Observatório Metro-Ferroviário

Trem trimodal do Reino Unido

A empresa Great Western Railway (GWR), em conjunto com a Porterbrook Leasing, está introduzindo o primeiro trem trimodal do Reino Unido após um acordo entre ambas as empresas.

Esta será a primeira frota de trens capazes de rodar em linhas de contato de fios aéreas, linhas elétricas de terceiro trilho e energia própria, será introduzida nos serviços de Londres e Vale do Tamisa na rede GWR em 2019.
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Imagem: Diagrama de montagem do motor no vagão experimental

Com o objetivo de tornar o transporte ferroviário de carga mais eficiente e competitivo, uma pesquisa experimental feita pela Mediterranea University of Reggio Calabria, na Itália, em parceria com a COELDA SRL e a empresa nacional de ferrovias, desenvolveu um novo conceito de vagões automatizados e com tração própria, visando o transporte de pequenas cargas.

O estudo focou em 2 aspectos: os componentes tecnológicos e protocolos computacionais para acompanhar o movimento do vagão remotamente e a união automática de 2 vagões; e a arquitetura do sistema que integra a operabilidade da estação com a da linha.

O vagão de carga inteligente e automatizado é a base de um novo conceito de manipulação de frete ferroviário. No sistema tradicional, a ferrovia é lenta e antieconômica para transporte de pequenas cargas, tipicamente em um único vagão. Além disso, também mostra ineficiências significativas e custos de pessoal correspondentes às estações. Com o tempo, preferiu-se optar por mais sistemas econômicos, como o transporte de contêineres de formação fixa de origem para destino, com foco na formação das composições nos principais nós intermodais (grandes estações, plataformas logísticas, etc.) e desistindo da difusão capilar da ferrovia no território. O modelo proposto combina as vantagens da velocidade com a economia do transporte ferroviário e de uma concentração de custos e tempo de manuseio nos terminais. A base é o uso de vagões inteligentes capazes de se mover de forma autônoma, sem presença humana a bordo. O principal objetivo é operar vagões controlados remotamente nas áreas adequadamente equipadas.

No artigo, são descritos alguns dos componentes tecnológicos do vagão inteligente, como sistema de tração, frenagem, e sistema de engate automático. É descrito, também, o equipamento da unidade de controle que fica no vagão. Além disso, é mostrado, de forma resumida, o sistema de estações concebido para tornar o manuseio desses vagões fácil, seguro e controlado, em contato direto com o gerenciamento da rede nacional, garantindo a interoperabilidade.

Os vários componentes de material e o software ainda estão em fase experimental, e, de acordo com os autores, os primeiros resultados são encorajadores e vários atores da indústria e operadoras de transporte e logística já manifestaram interesse e apoio à pesquisa. Novos desenvolvimentos e tesetes estão sendo realizados, tanto por modelos computadorizados quanto por de ensaios de campo reais.

Para mais informações acesse: http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8005581/

Imagem: GPS Gateway

Uma parceria entre a Nomad Digital, FirstGroup, TTG Transportation Technology e Airbus resultou na criação de um localizador GPS de trens em tempo real, o Gateway GPS. A Nomad apoiou o desenvolvimento de fontes de dados de localização em tempo real que podem ser agregadas para fornecer um posicionamento mais preciso em qualquer instante de tempo. O projeto piloto seleciona a melhor fonte de dados de localização, que fica, então, acessível aos sistemas dos usuários finais. Os dados têm potencial para serem usados em aplicativos para passageiros, comunicação entre operadores e conteúdo de terceiros, visto que estará disponível em um formato comum.

A solução de conectividade da Nomad fornece a infraestrutura sobre a qual os dados GPS podem ser transmitidos e funciona de forma independente ou em conjunto com a solução atual da operadora ferroviária para determinar a alimentação GPS mais relevante quando existem vários dispositivos GPS em uma única composição.

A ideia fornece aos operadores maior confiança na localização de um trem, implicando em mais informação para os passageiros e a maior eficiência. Além disso, será possível oferecer uma explicação melhor sobre os motivos de interrupções no serviço, e informações em tempo real sobre a localização. Assim, os passageiros têm melhor compreensão sobre como as interrupções afetam o serviço e o que está sendo feito para mitigá-las.

A localização em tempo real do GPS permite que a equipe de controle saiba exatamente onde está o trem. Os dados fornecidos também permitem que as equipes de manutenção e engenharia vejam onde a composição acelera e diminui de forma rotineira, podendo alimentar as estratégias de consultoria do condutor e também servir como base para um planejamento de rotas mais eficiente.

O contexto para este projeto é o concurso criado pela UK’s Rail Safety and Standards Board. O ‘TOC 15’ desafiou as operadoras ferroviárias e fornecedores a trabalharem juntos para desenvolver novas e inovadoras formas de melhorar o desempenho e a confiabilidade da ferrovia, além de melhorar a experiência do passageiro. O teste durou um mês em uma frota do FirstGroup. No entanto, a solução será mantida em funcionamento por 12 meses, proporcionando a oportunidade de criar um banco de dados do GPS, para fins de análise e relatórios.

Para mais informações acesse: http://www.railwaypro.com/wp/nomad-announces-innovative-pilot-test-real-time-information/

Imagem: Linha Pequim Yizhuang

Um estudo desenvolvido pela Beijing Jiaotong University, na China, propôs uma abordagem de otimização em dois estágios para otimizar a tabela de horários dos trens e o plano de circulação, considerando a demanda de passageiros em uma linha ferroviária urbana.

Um modelo de tabela horária é baseado na operação de serviços de trens, o que resulta em um problema de programação linear inteira mista (onde apenas uma parcela dos números são inteiros). Além disso, um modelo de circulação de trem é formulado para ajustar os tempos de partida e chegada com o objetivo de reduzir o número de veículos necessários, resultando também em um problema de programação linear inteira mista.

Um estudo de caso baseado na linha Pequim Yizhuang foi realizado para ilustrar a eficácia do modelo e abordagem propostos. O modelo proposto consiste no modelo de agendamento de trem e no modelo de circulação de trem. Uma abordagem sequencial foi proposta para resolver o modelo de otimização em duas etapas; o problema de agendamento do trem é resolvido primeiro e, em seguida, o plano de circulação do trem é obtido com base nos horários de partida e chegada gerados pela programação do trem.

Os resultados da simulação demonstraram que a abordagem proposta gera tabelas horárias e planos de circulação comparáveis aos reais projetados. Entretanto, uma vez que a demanda dos passageiros não é constante, mas varia a cada dia, as características de incerteza da demanda de passageiros devem ser analisadas em trabalhos futuros.

Para mais informações acesse: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0967066117300357

Imagem: Sistema OGI

Empresas espanholas envolvidas no desenvolvimento e certificação do sistema automático de mudança de bitola OGI completaram a primeira fase de testes dinâmicos. Os truques OGI são projetados para uso em rotas de carga que atravessam a fronteira entre Espanha e França, onde a bitola da via passa de 1668mm para 1435mm (bitola standard).

Seguindo as regras estabelecidas pela especificação técnica nacional (ETH), o sistema foi submetido a 500 testes consecutivos de mudança de bitola, com carga máxima, na pista de teste La Gineta, no sudeste da Espanha. Em um único dia, foram realizadas mais de 100 operações de troca automática de bitola entre 1435mm e 1668mm, sem problemas detectados.A próxima etapa é a realização de um teste de 100 mil quilômetros, na velocidade máxima permitida aos vagões. O teste será feito na Espanha, em linhas convencionais de 1668mm e linhas de alta velocidade de 1435mm.

O sistema OGI está sendo certificado para dois tipos de vagões plataforma: um vagão-conteiner MMC3 com carga máxima por eixo de 22,5 toneladas e diâmetro de roda de 920 mm, e um transportador de carro LFT com rodas de 760 mm de diâmetro e uma carga por eixo de 16 toneladas.

O sistema OGI data da década de 1970, mas em 2014 a Adif decidiu liderar um projeto de reengenharia e de adaptá-lo às especificações técnicas atuais de material rodante As empresas envolvidas no projeto de certificação incluem a OGI, a AZVI, proprietária da operadora de frete de acesso aberto Tracción Rail, e Tria Railway, a única fabricante de instalações de troca de bitola utilizadas extensivamente na Espanha.

Tal como acontece com os sistemas de mudança de calibração da Talgo e da CAF, os truques OGI passivamente adaptam as suas rodas a bitola da via quando passam por uma infraestrutura fixa composta de trilhos e trilhos de controle que fazem a transição das rodas entre as duas bitolas. O sistema pode ser instalado facilmente em pátios ou estações existentes.

Para mais informações acesse: http://www.railjournal.com/index.php/technology/ogi-variable-gauge-freight-bogie-completes-first-testing-phase.html?channel=2078

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: Catenária da linha de alta velocidade “Direttissima”

Um novo modelo foi desenvolvido pela Universidade de Florença, na Itália, para estudar a economia de energia proporcionada por sistemas de frenagem regenerativa em trens. Os pesquisadores desenvolveram uma abordagem de modelagem acoplada, adequada para a análise da otimização energética de sistemas ferroviários e baseada na nova linguagem orientada a objetos Matlab-Simscape TM, que apresenta várias vantagens em relação às ferramentas convencionais de modelagem.

O uso da linguagem Matlab-Simscape TM permite obter resultados precisos com grande eficiência, permitindo realizar um grande número de simulações e investigar vários cenários diferentes. Para confirmar os resultados da simulação, o modelo proposto também foi validado experimentalmente.

O modelo foi testado considerando uma linha de alta velocidade italiana que opera em corrente contínua e o o trem de alta velocidade ETR 1000. Além disso, foi realizada uma análise de eficiência, considerando o uso de dispositivos de armazenamento de energia. Os resultados mostraram que o uso de tais dispositivos pode permitir uma economia significativa, mesmo em um sistema de alta velocidade, onde a freqüência de frenagem é bastante baixa. De acordo com a simulação, é possível recuperar aproximadamente um terço da energia envolvida na frenagem da composição.

Para mais informações, acesse: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0196890416309104

Imagem: Configuração Horizon

A PriestmanGoode,, agência britânica de design criou dois novos layouts de assentos que prometem aumentar a capacidade dos trens de passageiros e proporcionar mais conforto. O projeto, fundado pela Britain’s Rail Safety and Standards Board (RSSB) como parte do programa Tomorrow’s Train Design Today, criou duas novas disposições de assentos, o Horizon e o Island Bay. Ambos podem ser instalados em veículos já existentes.

O Horizon, mostrado na figura acima, é capaz de aumentar o número de assentos em trens urbanos em até 30%, além de também aumentar o espaço para quem viaja de pé. Este conceito foi desenvolvido juntamente com um ergonomista, a fim de garantir que ofereça uma posição de assento totalmente apoiada. A configuração do Horizon aumenta o espaço entre os passageiros, proporcionando maior privacidade/espaço pessoal. Cada assento tem dois descansos de pés para acomodar passageiros de estaturas diferentes, uma mesa para dispositivos móveis, uma entrada USB para carregamento de celulares, além de um espaço para armazenar bagagens e um ganho para pendurar bolsas, mochilas ou casacos.

A configuração Island Bay, abaixo, é um sistema flexível/versátil projetado para oferecer uma quantidade de assentos padrão em horários fora do horário de pico e maior quantidade de assentos quando os trens estão lotados. Isso é possível pois parte dos assentos são dobráveis. Os apoios de pé acomodam pessoas de diferentes alturas quando os assentos estão ajustados para alta densidade de passageiros. Além disso, conta, também, com assentos de frente para o corredor. Ainda assim, seu corredor é mais largo que na maioria dos trens, facilitando a acessibilidade de passageiros com mobilidade reduzida, ou que portam bagagens grandes e até bicicletas. Entradas USB também são colocadas em cada assento.

Imagem: Island Bay – Posição para baixa densidade de passageiros

Imagem: Island Bay – Posição para alta densidade de passageiros

Para mais informações, acesse: http://www.dezeen.com/2016/09/20/priestmangoode-horizon-island-bay-train-seat-carriage-design-overcrowding-reevaluates-sitting/

Imagem: Montagens do guard rail

Uma pesquisa desenvolvida pela australiana Queensland University of Technology analisou a eficácia de um sistema de guard rail (GRS – Guard rail system) para reduzir o potencial de descarrilamento de trens causado por colisões laterais em passagens de nível. Para o estudo, foi desenvolvido um modelo tridimensional de trens de passageiros trafegando por uma via equipada com e sem guard rail. O sistema mostrou ser capaz de reduzir o potencial de acidentes.

Descarrilamentos causados por colisões laterais entre veículos rodoviários e trens de passageiros em passagens de nível são um grave problema de segurança. Uma variedade de medidas legais, além de tecnologias de comunicação e sinalização vem sendo desenvolvidas para resolver esta questão. Porém, soluções que utilizam infraestrutura civil, como é o caso do guard rail, são raras.

Nesta pesquisa, foi feita uma investigação detalhada da eficiência do sistema de guard rail na prevenção de descarrilamentos causados por colisões laterais em passagens de nível. Um modelo dinâmico tridimensional de um trem de passageiros com e sem o guard rail foi desenvolvido e submetido ao impacto lateral de uma colisão com um caminhão. Os efeitos de parâmetros do GRS, como largura do flange e atrito de contato, na eficiência do sistema também foram analisados utilizando simulações dinâmicas multi-body. A geometria e propriedades dos materiais também afetam o desempenho do guard rail e devem ser considerados no projeto do sistema.

Para mais informações, acesse: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020740316300327