigBee foi apresentada como uma alternativa sem fio modular de baixa potência para sistemas de sinalização ferroviária e estudada em um ambiente sintético criado em uma câmara de reverberação (RC) na presença de fontes realistas de interferência eletromagnética.

O sistema de sinalização proposto no estudo consiste no esquema de Comunicação e Detecção. O esquema de comunicação é responsável pela entrega de dados dentro da rede. É constituído por quatro elementos mínimos: centro de controle (CC), unidade de bordo (UO), nós de sinal (LN) e nós escravos (VN). A coordenação da rede depende do CC, que tem a função de enviar informações para um destino específico. O LN tem a função de retransmitir as informações dentro da rede. Além das informações de retransmissão como o LN, o VN opera os semáforos, de acordo com as instruções recebidas. Finalmente, o dispositivo final é a UO, que exibe informações relevantes (por exemplo, informações de autoridade de movimento) ao motorista. A entrega de mensagens com múltiplos recursos faz este esquema de comunicação. Como espinha dorsal do esquema de comunicação, tecnologia ZigBee foi usada.

O esquema de detecção proposto consiste em incluir um leitor a bordo do trem e tags (RFID) passivas fixadas nos nós próximos à pista previamente endereçada, como o trem está se movendo ao longo da ferrovia, o leitor poderia identificar cada uma das marcas, correspondendo a uma localização geográfica bem definida. Consequentemente, a localização atual no ponto de passagem poderia ser enviada para a UO e depois para o CC. Portanto, o posicionamento contínuo do trem é possível.

Os módulos ZigBee forneceram uma comunicação estável e persistente durante todo o teste, tanto em UO fixa quanto móvel, possibilitando a entrega bem-sucedida de mensagens. Dadas as suas características do modo de descoberta constante, adição e monitoração automática de nós, entre outras, é possível cobrir longas distâncias para entrega de dados, reduzindo o número de nós envolvidos, portanto, os custos poderiam ser minimizados.

A tecnologia RFID apresentou alta resiliência a fontes de interferência e a capacidade de identificação a velocidades consideráveis. A posição atual do trem pode ser enviada de volta ao CC através da OU, permitindo o monitoramento constante do trem. Com isso, poderia haver aplicação potencial para detecção de trens na indústria ferroviária.

Essas duas tecnologias aplicadas juntas poderiam levar à implementação de uma alternativa econômica para sistemas de sinalização, com estimativas de velocidade, localização de trens e verificação contínua da integridade do trem.

Para mais informações acesse: https://ieeexplore.ieee.org/document/8005641/authors