SINALIZAO FERROVIRIA

Contedo

1.HISTRICO.................................................................................................................................41.1EVOLUO...........................................................................................................................4

2SINALIZAOFERROVIRIA.......................................................................................................62.1SISTEMASDESINALIZAO.................................................................................................62.2TIPOSDESINALIZAOFERROVIRIA.................................................................................82.3CIRCUITOSDEVIA................................................................................................................92.4SINALEIROS........................................................................................................................122.5PRINCPIODEFUNCIONAMENTODOSINALDECABINE(CABSINAL)................................162.6SISTEMADELOCALIZAOPORGPS(GlobalPositioningSystem)...................................172.7CBTCCONTROLEDOTREMBASEADOEMCOMUNICAO...........................................192.8MQUINADECHAVE.........................................................................................................22

Tipos de Instalao de Mquina de Chave..................................................................25Condies de Trabalho da Mquina de Chave...........................................................26

2.9CONTROLEESEGURANADOTRFEGO...........................................................................262.10INTERTRAVAMENTO........................................................................................................28

Construo do Intertravamento......................................................................................282.11TRAVADORELTRICO......................................................................................................332.12CENTRODECONTROLEDEOPERAESCCO................................................................352.12INSTALAESDECAMPO................................................................................................362.13ATC(AUTOMATICTRAINCONTROL)...............................................................................37

Princpio de Funcionamento do ATC............................................................................392.14DETECTORDEDESCARRILAMENTO.................................................................................442.15EOT(ENDOFTRAIN)........................................................................................................462.16HOTBOX/HOTWHEEL(DETECTORDECAIXADEROLAMENTOEDERODAQUENTE)...47

2.15SINALIZAODAPASSAGEMDENVEL...........................................................................513.0COMUNICAOFERROVIRIA..............................................................................................523.1ELEMENTOSDEUMSISTEMADECOMUNICAO............................................................523.2COMUNICAOVIASATLITE...........................................................................................533.3COMUNICAOVIARDIO...............................................................................................563.4COMUNICAOVIACABODEFIBRASPTICAS................................................................58

3.4.1 Caractersticas da Transmisso por Cabo de Fibras pticas.........................583.4.2 Aplicaes da Transmisso por Cabo de Fibras pticas................................58

3.5ABORDODALOCOMOTIVA..............................................................................................593.5.1 Comunicao, Licenciamento e Processamento de Informaes..................59

4.0SINALIZAOFERROVIRIANOROF(REGULAMENTODAOPERAOFERROVIRIA)........635.0COMUNICAESSEGUNDOOROF(REGULAMENTODAOPERAOFERROVIRIA)...........78

1. HISTRICO

Diversos pases europeus j utilizavam o transporte atravs de vagonetes sobre trilhos, desde o incio do sculo XVI, para transportar carvo e minrio de ferro extrados de minas subterrneas.

O comeo da era ferroviria deu-se na Inglaterra, quando George Stephenson construiu e inaugurou a primeira ferrovia pblica do mundo, em 1825. Destinada a conduzir trens de carga em horrios regulares, a ferrovia cobria a distancia de 32 km entre as cidades de Stockton a Darlington.

Uma segunda ferrovia, a primeira a conduzir passageiros em horrios regulares, foi entregue por Stephenson ao pblico, em 1830. A ferrovia tinha 48 km e interligava as cidades de Liverpool a Manchester.

Nestas ferrovias, a segurana para a circulao dos trens era garantida por um homem a cavalo, que cavalgava na frente do trem e sinalizava para o maquinista, atravs de uma bandeira vermelha, as condies da via frrea na sua frente.

A ferrovia interligava as localidades atravs de uma nica via frrea e por ela circulava um nico trem. Com o aumento do nmero de trens, foram criados desvios ou ptios, localizados em pontos estratgicos, para permitir o cruzamento e a ultrapassagem entre os trens.

Fig. 1 - Desvio para cruzamento de trens.

1.1 EVOLUO

As ferrovias tornaram-se o principal meio de transporte terrestre para passageiros e cargas e expandiram-se por todo mundo. Seus sistemas de licenciamento, sinalizao e controle de trfego tambm evoluram.

Primeiro surgiram as cabines mecnicas para controle do ptio ferrovirio. Nelas um operador (cabineiro) podia, atravs de alavancas, operar os sinais mecnicos e os aparelhos de mudana de via do ptio. Os sinais e aparelhos de mudana de via eram, conectados a cabine por cabos de ao e canos respectivamente, que se constituem no meio de transmisso de movimento entre estes equipamentos e as alavancas da cabine. As distncias eram reduzidas (mximo 1 km), limitadas pelo esforo humano necessrio a operao.

No poro da cabine havia um dispositivo que travava mecanicamente as alavancas, s permitindo a movimentao de uma alavanca dentro de uma sequncia predeterminada. Assim, um sinal somente poderia ser aberto, para acesso de um trem a um bloqueio, se os aparelhos de mudana de via de

acesso a este bloqueio estivessem na posio correta e os sinais para acesso de outros trens ao bloqueio estivessem fechados.

Era o intertravamento mecnico que agregava mais segurana a operao do ptio. Posteriormente surgiram sinais eltricos e mquinas de chave eltricas para movimentar os aparelhos de mudana de via e circuitos de via eltricos para detectar a presena dos trens. A conexo entre a cabine e os equipamentos de campo passou a ser feita atravs de cabos eltricos e o operador passou a apertar botes.

O intertravamento mecnico foi substitudo por um circuito eltrico com rels vitais, cuja lgica baseava-se na interao entre os contatos dos rels que realizavam as funes. Os rels eram projetados e construdos de forma robusta e com materiais especiais, para que uma eventual falha nos mesmos no provocasse uma condio operacional insegura.

Os circuitos de via e o intertravamento foram estendidos aos trechos de via entre os ptios.

Com a melhoria dos sistemas de telecomunicaes e surgimento de sistemas para transmisso de dados, em pulsos codificados, o controle das cabines de ptio passou a ser centralizado e operado atravs de painis mmicos.

Em 1940 veio o cabsinal. O sinal foi colocado dentro da cabine da locomotiva para licenciar o trem e, com ele, veio um sistema para superviso do cumprimento das velocidades mximas permitidas no trecho.

A evoluo da sinalizao e do controle de trfego, seguindo a evoluo tecnolgica, no parou mais.

2 SINALIZAO FERROVIRIA

a tcnica de enviar mensagens aos operadores de trens, para licenciamento e controle de trfego de trens, dentro de determinados padres de segurana, flexibilidade e economia.

A sinalizao de campo composta por equipamentos, distribudos ao longo da ferrovia, que cumprem finalidades especficas com o objetivo principal de licenciar os trens, em segurana.

A. Sinalizao Ferroviria oferece os seguintes ganhos: Melhoria da velocidade comercial, devido ao melhor desempenho

trem x hora; Aumento considervel da segurana operacional com a eliminao

de falha humana e possibilidade de deteco prvia de descarrilamento, trilhos quebrados, etc.;

Centralizao da operao ferroviria; Reduo do consumo de combustvel.

2.1 SISTEMAS DE SINALIZAO

Na figura 2 mostramos a estrutura de uma unidade de campo de um sistema de sinalizao. As unidades de campo so conectadas ao centro de controle atravs de um meio de comunicao. Os meios de comunicao usuais so sistemas de transmisso via cabo metlico (telefnico, quadra, coaxial), cabo de fibras pticas e radiocomunicao por estaes terrestres ou satlites.

Fig. 2 - Configurao de uma unidade de sinalizao no campo.

A partir de comandos oriundos de um centro de controle, que so transmitidos atravs de um sistema de transmisso de dados, em um meio de comunicao, o sistema de sinalizao executa as seguintes funes:

Detecta a posio dos trens na via frrea, atravs de circuitos de via ou de outros equipamentos;

Movimenta os aparelhos de mudana de via, operando mquinas de chave;

Prepara as rotas a serem cumpridas pelos trens, atravs de seu subsistema de intertravamento, dentro de rgidas condies para garantir a segurana;

Licencia a circulao dos trens, atravs de sinais externos, sinais ou terminais de dados na cabine das locomotivas;

Controla o acesso s entradas e sadas da via frrea sinalizada e a sinalizao das passagens de nvel;

Promove a parada do trem quando for registrada alguma anomalia por um detector de descarrilamento, de rolamento defeituoso, sapata de freio agarrada e, de roda trincada ou com deformidade nos vages, etc.

O sistema de sinalizao fornece ao centro de controle todas as

indicaes de situao e posio de equipamentos e trens. A unidade de sinalizao de campo pode, ainda, ser operada

localmente, como opo operacional ou para manuteno. Alm de propiciar facilidades operacionais para execuo, controle,

gerenciamento e segurana da circulao de trens, o sistema de sinalizao proporciona aumento real da capacidade de trfego na ferrovia ao permitir um aumento da velocidade nominal e comercial dos trens.

O Sistema de Sinalizao e Controle ferrovirio e responsvel por Garantir a segurana das operaes ferrovirias e de movimentao dos trens, permitindo a operao remota de equipamentos e a superviso da localizao dos trens ao longo da ferrovia, intertravamentos e mquinas de chave de desvio, travesses, etc.

Tambm tem como funo impedir que eventuais falhas resultem em situaes que possam causar danos fsicos ou materiais as pessoas e/ou patrimnio. As funes bsica dos equipamentos que constituem este sistema so:

Autorizao/cancelamento de rotas dos trens, realizados a partir de um Centro de Controle Operacional (CCO);

Estabelecer limites de velocidade e percurso, de acordo com trafego de trens;

Controlar e detectar a ocupao de trens ao longo da via;

A sinalizao ferroviria evoluiu com o tempo sob dois aspectos principais; segurana e capacidade de via. Nos primrdios da ferrovia, para tentar garantir a segurana na circulao de trens, inicialmente um homem a cavalo sinalizava para o maquinista com uma bandeira vermelha, indicando as condies frente. Com o brao estendido, eles comunicavam que o trem poderia prosseguir, pois a via estava livre; j quando abaixavam o brao, indicavam que havia problemas a frente e o trem deveria parar.

Os primeiros sistemas via canal de comunicao eram baseados em tele mensagens, as quais eram transmitidas por telex, telegramas, telefones,

rdios, etc., possuindo segurana questionvel e baixa capacidade de via (numero de trens cuja circulao e vivel no perodo). A partir da dcada de 1840, os sinais semafricos, antes adotados em navios, passaram a ser utilizados na sinalizao ferroviria. O tipo de quadrante e o numero de posies da lamina determinam a identificao do semforo. noite, a visualizao das posies da lamina e garantida por aspectos luminosos. A figura abaixo mostra um semforo de quadrante alto de trs posies.

Lmina ao alto: Trecho a frente livre

Lmina a 45: Aproximao de parada, reduza para parar no prximo semforo.

Lmina embaixo: Pare e observe. Se as condies frente permitirem, prossiga com velocidade permissiva, para poder parar a qualquer instante.

Os avanos tecnolgicos trouxeram caractersticas importantes como a

monitorao remota, a atuao sobre sinaleiros e chaves, e at mais recentemente a adoo de controle para atuao direta sobre os sistemas de comando da locomotiva (frenagem e desacelerao), possibilitando assim um melhor aproveitamento dos trechos, aumento da capacidade de via sem comprometimento da segurana.

2.2 TIPOS DE SINALIZAO FERROVIRIA

Para se obter maior capacidade de trens e controle da ferrovia, cada vez mais so implantados sistemas de sinalizao, podendo ser dos seguintes tipos:

Sinalizao mecnica: E o tipo de sinalizao que utiliza apenas dispositivos mecnicos para a movimentao das chaves, a sinalizao externa, o intertravamento e a movimentao de trens;

Sinalizao eletromecnica: E o tipo de sinalizao que utiliza tanto dispositivos mecnicos quanto dispositivos eltricos em configuraes diversas. Os tipos mais comuns de sinalizao eletromecnica so:

Circuitos de via; Chaves operadas remotamente por comandos e motores

eltricos; Chaves prximas operadas por alavancas; Sinais luminosos externos; Intertravamento eletromecnico.

Sinalizao eltrica: E o tipo de sinalizao que utiliza dispositivos

eltricos nas funes de deteco de trens, operao remota de chaves, sinalizao e intertravamento. Essa sinalizao baseia-se no principio da falha segura, no qual possveis falhas devem levar o sistema a uma condio mais restritiva do que a atual.

Sinalizao eletrnica: E o tipo de sinalizao que utiliza sistemas

eletrnicos de intertravamento com base nas tecnologias de microprocessadores. Esse sistema possui vantagens como:

Maior facilidade de instalao e modificao; Memorizao da sequncia de eventos, permitindo a

investigao das causas de acidente.

2.3 CIRCUITOS DE VIA

Os circuitos de via, ou simplesmente CDV, tambm conhecidos como seo de bloqueio, um dos mais importantes componentes do sistema de sinalizao, pois o mesmo fundamental para obter a segurana na deteco da presena de trens e no intertravamento das condies da via permitindo assim a circulao segura de trens.

Para o correto funcionamento de um circuito de via, necessrio que a ferrovia seja dividida em sees eltricas bloqueadas e isoladas eletricamente uma da outra atravs de talas de juno isolantes.

A figura abaixo mostra um circuito eltrico tpico de uma seco de bloqueio.

Aplicao e funcionamento do circuito de via Deteco por ocupao de trem na via

Sempre que houver uma ocupao de via, o primeiro rodeiro do veculo ferrovirio curto-circuitar a alimentao do rel de via que ser desenergizado abrindo seu contato normalmente aberto (NA) e fechando seu contato normalmente fechado (NF) acionando assim o aspecto vermelho do sinaleiro que indicar a ocupao da via para outro trem circulando logo aps este. Caso no exista ocupao de via a bobina do rel manter-se- energizada acionando o aspecto verde do sinaleiro acionando no circuito de via liberado algum dispositivo que indique a ocupao da via, por exemplo, um sinal luminoso.

Observe que o estado de ocupao do circuito de via dado pelo estado da bobina do rel de via, de forma que se energizada, o circuito de via est livre, seno o mesmo estar ocupado.

As figuras abaixo mostram a utilizao descrita acima.

O resistor que existe em srie com a fonte de tenso necessrio, pois

na situao de ocupao de via, o mesmo ira limitar a corrente da fonte, impedindo assim que haja um curto-circuito franco.

Observe que este sistema dito por falha segura, pois caso haja falta de alimentao nos trilhos a bobina do rel de via ser desenergizada fechando o contato NF informando uma ocupao de via, o que obrigara o trem em circulao nesta seo parar. Deteco de trilho quebrado

Quando ocorre a quebra de um trilho em um circuito de via, a corrente eltrica da bobina do rel de via ser interrompida, fazendo com que o mesmo seja desenergizado, provocando a mesma indicao de seo de bloqueio ocupada (veja figura abaixo). Isto somente ser possvel se o trilho estiver totalmente separado, pois qualquer contato na avaria que ainda exista, poder ser suficiente para garantir um valor mnimo de corrente eltrica que mantenha o rel energizado.

Observe que desta forma no possvel distinguir se o mesmo est

ocupado por algum veculo ferrovirio ou se realmente o trilho est quebrado. Por questes de segurana, sendo qualquer uma destas duas situaes o centro de controle devera impedir a circulao de trens por este trecho. Classificao dos Circuitos de Via

Os Circuitos de Via so classificados em funo do tipo de corrente da fonte de energia:

Corrente Contnua: Geralmente estes circuitos de via apresentam custos bem menores do que os demais e so mais simples. Em contra partida apresentam como limitao a extenso do circuito de via, tipicamente da ordem de 1.000 metros.

Corrente Alternada: Geralmente utiliza o sinal eltrico padro comercial

de 60 Hz como fonte de alimentao do circuito de via. Para evitar que haja induo indesejada, alguns circuitos de via utilizam, com segurana adicional, da indicao de circuito de via livre, a comparao de fase entre a fonte de alimentao e a tenso coletada no rel de via. A extenso tpica dos circuitos de via de corrente alternada da ordem de 2.000 metros.

De Corrente Impulsiva: Utilizarem impulsos de corrente eltrica de

amplitude elevada, geralmente so aplicados em circuitos de via instalados em regies com condies de lastro precrias, tpica de pera de carregamento de minrio de ferro. A extenso tpica do circuito de via muito varivel, e fortemente dependente das condies de lastro.

Corrente de udio Frequncia: Utilizam fontes com tenso e corrente

eltrica com frequncias na faixa de frequncia audvel, tipicamente de 1 a 3.000 Hz. E em vez e juntas isoladas utilizam bobinas bloqueadoras de frequncia, o que pode permitir a reduo do custo de instalao.

Corrente Codificada: Utilizam a codificao em frequncia para, alm

da deteco da presena de trens, efetuar a troca de informao de sinalizao entre as locaes de controle do sistema de sinalizao. Este tipo de circuito de via, por utilizar a codificao em frequncia para a troca de informao, possibilita uma grande economia na utilizao de cabos eltricos de controle. A extenso tpica destes circuitos de via da ordem de 5.000 metros, podendo, dependendo das condies de lastro, chegar at 10.000 metros, de acordo com os dados de fabricantes.

2.4 SINALEIROS

Como j dito na seo anterior, devido a utilizao de circuitos de via em algumas ferrovias, a informao de ocupao do mesmo informada pelos sinaleiros que podem ser de dois ou mais aspectos.

A seguir sero apresentados estes diferentes tipos. Sinaleiros de dois aspectos

Utilizando-se sinaleiros de dois aspectos para informao de ocupao/liberao de via, permite um controle simples e seguro. Este tipo de controle j foi explicado anteriormente na seo anterior durante a explicao do funcionamento do circuito de via. Porm a figura abaixo representa duas situaes em que dois trens circulam pela ferrovia onde os sinaleiros mostram a situao de ocupao de cada seo de bloqueio.

Situao 1

Situao 2

Observe que na situao 1, o trem A ocupa o circuito de via 1, tendo a sua frente o circuito de via 2 livre, por isso o aspecto verde apresentado. Porm devido o trem B estar ocupando o circuito de via 3, o sinaleiro localizado no incio deste circuito mostrar o aspecto vermelho sinalizando ao maquinista que o circuito de via est ocupado.

Na situao 2, observe que o maquinista do trem A no poder ocupar o circuito de via 2, pois o mesmo j esta ocupado pelo trem B, informao esta dada pelo aspecto vermelho do sinaleiro localizado no incio do circuito de via 2. Observe tambm que a rota para o trem B est livre, pois o circuito de via seguinte est livre. Lembre-se que somente ser permitido um nico trem em cada circuito de via, devendo o maquinista sempre parar o trem antes de adentrar no circuito de via subsequente.

Outra situao tambm ser possvel. Situao esta em que o trem estar ocupando dois circuitos de via. Isto acontece devido o fato do trem ser um corpo extenso. Observe figura abaixo.

Este tipo de sinalizao mostrou-se eficiente para velocidades de ate 50

km/h e se existisse uma distncia suficiente para efetuar com segurana a parada do seu trem. Em funo da geometria da via, isto raramente se verificava, razo pela qual ocorreram acidentes. Portanto se fez necessria a introduo de sinais adicionais, localizados a uma distncia adequada, que indicassem ao condutor a condio do prximo sinal, servindo como advertncia ou preparao para a parada se esta se fizesse necessria.

Estes sinaleiros eram instalados distantes dos sinaleiros de entrada ou de proteo do bloco, em posies tais que o trem poderia parar no prximo sinal, se este estivesse em posio perigosa ou com dificuldade de visualizao. O posicionamento dos sinaleiros distantes ou de advertncia era determinado em funo das condies de visibilidade, curvatura da via, mxima velocidade permitida pela geometria da via, clculo da distncia necessria para a parada do trem. Originalmente os sinaleiros distantes tambm eram semforos de 2 aspectos, aspecto verde se o sinal de entrada do bloco a frente estiver verde (bloco livre), ou aspecto amarelo se o sinal de entrada do bloco a frente estiver vermelho (bloco ocupado). Veja figura abaixo.

Sinaleiros de trs Aspectos

Com a inteno de melhorar a segurana na sinalizao foram adotados circuitos de via com sinaleiros de trs aspectos: VERMELHO / AMARELO / VERDE. Com isto, se adotado um circuito de via por bloco, o sinaleiro de entrada deslocado um bloco mais para trs.

Observe que o circuito de via 4 protegido pelo sinaleiro de entrada no

aspecto vermelho. O sinal de entrada do circuito de via 3 exibido no aspecto amarelo como advertncia para a parada no sinaleiro a frente. O sinaleiro do circuito de via 2 exibido no aspecto verde por que existem dois blocos a frente livres. Deve ser observado que a distancia segura de frenagem continua a mesma: a correspondente ao comprimento de um circuito de via.

A regra bsica de controle de circulao ser feita da seguinte forma: Aspecto verde: autorizado o trem circular em velocidade mxima se

existir pelo menos dois blocos livres a frente. Aspecto amarelo: Velocidade restritiva e autorizada se existir apenas

um bloco a frente livre. Aspecto vermelho: Parada.

Sinaleiros de quatro aspectos

Estes sinaleiros so similares aos anteriores com 3 aspectos, diferindo destes por possurem dois sinais de advertncia com aspecto amarelo, tendo como finalidade: Antecipar a preparao da parada e Permitir uma maior ocupao da via, pela reduo dos tamanhos dos circuitos de via. A figura abaixo mostra um sistema de sinalizao com sinaleiros de quatro aspectos.

A regra de controle de circulao modificada para: Aspecto verde: autorizado o trem circular em velocidade mxima se

existir pelo menos trs blocos livres a frente. Aspecto amarelo duplo: Velocidade restritiva autorizada se existir

apenas dois blocos a frente livre. Aspecto amarelo simples: Velocidade restritiva autorizada se existir

apenas um bloco a frente livre. Aspecto vermelho: Parada.

Construo e Instalao do Sinal Construo do Sinal

O sinal um equipamento robusto, tanto externamente para suportar as

condies climticas, quanto internamente para proporcionar segurana informao prestada por ele.

O sinal eltrico possui uma lente especial, com fatores de transparncia e cromticos padronizados. Tem lmpada com dois filamentos que trabalha com tenses de 24 ou 30 V e potncias de 10, 20 ou 40 W. Quando um dos filamentos parte a emisso de luz reduzida, indicando a necessidade de troca da lmpada antes que ela se apague totalmente.

O sinal eltrico multi-foco acionado atravs dos pares de condutores de um cabo. Neste sinal, que possui uma lmpada para cada foco, cada lmpada acesa atravs de seu prprio par, evitando que um defeito no cabo, proveniente de um curto circuito ou de uma baixa isolao, provoque uma situao insegura.

O defeito em um sinal eltrico faz com que o mesmo indique, por segurana, um aspecto restritivo (vermelho) ou fique apagado. Um sinal apagado considerado com aspecto restritivo.

O sinal de cabine (CABSINAL), embora seja construdo em circuitos eletrnicos, tem as mesmas caractersticas de robustez e segurana para suportar o calor, poeira e vibrao na locomotiva. O sinal de cabine, alm da indicao de aspecto de sinal, possui um velocmetro e, geralmente, vem acompanhado do equipamento que supervisiona o cumprimento das velocidades mximas.

O sinal de cabine, por estar junto ao maquinista, veio solucionar dificuldades de visualizao e interpretao de sinais, devido ao traado da ferrovia e condies meteorolgicas (chuva, neblina, etc.). Alm de no sofrer aes de vandalismo que afetam os sinais externos.

Instalao do sinal

O critrio mais importante na instalao de um sinal, seja ele externo ou de cabine, aquele que possibilita ao sinal sua fcil visualizao e interpretao.

A instalao de um sinal de cabine exige estudos de ergonomia e de campo visual com objetivo de proporcionar facilidade e conforto ao maquinista.

A dificuldade para visualizar e interpretar, somada ao desconforto, leva a fadiga, uma das maiores causas de acidentes.

2.5 PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO DO SINAL DE CABINE (CABSINAL)

A informao para o sinal de cabine, instalado dentro da locomotiva, vem atravs dos trilhos, utilizando a estrutura dos circuitos de via.

Como exemplo, vamos tomar um circuito de via que opera na frequncia industrial de 60 Hz. Estes 60 Hz so codificados em pulsos e aplicados aos trilhos para serem captados, atravs de induo eletromagntica, por antenas instaladas na locomotiva prximas aos trilhos. Na Fig. 14 mostramos o cdigo de cabsinal sendo captado nos trilhos e, na Fig. 16, o sinal de 60 Hz codificado, com seus significados.

Fig. 14 - Princpio de Funcionamento do Sinal de Cabine

Fig. 15: Sinais de Cabine (CASINAL)

Configurao dos cdigos de 120 e 180 ppm (pulsos por minuto), a partir de um sinal de 60 Hz:

Sinal de 60 Hz puro, aspecto vermelho para parar:

Sinal de 60 Hz codificado em 120 ppm ou 2 Hz, aspecto amarelo e velocidade reduzida:

Sinal de 60 Hz codificado em 180 ppm ou 3 Hz, aspecto verde e

velocidade mxima permitida no trecho:

Fig. 16 - Configurao dos cdigos de cabsinal

Na realidade, para garantir segurana na informao, o filtro mostrado na Fig. 14 sintonizado nas frequncias de 2 e 3 Hz, provenientes dos 60 Hz pulsados em 120 e 180 pulsos por minuto, respectivamente. Qualquer outro sinal ou ausncia de sinal bloqueado pelo filtro e o equipamento interpretar como sinal restritivo, mostrando o aspecto vermelho.

A cada mudana de cabsinal uma buzina soa durante 5 segundos. As indicaes luminosas, chamadas cabsinais, so respectivamente: Cabsinal Verde ou VMA (Velocidade Mxima Autorizada): na maioria

dos casos de 60 km/h; Cabsinal Amarelo ou VL (Velocidade Limitada): 44 km/h; Cabsinal Vermelho ou VR (Velocidade Reduzida): representa operao

de parada; Cabsinal Permissivo: definido em 15 km/h. Este cabsinal no

transmitido pela via frrea: quando o maquinista aperta o boto Permissivo no Painel de Operao, acende-se uma indicao luminosa branca.

O boto permissivo possibilita a movimentao de um trem mesmo com

o cabsinal vermelho. Trata-se de operao que exige grande ateno do maquinista. autorizado pelo CCO e s usado em situao de extrema urgncia. A cada 60s soa um alarme e o maquinista deve apertar novamente o boto permissivo. No o fazendo, o sinal volta para o vermelho e, estando o trem em movimento, ocorre aplicao imediata dos freios.

2.6 SISTEMA DE LOCALIZAO POR GPS (Global Positioning System)

Positioning System, ou do portugus geo-posicionamento por satlite um sistema de navegao por satlite que fornece a um aparelho receptor mvel a posio do mesmo, assim como informao horria, sob todas e quaisquer condies atmosfricas, a qualquer momento e em qualquer lugar na Terra, desde que o receptor se encontre no campo de viso de quatro satlites GPS. Encontram-se em funcionamento dois sistemas de navegao por satlite: o GPS americano e o GLONASS russo.

Existem tambm dois outros sistemas em implementao: o Galileo da Unio Europeia e o Compass chins. O sistema americano detido pelo Governo dos Estados Unidos e operado atravs do Departamento de Defesa.

Inicialmente o seu uso era exclusivamente militar, estando atualmente disponvel para uso civil gratuito. No entanto, poucas garantias apontam para que em tempo de guerra o uso civil seja mantido, o que resultaria num srio risco para a navegao. O GPS foi criado em 1973 para superar as limitaes dos anteriores sistemas de navegao.

Para que o GPS funcione corretamente, faz-se necessrio o uso de trs componentes, que seguem:

Espacial: Composto de uma constelao de vinte e sete satlites que

se encontram em rbita. Vinte e quatro deles esto ativos e trs so reservas, que entram em operao caso ocorra algum falha com um dos satlites principais. A disposio destes satlites em orbita garante que sempre haja pelo menos quatro deles disponveis em qualquer lugar do planeta. Assim, sempre que voc e uma pessoa que mora no Japo estiverem usando o GPS, com certeza iro conseguir utilizar o aparelho sem problema.

Controle: So estaes de controle dos satlites. Ao todo so cinco

estaes espalhadas pelo globo terrestre. A funo principal delas atualizar a posio atual dos satlites e sincronizar o relgio atmico presente em cada um dos satlites.

Utilizador: o receptor GPS propriamente dito, que nada mais do

que um aparelho que mostra sua posio, hora e outros recursos que podem variar de modelo para modelo.

Para se determinar a posio, em qualquer ponto da superfcie terrestre,

o GPS recebe sinais codificados enviados por trs satlites da constelao, e desta forma, determina sua posio (latitude e longitude) a partir do clculo de sua distncia a cada um dos trs satlites. Como a posio dos trs satlites conhecida, ao cruzar suas distncias aos mesmos o receptor ter o clculo de sua posio bem definido.

Figura 17

Aplicao Ferroviria do GPS

Muitas ferrovias utilizam o sistema de GPS no controle da circulao ferroviria. Um exemplo de aplicao o sistema Automtico de Controle de Trens (ACT). A figura abaixo apresenta os principais componentes deste sistema que so:

Sistema GPS convencional com Receptor GPS instalado a bordo da locomotiva;

IHM - Interface Homem Mquina: Com display alfanumrico, para

exibio de mensagens do CCO para o maquinista, e digitao de mensagens do maquinista para o CCO;

Servio de Comunicao: Operado pela empresa AUTOTRACK,

emprega sistema de comunicao via satlite e canais privativos para transportar as mensagens de comunicao entre as locomotivas e o Centro de Controle Operacional;

Cerca Eletrnica: Equipamento de Bordo que controla a circulao de

trens, e que baseado nas informaes de posicionamento da locomotiva e dos limites do bloco licenciado, atua sobre o sistema de freio da locomotiva quando houver risco eminente de violao dos limites da licena. A ideia da cerca eletrnica de uma seo de bloqueio virtual, onde seus limites so dados pelo sistema de posicionamento do trem.

Figura 18

Devemos atentar que, baseada na preciso oferecida pelo sistema GPS,

possvel se detectar a ocupao de um bloco, mas no se distinguir em que linha de um ptio de cruzamento o trem est ocupado. Esta informao pode ser obtida por outros meios, tais como a prpria informao prestada pelo prprio maquinista. Para que isto seja possvel se faz necessrio cadastrar previamente as coordenadas dos extremos dos blocos.

Este tipo de deteco de posicionamento de trens, por ser de baixo custo, tem viabilizado se agregar significativas melhorias na segurana do controle de circulao de trens em ferrovias de grandes extenses e sem sinalizao.

2.7 CBTC CONTROLE DO TREM BASEADO EM COMUNICAO

Ao longo das ltimas dcadas, a sinalizao ferroviria foi baseada no principio das sees de bloqueios fixas, constituindo os chamados circuitos de via. Desta forma, no permitido um trem entrar em uma seo determinada antes que o trem anterior tenha liberado a seo. Este sistema tem vrias desvantagens, sendo a principal, a falta de flexibilidade, pois as sees de

bloqueio tm o mesmo tamanho independentemente do tamanho, velocidade ou eficincia de frenagem do trem. Desta forma, grandes distncias de segurana so exigidas para trens rpidos, que com isso reduz a capacidade de trfego na via.

A tecnologia de bloco fixo impe uma limitao devido a necessidade de se ter sempre uma seo livre para a separao dos trens. Com o aumento da demanda de transportes, teve-se a necessidade de se aumentar a capacidade das linhas aproveitando a infraestrutura existente, e para realizar tal intento sem grandes investimentos em material rodante e infraestrutura, a sinalizao inteligente e sistemas de controle de trem tornaram-se cruciais para a nova era dos sistemas ferrovirios.

O Controle do trem baseado na comunicao um sistema de sinalizao que faz uso da comunicao entre o trem e pontos ao longo da via para controle e gesto do trfego. Por meio deste sistema, a posio exata do trem conhecida de forma mais precisa do que com os sistemas tradicionais de sinalizao. Isto resulta numa maneira mais eficaz e segura para gerir o trafego ferrovirio, fazendo com que seja possvel diminuir as distncias entre trens, que eram impossveis de se conseguir utilizando-se as sees fixas.

O CBTC no requer o uso das tradicionais sees de bloqueios fixas para determinar a posio do trem. Em vez disso, ele se baseia em uma comunicao bidirecional entre cada trem controlado e os equipamentos de controle distribudos ao longo da linha, que divide a via em reas ou regies que iro compor as sees de bloqueio mveis, conforme figura 19.

Figura 19

Cada trem transmite, entre outros parmetros, a posio exata,

velocidade, rota e distncia de frenagem. Esta informao permite o clculo da rea potencialmente ocupada pelo trem na via e tambm permite que o sistema de controle possa definir os limites da seo de bloqueio mvel que nunca devem ser atingidos pelos outros trens na mesma linha. Estes limites so informados aos trens, para que os mesmos ajustem automtica e continuamente suas velocidades, sendo capazes ento de ajustar a sua distncia mnima que fique dentro da mxima distncia de frenagem do trem, para permitir que o mesmo pare antes de atingir o trem a sua frente.

Supondo que cada trem se desloque com velocidade constante, e que todos possuam mesma eficincia de frenagem, eles poderiam, em teoria, trafegar em conjunto distantes em torno de 500 m um do outro para 50 km/h. Porm, isto estaria em contradio com as polticas de segurana. Em vez disso, um tamanho de segurana de um bloco fixo normalmente mantido. Isso garante que, se o link de rdio for perdido, os dados mais recentes a bordo do trem far com que ele pare antes de alcanar o trem a sua frente. O que distingue o movimento destes blocos em relao ao bloco fixo que ele torna

os locais e comprimentos dos blocos compatveis com a localizao e velocidade do trem, ou seja, tornando-os mveis ao invs de fixos.

Ao longo da ferrovia tambm so colocadas balizas, ou pontos de referncia, para que seja possvel a recalibrao da posio dos trens. A transferncia de um trem de uma rea para outra tambm realizada usando os links de rdio e, adicionalmente, por uma ligao entre os dois sistemas de controle de reas adjacentes. As reas se sobrepem umas as outras assim, quando um primeiro trem chegar ao limite de uma nova rea, o sistema de controle da primeira rea alerta o da segunda rea enviando um sinal de um novo trem. A transferncia somente estar completa quando a nova rea receber todas as informaes do trem e confirmar o recebimento com a rea anterior.

Figura 20

A figura 21 mostra a foto de uma baliza utilizada na CPTM Companhia Paulista de Trens Metropolitanos.

Figura 21

A seguir mostrado o diagrama em blocos de uma Arquitetura do sistema CBTC.

2.8 MQUINA DE CHAVE A mquina de chave o equipamento que movimenta, trava e informa a

posio, normal ou reversa, do aparelho de mudana de via (conhecido como chave). Pode ser acionada eletricamente ou manualmente atravs de uma alavanca ou manivela.

O comando para acionamento operacional da mquina pode ser feito pelo sistema de sinalizao, quando da solicitao de uma rota, ou no prprio local da instalao, eltrica ou manualmente, para atender uma manobra ou manuteno.

Fig. 23: Mquinas de Chave manuais

Fig. 24: Mquinas de Chave eltricas

Fig. 25: Mquina de Chave Pneumtica

Mecanismo de Operao da Mquina de Chave

Quanto ao seu mecanismo de operao, a mquina de chave apresenta as seguintes configuraes:

Mquina de Chave eltrica: Opera com um motor eltrico de corrente

alternada CA ou corrente continua CC. Seu mecanismo de acionamento pode ser puramente mecnico, atravs de engrenagens e barras, ou hidrulicos, que utiliza a presso sobre o leo em cilindros e vlvulas;

Mquina de Chave Pneumtica: Opera por meio de dispositivos

pneumticos movidos a ar comprimido. Esta mquina tem uma operao muito rpida, sendo indicada para ptios de classificao e instalaes industriais, onde h facilidade na obteno de ar comprimido para sua movimentao;

Mquina de Chave Talonvel ou No Talonvel: Uma mquina

talonvel permite o deslocamento das agulhas, pela ao do friso do rodeiro, quando o trem entrar no aparelho de mudana de via pela sua articulao, sentido contrrio ao das pontas das agulhas. So equipamentos, de qualquer tipo, que permitem o deslocamento da agulha pelas rodas de um trem ou veculo ferrovirio, entrando pelo lado da articulao sem causar danos s agulhas do aparelho de manobra ou de suas conexes.

Por esta caracterstica, esta mquina indicada para os ptios

ferrovirios, onde a velocidade baixa e o procedimento usual. Em contraposio, a mquina de chave no talonvel no permite esta operao.

Fig. 26: Mquinas de Chave Talonveis

Fig. 27: Mquina de Chave

Tipos de Instalao de Mquina de Chave

Na EFVM so utilizados dois tipos de padres de mquinas de chave: os padres da JIS (Japons - Japanese Industrial Standard) e AAR (Americano - Association of American Railroads).

A mquina de chave rigidamente fixada aos prprios dormentes, para que possa garantir o travamento, a geometria e a permanncia dos ajustes, mesmo com a intensa vibrao e os esforos a que submetida.

Usualmente as ferragens e tirantes de acionamento e travamento so rebaixados e ficam, no mximo, a 3 cm acima da superfcie dos dormentes. Esta precauo evita que as ferragens arrastadas pelos vages, principalmente o tirante de freio, e vages descarrilados que entrarem na chave danifiquem as ferragens. Como consequncia, as agulhas podem se movimentar sob o trem, provocando um acidente.

Para que a mquina de chave no se movimente sob um trem, o acionamento eltrico de seu motor condicionado liberao do circuito de via do aparelho de mudana de via, que detecta a presena do trem.

As mquinas de chave no padro AAR so dotadas de um dispositivo detector de ponta de agulha que promove a indicao da posio, dispensando o rel de indicao. A ponta da agulha que encosta no trilho deve ficar bem junta ao mesmo, de forma a impedir a entrada do friso de um rodeiro entre ambos. A tolerncia de 5 mm.

O detector de ponta de agulha um controlador de circuito eltrico que aciona contatos quando movimentado mecanicamente pelas agulhas, atravs dos tirantes de comprovao, e envia comandos eltricos indicando a posio. Como fixado de forma independente, na extremidade da ponta de cada agulha apresenta maior eficincia para detectar qualquer irregularidade com as agulhas. Caso isso ocorra, o detector no indicar a posio e sinalizar o defeito.

Condies de Trabalho da Mquina de Chave

Como a mquina de chave um equipamento eletromecnico, com tolerncias milimtricas de ajuste, sua regulagem e a de seus tirantes de conexo ao aparelho de mudana de via um ponto crtico para o bom funcionamento da instalao.

A frequncia da regulagem proporcional ao nmero de operaes da mquina e, geralmente, verificada semanalmente na oportunidade em que se executa a limpeza e lubrificao externa. O modo de ajuste e tolerncias da mquina de chave especfico para cada tipo e fabricante.

A regulagem da mquina de chave depende muito das boas condies de conservao e manuteno do aparelho de mudana de via. Os aparelhos de mudana de via apresentam com frequncia os seguintes problemas que prejudicam, ou at impedem, a regulagem e reduzem a vida til da mquina de chave: desquadramento, existncia de laqueados por falta de socaria, falta de componentes de fixao, agulhas empenadas com pontas quebradas e apertadas demasiadamente na articulao, ocasionando um efeito de mola, e grande atrito no deslocamento das agulhas por falta de lubrificao. Para melhor ilustrar, a agulha comprimida contra o trilho com uma fora de 300 a 1.000 kg, dependendo do tipo de mquina.

A mquina de chave trabalha em condies severas de poeira, calor, chuva e vibrao. Estas condies de trabalho e os padres de manuteno dos aparelhos de mudana de via da ferrovia devem ser considerados na escolha tcnica e econmica de uma mquina de chave.

So vrios os fabricantes de mquinas de chave. Os principais encontram-se nos Estados Unidos, Europa e Japo. As mquinas de chave eletromecnicas, mais utilizadas, possuem as seguintes caractersticas operacionais:

Tenso de operao, em corrente alternada CA: 110, 127 ou 220 V; Tenso de operao, em corrente contnua CC: 110 V; Corrente mxima de operao: 10 a 15 A; Fora mxima para travamento: 300, 500, 750 e 1.000 kg; Tempo de operao: 4 a 10 s; Curso do movimento: 12 a 22 cm.

2.9 CONTROLE E SEGURANA DO TRFEGO

Controle de Trfego o gerenciamento do conjunto de todos os movimentos de trens realizados pela ferrovia. Com o aumento da intensidade da circulao de trens foi estabelecido um gerenciamento centralizado, tornando a circulao de trens mais segura dinmica e eficiente.

Defeitos e acidentes so sempre indesejveis, a ferrovia mais segura aquela por onde no circulam trens. Como isto no possvel, a aplicao correta dos conceitos de segurana e confiabilidade torna-se fundamental para a ferrovia.

Uma grande quantidade de equipamentos e sistemas disponibilizada pelo mercado para atender ao licenciamento de trens, ao controle de trfego centralizado, deteco e correo de anomalias e preveno de acidentes. O importante que a escolha destes equipamentos e sistemas obedea a critrios bem definidos com relao a segurana e confiabilidade.

Para a segurana de circulao dos trens, as funes bsicas da sinalizao so: Deteco de trens atravs de circuitos de via; Operao, travamento e deteco das agulhas nos aparelhos de

mudana de via (AMV), atravs de mquinas de chave, ferrolhos eletromecnicos e detectores de ponta de agulha;

Abertura e intertravamento de rotas e chaves, atravs de sinais, rels e circuitos lgicos;

Manter espaamento entre trens para evitar colises traseiras; No permitir abertura de rotas opostas e conflitantes para evitar

colises frontais e laterais; No permitir operao de chaves sob ou frente do trem.

Princpio da Falha Segura

Nos circuitos ditos vitais, como so os da sinalizao ferroviria, tradicionalmente aplicado o conceito de falha segura (fail safe), seja no projeto do sistema ou na fabricao do equipamento. O princpio da falha segura (fail safe) aquele em que, quando da ocorrncia de uma falha, no h comprometimento da segurana operacional devido a esta falha.

Neste princpio, as informaes que possam ser duvidosas so descartadas e, por algum modo, a anomalia indicada.

Segurana e Confiabilidade

Pelo seu uso ao longo do tempo, os equipamentos e sistemas tm sua segurana e confiabilidade comprometidos. O desgaste operacional natural, ao de distrbios atmosfricos, vandalismo, erros operacionais e intervenes da manuteno, dentre outras causas, fazem com que haja uma degradao que compromete a segurana e a confiabilidade at de funes resguardadas pelo princpio da falha segura (fail safe).

Esta degradao deve ser pesquisada e acompanhada de modo possibilitar aes preventivas que possam evitar defeitos frequentes ou de grandes propores. Sempre bom lembrar que um defeito ou acidente de grandes propores nunca provocado por uma nica e grande causa e sim por uma sequncia de vrias pequenas causas imprevistas, que se combinam.

A confiabilidade funo da probabilidade de falha e pode ser calculada sempre a nvel de sistema ou de parte dele. Embora a confiabilidade de componentes e equipamentos do sistema possa ser alta, ela varivel. A

confiabilidade do sistema no igual a de seus componentes e ser tanto menor quanto maior for a complexidade do sistema.

2.10 INTERTRAVAMENTO O intertravamento a parte lgica do sistema de sinalizao e o

responsvel pela segurana da circulao dos trens. A partir de um comando e conhecendo a posio dos trens na via, o intertravamento estabelece rotas, verifica condies de segurana, posiciona os aparelhos de mudana de via e fornece o aspecto de sinal para licenciar os trens. O Intertravamento um circuito eltrico lgico, implementado com rels vitais; e/ou microcomputadores, que se estende ao longo da ferrovia, em abrigos de alvenaria (housings) ou metlicos (cases). Quando solicitado, a partir da deteco dos trens na via e do controle das mquinas de chave, o intertravamento promove, dentro de condies perfeitas de segurana, o estabelecimento do sentido de trfego e o alinhamento de rota que licenciar o trem.

Usualmente, os circuitos do intertravamento so compostos por rels vitais, projetados de forma a atender ao conceito da falha segura (fail safe), isto , qualquer falha ocorrida no compromete a segurana da circulao de trens, levando o sistema a condio mais restritiva do licenciamento.

Fig. 28: Bastidores de Rels.

Construo do Intertravamento

O intertravamento construdo a partir de duas tecnologias distintas, ambas atendendo ao princpio da falha segura exigido pelos componentes vitais: Circuito Eltrico com Rels: Onde cada rel representa uma funo a ser executada. Os rels so energizados e desenergizados a critrio de uma lgica

que combina contatos abertos e fechados, em cadeia, de forma a haver sempre o cheque da funo que se est executando. Estes circuitos so montados em bastidores, dentro de abrigos e caixas metlicas (cases), que so distribudos ao longo da via frrea e interligados atravs de cabos de controle e sistemas de comunicao. Os abrigos de equipamentos localizam-se nos ptios, prximos dos aparelhos de mudana de via e as caixas metlicas nos circuitos de via, pontos de desvio, passagens de nvel e detectores de anomalias. Circuito com Microprocessador: Onde a lgica do intertravamento processada atravs de um hardware, com processamento em redundncia e software bem estruturado, com alto grau de confiabilidade. As funes executadas so processadas, simultaneamente, por dois ou trs processadores independentes e levados a um mecanismo de comparao e deciso, para confirmao e credibilidade da informao. O microprocessador vem substituindo o circuito com rels, pelas vantagens tcnicas e econmicas que oferece. O intertravamento com microprocessador pode ser descentralizado, como na tecnologia de circuito eltrico com rels ou centralizado, quando instalado no centro de controle de ferrovias, ficando os perifricos (mquinas de chave, circuitos de via, sinais, detectores, etc.) distribudos ao longo da via frrea e ligados ao centro de controle atravs de um meio de comunicao. A opo para centralizao ou descentralizao fundamenta-se na qualidade e capacidade do sistema de comunicao disponvel e no protocolo de comunicao entre mquinas que utilizado. Intertravamento distribudo e suas caractersticas

Utilizaremos para fins didticos, como mostrado na figura 18, uma configurao de plano de vias sinalizadas composta por uma via frrea, entre dois ptios de cruzamento e com deteco dos trens atravs de circuitos de via. Nela o intertravamento est distribudo nos abrigos (housings) e caixas metlicas (cases) e interligado por um cabo de controle. O meio de comunicao conecta os abrigos ao centro de controle.

Fig. 29: Distribuio dos equipamentos

Vamos rever alguns conceitos:

Sentido de Trfego: o sentido que se estabelece para a circulao de

trens em um trecho da linha frrea.

Fig. 30: Sentidos de Trfego.

Rota: Trecho da via frrea que ser liberado para a circulao do trem. A rota pode ser composta por uma ou vrias sees de bloqueio. Na figura 31 mostraremos o sentido de trfego definido para a direita e duas rotas alinhadas (3D e 2D) que permitiro a circulao do trem X, do ptio A at o ptio B, posicionando-se dentro do ptio B para o cruzamento com o trem Y.

Fig. 31: Rota alinhada entre dois ptios.

Fig. 32: Licenciamento de Rota de um Trem

Na figura 33 mostraremos, em detalhe, as configuraes de rotas no ptio de cruzamento. Observamos que rota no sinal e sim uma funo manifestada atravs de um ou mais sinais.

Fig. 33: Rotas em um ptio de cruzamento.

Seo de Bloqueio: Trecho da via frrea onde somente permitida a circulao de um nico trem, em um determinado sentido. A seo de bloqueio pode ser composta por um ou mais circuitos de via. Na figura 29 esto representadas duas sees de bloqueio de ptio (sees de bloqueio 1 e 3) e uma seo de bloqueio entre ptios (seo de bloqueio 2). Circuito de Via: Circuito eltrico, que utiliza os trilhos como condutores, para detectar a presena do trem. Sinal: Equipamento que, atravs de seus aspectos, fornece a licena ao maquinista. O sinal pode ser externo ou na cabine da locomotiva. No caso de sinal de cabine, o intertravamento transmite cdigos de cabsinal, atravs dos trilhos. Anomalias: So detectadas por equipamentos especficos, indicadas pelo intertravamento e podem determinar ou no a parada do trem. So anomalias: o descarrilamento de um rodeiro, uma ferragem sendo arrastada por um vago, a sapata de freio agarrada, o rolamento aquecido por um defeito, etc. Funes Lgicas e suas Precedncias

As funes descritas a seguir referem-se lgica de intertravamento. Comando: a partir de uma requisio do centro de controle, atravs do sistema de transmisso de dados ou do painel local, o comando aciona ou cancela o estabelecimento do sentido de trfego e da rota. E ainda, autoriza o controle local, a operao de travador eltrico e a proibio de acesso a um trecho da via. Indicao: a partir de informaes oriundas das prprias funes, fornece ao sistema de transmisso de dados e ao painel local as indicaes de todas as funes comandadas e executadas, de posio de equipamentos e ocupao de circuitos de via. Sentido de Trfego: determina o sentido do trfego, em um determinado trecho da ferrovia entre dois ptios de cruzamento, segundo solicitao do comando. Para que o sentido de trfego possa ser invertido necessrio que

todos os circuitos de via do trecho em questo estejam desocupados e no dever existir rota travada para acesso ao trecho. Circuito de Via: detecta a presena do trem, atravs da ocupao feita pelo mesmo. So considerados todos os circuitos de via frente, componentes da seo de bloqueio e das sees de bloqueio a que a rota se destina. Rota: verifica as condies favorveis frente, em um trecho da ferrovia, para que o trem possa circular em segurana. As seguintes condies so verificadas:

Os circuitos de via frente devero estar desocupados, sem a presena de trem;

O sentido de trfego dever estar posicionado no sentido da rota requisitada;

Inexistncia de alguma outra rota travada para acesso ao trecho por onde se alinhar a rota requisitada;

Inexistncia da indicao de um detector de descarrilamento atuado no trecho.

Controle de Mquina de Chave: envia comando para a mquina de chave para que a mesma posicione o aparelho de mudana de via de forma coerente com a rota requisitada. Mquina de Chave: movimenta o aparelho de mudana de via, segundo o comando recebido. Indicao de Mquina de Chave: recebe a indicao de posio e da condio travada da mquina de chave. Travamento da Mquina de Chave: corta a alimentao de energia eltrica para a mquina de chave, impossibilitando o movimento da mesma, se houver uma rota travada ou uma ocupao do circuito de via do aparelho de mudana de via (conhecido como circuito de via da detectora de chave). Travamento de rota: trava a rota requisitada, sempre que sua execuo for confirmada pela funo verificao de rota. A partir do momento em que uma rota travada, seu cancelamento somente poder ser conseguido atravs dos seguintes procedimentos:

Cancelamento Automtico: quando o trem aceita a rota desocupando o circuito de via imediatamente frente, no incio da rota; Cancelamento Imediato: quando requisitado o cancelamento da rota e no h trem no circuito de aproximao. O circuito de via de aproximao considerado o circuito imediatamente anterior ao incio da rota; Cancelamento com Contagem de Tempo: quando requisitado o cancelamento de uma rota e h um trem no circuito de aproximao. Para que a rota seja cancelada contado um tempo e, logo aps, verificado se o trem no alcanou o circuito de via de aproximao. O trem j recebe sinal restritivo (vermelho) no incio da contagem.

Verificao de Rota: verifica se todas as condies so favorveis para que a rota requisitada seja travada e aciona o travamento de rota. So verificadas as seguintes condies:

Sentido de trfego na posio; Mquina de chave na posio; Circuitos de via livres no trecho em que a rota ser alinhada; Inexistncia de solicitao para interdio de trecho da via.

Aproximao: acionado quando solicitado o cancelamento de uma rota travada e h necessidade da contagem de tempo para atender ao modo de cancelamento com contagem de tempo. Este tempo, que depende da velocidade e das condies de frenagem do trem, dever ser o suficiente para permitir a parada do trem antes do incio da rota. Normalmente, o tempo de 3 minutos, para boas condies de frenagem e velocidade mxima de 60 km/h. Controle de Sinal: controla, bloqueando ou desbloqueando a entrada e a sada nos ptios de cruzamento. So as seguintes as condies para desbloquear a entrada ou a sada de um ptio:

Rota verificada e travada; Mquina de chave travada na posio coerente com a rota; Trecho de via desocupado e livre para circulao; Circuito de via desocupado no aparelho de mudana de via; Inexistncia de rota travada na direo contrria; Inexistncia de solicitao para interdio de trecho da via.

Anomalias: aqui so recebidas todas as indicaes de anomalias registradas por seus detectores no campo e acionado o controle do sinal, atravs da verificao de rota, para que um sinal restritivo (vermelho) seja enviado ao trem. Sinal: sinal externo ao lado da via ou circuito lgico para composio e transmisso do cdigo de cabsinal ao longo da via, no caso de sinal de cabine.

2.11 TRAVADOR ELTRICO

O travador eltrico controla localmente a movimentao do aparelho de mudana de via que, saindo da via sinalizada, d acesso ao desvio no sinalizado. Acoplado ao aparelho de mudana de via, o travador eltrico o imobiliza na posio "normal" e s libera sua movimentao, aps solicitao do operador local e autorizao do Centro de Controle Operacional. Existem dois tipos de travadores eltricos:

Travador Eltrico Motorizado: que utiliza uma mquina de chave para movimentao e travamento do aparelho de mudana de via;

Travador Eltrico Manual: que utiliza o dispositivo convencional (maromba) para movimentao manual do aparelho de mudana de via e possui, acoplado s pontas das agulhas, um equipamento

eletromecnico, semelhante a um detector de ponta de agulha, para mant-las travadas.

Para se fazer uma operao local, em qualquer um dos tipos de

travadores eltricos, necessria uma solicitao ao centro de controle, e tambm, enviando comando eltrico de solicitao de travador. O centro de controle autoriza, por um comando eltrico, atravs do intertravamento localizado na unidade de campo a qual pertence o travador eltrico.

Ao receber o comando, o circuito de controle do travador eltrico observa condies que assegurem a parada de qualquer trem que por ventura esteja se aproximando e efetua as seguintes medidas:

Promove a abertura do circuito eltrico, ocupando o circuito de via onde se localiza o aparelho de mudana de via do travador eltrico. Com a ocupao, o intertravamento faz com que os sinais de acesso ao trecho apresentem aspecto restritivo (vermelho);

Faz a contagem de um tempo, normalmente 3 minutos, suficiente para que o trem que se aproximar, j recebendo um aspecto restritivo de sinal, possa chegar parada total.

Aps a concluso destas medidas, o travador eltrico libera o controle

local, informando o fato atravs de uma indicao luminosa. O manobreiro pode manobrar o trem e, ao concluir, com o aparelho de mudana de via na posio normal, devolve o travador eltrico ao centro de controle. Um cdigo de indicao de operao concluda ser gerado para o centro de controle.

O travador tem acesso direto aos trilhos para abrir o circuito de via atravs de juntas isolantes e causar a ocupao no mesmo.

Fig. 34: Travadores Eltricos

2.12 CENTRO DE CONTROLE DE OPERAES - CCO

Cabe a este centro, que acompanha toda a malha da ferrovia, regularizar a circulao dos trens, tornando-a dinmica e eficiente, atravs da identificao e recuperao de atrasos e concesso de prioridades.

No CCO h o painel mmico onde os despachadores visualizam o trfego dos trens ao longo da linha tronco e ramal. Neste local possvel fazer ou cancelar rotas, isolar trechos da via para manuteno, comunicar-se com os maquinistas via rdio, fazer previses de chegadas em qualquer ponto da linha, programar trens, nomear trens, etc.

Funes Operacionais do Centro de Controle Rastreamento de Trens

Rastrear um trem significa identific-lo e acompanh-lo durante todo o seu percurso na via.

No sistema com sinalizao convencional, a ocupao de um circuito de via, em condies normais, caracteriza a presena de um trem. Esta informao levada ao centro de controle possibilita o rastreamento deste trem.

Quando o trem entra na via sinalizada, promovendo sua primeira ocupao, o despachador deve prefix-lo, ou seja, atribuir-lhe uma identificao. A identificao normalmente caracteriza o tipo da composio e o sentido de movimento na via. Outras informaes tambm so associadas:

Programa do trem, contendo a sequncia de atividades que ir realizar e dados do maquinista responsvel;

Tipo e quantidade de vages, carga por vago, destino intermedirio e final;

Identificao e quantidade de locomotivas; Informaes relativas aos clientes e outras de interesse da ferrovia.

Licenciamento de Trens

O despachador, operador do Centro de Controle, licencia o trem atravs da solicitao para alinhamento de uma rota para o mesmo.

Na tica do centro de controle, o licenciamento o processo de concesso de autorizao para movimentao de trem sobre a via, observadas as condies de segurana, ou seja, inexistncia de licenciamento anterior conflitante e liberao dos trechos pelos quais passa a licena.

Na sinalizao convencional, baseada em circuitos de via e intertravamento local com circuitos a rels ou microprocessadores, o centro de controle verifica as condies de segurana, reproduzindo a lgica do intertravamento de campo. So emitidas, mensagens de orientao ao despachador e permitido, somente, o acionamento de dispositivos vlidos e que levarem a uma rota possvel.

As rotas solicitadas atravs do centro de controle podem ser unitrias, longas e memorizadas: Rota Unitria: caracterizada por uma seo de bloqueio de origem e outra de destino havendo entre as mesmas uma seo detectora de chave (circuito

de via do aparelho de mudana de via). Cabe ao centro de controle comandar o posicionamento adequado dos aparelhos de mudana de via envolvidos e o estabelecimento do sentido de trfego entre os ptios da rota. Rota Longa: envolve mais de um ptio de cruzamento. Quando o despachador selecionar trechos de origem e destino, consecutivos ou no, o sistema determina automaticamente os caminhos intermedirios e desmembra a rota longa em rotas unitrias, comandando-as individualmente. Para tanto, so utilizados critrios como: trechos preferenciais de percurso sobre a via em funo do sentido de movimento desejado, estado de ocupao de sees de bloqueio e eventuais licenas conflitantes ao longo da rota pretendida. Rota Memorizada: Permite ao despachador o planejamento dos cruzamentos e movimentaes futuras dos trens, solicitando rotas antecipadamente. A partir de uma solicitao, o sistema verifica as condies momentneas impeditivas, memoriza a solicitao e passa a supervisionar as restries, comandando as rotas to logo seja possvel. Na figura 24 mostraremos a configurao de uma rota longa entre dois ptios de cruzamento, envolvendo as rotas 3D e 2D.

Fig. 24: Rota longa alinhada entre dois ptios.

2.12 INSTALAES DE CAMPO

No campo iremos nos deparar com vrias instalaes construdas, sejam elas em alvenaria ou em estrutura metlica. Essas instalaes possuem um nome especfico de acordo com o material em que so construdas. Suas descries encontram-se a seguir:

Housings ou Locaes: numeradas de 01 a 82 na linha tronco, so cases de equipamentos ao longo da linha, distantes 7 km uma da outra. Destinam-se a abrigar os equipamentos remotos de transmisso de dados e gerenciar o trfego de trens nos 3,5 km abaixo e 3,5 km acima de onde esto localizadas Esto em contnua comunicao com o CCO. Para isso esto equipadas com subsistema de Comunicaes. Possuem o subsistema Interloque (Intertravamento): este subsistema tem a capacidade de analisar as ordens emanadas do CCO, podendo execut-las ou no. Quando o interloque recebe um comando, aps a anlise e aprovao, atua sobre a mquina de chave e o BCT*.

Cases: so as caixas metlicas destinadas ao abrigo de equipamentos de intertravamento. Nas Cases so abrigados os rels de via, as fontes de alimentao para o circuito de via e os circuitos de intertravamento do licenciamento. So normalmente instaladas margem da via junto s extremidades dos circuitos de via. As cases recebem, em funo de sua funo, as denominaes: ET (Expedite Track): intermedirias a uma seo de bloqueio, SB: Instalada nos extremos de sees de bloqueio e Travador Eltrico: destinada a comandar um travador eltrico.

*BCT: iniciais de Brazilian Code Transmiter, so equipamentos que, comandados pelo interloque, geram os cdigos que sero transmitidos atravs dos trilhos para os trens em circulao. Estes cdigos iro representar as condies que o trem tem sua frente: livre, limitado ou com algum impedimento que exija a sua parada.

2.13 ATC (AUTOMATIC TRAIN CONTROL)

A superviso do cumprimento da velocidade mxima feita por um equipamento, base de microprocessadores, contguo ao sinal de cabine, instalado a bordo da locomotiva e conhecido por ATC (Automatic Train Control). A partir do conhecimento da velocidade mxima permitida no trecho e da velocidade real do trem, o sistema supervisiona o cumprimento desta velocidade mxima pelo maquinista e, caso a mesma seja ultrapassada, aciona o controle da acelerao e da frenagem, podendo promover at a parada total do trem. Se ocorrer desrespeito do limite autorizado, o Sistema ATC provoca o corte da trao da locomotiva e aplicao total de servio, at a parada do trem. A lgica do processador permite, em um tempo predeterminado, a reao do maquinista para retomar a velocidade permitida, sem penaliz-lo.

O princpio de funcionamento do ATC baseia-se na comparao entre as velocidades real e mxima no trecho. Seu processador traa duas curvas de velocidade: uma curva de velocidade mxima compatvel com a distncia de frenagem do trem tpico da ferrovia e outra curva com a velocidade real do trem, naquele instante. O ponto de interseo entre estas curvas, quando a velocidade real torna-se coincidente com a velocidade mxima um ponto de conflito e o sistema promove o corte dos motores de trao da(s) locomotiva(s) para reduzir a velocidade a nveis permitidos. No conseguindo, so feitas aplicaes parciais ou aplicao total de freio.

O perfil de velocidade obtido a partir de simulaes em programas especficos, como o SAFEPRO (Safe Speed Profile) e confirmado atravs de testes reais, com o trem tipo circulando em trechos da ferrovia. O programa de simulao alimentado com dados sobre o traado horizontal e vertical da ferrovia, carga por eixo do trem, parmetros e taxas de variao com o tempo para acelerao e frenagem, tempo de reao (atraso na execuo de um comando) e utiliza as curvas caractersticas dos motores de trao para simular o movimento do trem.

O perfil obtido corresponde aquele que permitir o melhor desempenho operacional do trem. Nos trechos com traado em condies menos favorveis,

com curvas, aclives e declives acentuados, as condies de segurana so mantidas atravs de aspectos mais restritivos para o sinal.

A distncia de frenagem funo do traado, da velocidade, da carga (peso) por eixo e do padro e condies do sistema de freio do trem tipo.

Sistemas mais sofisticados, empregados em metrs e trens de alta velocidade realizam a manuteno da velocidade mxima acelerando ou freando o trem automaticamente. Estes sistemas so conhecidos como ATO, do ingls Automatic Train Operation.

Os metrs tm como caracterstica uma circulao em alta velocidade, entre estaes prximas. Na figura 28 temos um exemplo de perfil de velocidade, entre duas estaes do Metr de So Paulo, mostrando as curvas de uma operao manual e pelo ATO.

Fig. 28: Perfis de velocidade do metr.

Numa operao manual de um trem de metr, as sucessivas

aceleraes e frenagens feitas pelo maquinista ou operador, para manter-se dentro dos limites da velocidade mxima, fazem com que o trem apresente um movimento descontnuo e irregular. Estas condies trazem, alm do desconforto aos passageiros, um desgaste anormal de pastilhas e discos de freio e nos engates dos vages.

A operao em ATO, atravs do computador de bordo, com acelerao e frenagem automticas, veio contornar o problema. A sensibilidade, rapidez e preciso do processador suaviza a acelerao e a frenagem entre as estaes.

Outro exemplo que ser mostrado na figura 29 o perfil de velocidade do Shinkansen, trem Japons de alta velocidade, quando de sua chegada a uma estao. Nota-se o limite de velocidade mxima de 70 km/h para circulao sobre o aparelho de mudana de via.

Fig. 29: Perfil de velocidade do Shinkansen.

Princpio de Funcionamento do ATC

Na figura 30 mostraremos os componentes de um sistema de ATC (Automatic Train Control) e descreveremos suas funes bsicas.

Fig. 30: Diagrama funcional do ATC.

Recepo de cabsinais

A funo de recepo de cabsinais consiste em captar nos trilhos da via frrea, atravs de acoplamento eletromagntico, cdigos de velocidade transmitidos pelos circuitos de via, decodific-los e acionar indicaes luminosas correspondentes aos aspectos de sinal, que indicam as velocidades mximas permitidas no trecho, no painel de operao.

Indicao de Velocidade

O velocmetro existente no painel de operao parte integrante do equipamento ATC e opera de forma independente, se o ATC estiver ligado ou no.

A informao de velocidade real do trem obtida atravs de transdutor conectado ao eixo de uma ou duas rodas da locomotiva. Este transdutor pode ser ptico, magntico ou eltrico. A apresentao da velocidade ao maquinista pode ser feita de forma analgica, atravs de ponteiro, barra de diodos leds ou mostradores numricos digitais. Superviso de Velocidade

O objetivo final do ATC supervisionar a velocidade do trem, comparando as velocidades reais, praticadas a cada instante, com as curvas padro, funo dos cdigos recebidos, de modo a garantir uma velocidade real abaixo do limite imposto pelo cabsinal.

Esta garantia conseguida atravs de interfaces do ATC com o sistema de controle da trao motora e frenagem do trem, que permitem ao ATC o corte da trao e aplicao de frenagem, caso a velocidade limite seja infringida.

A figura 31 ilustra uma transio decrescente de cdigos de velocidade onde o sinal verde corresponde velocidade mxima autorizada (VMA) de 60 km/h, o amarelo a velocidade limitada (VL) de 44 km/h e o vermelho a velocidade restrita (VR) que determina a parada do trem.

No exemplo da figura v-se que o ATC, ao receber uma transio de cdigos de VMA para VL ou de VL para VR, oferece 1.400 m para o maquinista mudar o patamar de velocidade, mantendo-a abaixo da curva. Em qualquer instante em que a velocidade do trem atinja a curva padro, o ATC corta a trao do trem, liberando-a a 1 km/h abaixo do limite. Caso a velocidade continue a crescer mesmo com o corte de trao, em declives, por exemplo, ao atingir 2 km/h acima da curva padro, o ATC aplica frenagem at a parada total da composio.

Uma transio de VMA para VR, devido a uma quebra de trilho, falta de energia, defeito no ATC ou corte abrupto de rota pelo sistema de sinalizao, sucedida por uma aplicao de frenagem imediata pelo ATC, at a parada do trem.

Fig. 31: Perfil de velocidade do ATC.

Fig. 32: Curva Padro de Frenagem do ATC

Corte de Trao

O ATC corta a trao atravs da desenergizao de um rel, denominado PCR (Pneumatic Control Relay), acompanhado de aviso luminoso no painel de operao, e tem como consequncia a desacelerao da locomotiva at "vazio", cessando a trao. Atingida velocidade de 1 km/h abaixo da curva padro e desde que o maquinista leve o acelerador para "vazio", a sinalizao luminosa se apaga e a acelerao poder ser retomada sem nenhum prejuzo para a circulao do trem. Aplicao dos Freios

A aplicao dos freios consiste na desenergizao de vlvula magntica ou solenoide, denominada VM14, que acoplada ao conjunto de vlvulas pneumticas BD26, dar incio ao processo de frenagem do trem. A partir da

desenergizao da VM14, o restante do processo automtico, sem interveno do maquinista.

No momento da aplicao h uma reduo de 8 psi no encanamento geral que estava com 90 psi. Passados 20 segundos ocorre outra reduo de mais 16 psi, perfazendo um total de 24 psi que a aplicao total de servio. O ATC aciona o alarme sonoro e o luminoso, continuamente, at a parada total da composio.

Aps a parada do trem, o maquinista poder levar o manipulador do freio na posio de supresso o que permitir o fechamento da chave PCS e apagar o sinal luminoso. Voltando o manipulador para a posio "marcha" o movimento do trem torna-se possvel e o maquinista poder prosseguir obedecendo ao cabsinal.

O conjunto de vlvulas BD26 possui uma torneira, sempre lacrada, que possibilita o isolamento da aplicao de freios pelo ATC. Se houver um defeito de ATC para o qual no exista outra alternativa, desde que devidamente autorizado pelo Centro de Controle, o maquinista poder quebrar o lacre e fechar esta torneira. DLS - Detector de Linha Sinalizada

Cumprindo normas do Regulamento de Operao Ferroviria (ROF), o maquinista deve ligar o ATC toda vez que entrar em territrio sinalizado. Para garantir que este procedimento seja rigorosamente cumprido, foi desenvolvida a funo deteco de linha sinalizada, no intuito de exercer vigilncia continua sobre a posio da chave liga/desliga do ATC.

Havendo cdigo de velocidade nas bobinas de captao, o que caracteriza a presena do trem em territrio sinalizado, a chave "liga/desliga" do ATC tem que estar ligada. Caso contrrio, a funo DLS aplica frenagem ao trem, condio que permanecer at que o maquinista ligue o ATC. Para que isto seja possvel, a funo DLS est sempre ativa, independentemente da condio da chave liga/desliga do ATC.

O sistema de ATC deve ser ligado quando se entra na via sinalizada e desligado ao sair da mesma. Estes pontos esto localizados nas interfaces da via sinalizada com vias secundrias como desvios, ptios de manobra e terminais e dispem de loops, por onde circula uma alta corrente eltrica na frequncia de 100 Hz, instalados entre os trilhos. Os Loops so dispositivos colocados margem da via, cuja finalidade alterar o estado do DLS do ATC de linha para ptio. O DLS reconhece o local como sendo de transio ou mudana de estado de via sinalizada para ptio no sinalizado e vice-versa. A transio de estado da funo DLS feita quando a locomotiva passa sobre o loop e o sinal de 100 Hz induzido nas bobinas de captao. Assim, se estava na condio linha ao passar pelo loop, o DLS passa para a condio ptio e vice-versa. Para garantir que, estando em territrio sinalizado, a funo DLS esteja sempre em linha, a presena de cdigo de velocidade verde (3 Hz) ou amarelo (2 Hz) tambm faz a transio para linha logo que captado.

A figura 33 mostra a instalao tpica de um loop na via, que promove a transio da funo DLS.

Fig. 33: Loop para transio do DLS.

Registro de Eventos do ATC

um banco de dados, gerenciado internamente pelo ATC, no qual so registrados data, hora, velocidade, cabsinal, cdigos de erro do ATC, alarmes, operao em modo permissivo, eventos de corte de trao e freio.

Estas informaes permitem a estatstica e anlise de ocorrncias de interesse da operao e da manuteno.

Os dados podem ser acessados atravs de microcomputador porttil acoplado ao ATC, utilizando software especfico para esse fim. Consideraes Adicionais

O conceito do ATC utilizado neste trabalho considerou uma recepo de cdigo de velocidade pelos trilhos, na forma de sinalizao convencional. Os sistemas ATC atuais so constitudos de microprocessadores, o que permite a comunicao direta com o Centro de Controle, atravs de sistema de comunicao de dados em estaes terrestres ou satlites. Neste caso, os cabsinais discretos podem ser substitudos por perfis contnuos de velocidade, incorporados ao prprio licenciamento, e em funo de condies especficas e dinmicas da via e do trem (comprimento, peso, capacidade de trao, tipo de carga, etc.). Para referenciar-se aos marcos de licenciamento e pontos de acelerao ou reduo de velocidade definidos pela curva recebida, o ATC pode trabalhar com coordenadas GPS e pelo acoplamento a unidades de leitura de transponders passivos (balizas), alocados entre trilhos, nos quais os marcos quilomtricos seriam gravados.

Traando um paralelo entre o ATC convencional e aquele orientado pelo Centro de Controle, teremos:

As curvas padro de velocidade deixariam de existir, seriam informadas diretamente pelo Centro de Controle e calculadas especificamente para cada caso;

A superviso de velocidade seria feita da mesma forma atual, porm baseada na curva recebida do Centro de Controle;

A recepo de cabsinais seria substituda por um mdulo de comunicao com o Centro de Controle;

A deteco de linha sinalizada no seria necessria. No havendo licenciamento, o ATC aplicaria freio em caso de tentativa de movimentao do trem;

A indicao de velocidade e registro de eventos seriam mantidas na mesma forma.

2.14 DETECTOR DE DESCARRILAMENTO

O descarrilamento de um rodeiro em um vago tem como causas mais frequentes uma imperfeio da via permanente ou o defeito no truque de um vago. Neste ltimo destacam-se o deseixamento, quando a roda solta-se e corre pelo eixo, a quebra de uma roda trincada e a quebra da ponta do eixo , no rolamento.

Na EFVM, o dispositivo uma barra de ferro fundido, condutora de eletricidade instalada isolada eletricamente dos trilhos. Quando acionado o detector destrudo abrindo um circuito eltrico que aciona o alarme e para o trem.

O projeto, a construo e a definio da posio de instalao dos detectores de descarrilamento ao longo da via frrea, foram objeto de um estudo que observou o comportamento de um vago descarrilado sendo tracionado por um trem. Foram consideradas as seguintes concluses:

Ocorrido o descarrilamento de um rodeiro do vago, o trem continua circulando por uma distncia considervel, sem que o maquinista perceba o problema, at encontrar um aparelho de mudana de via onde quase sempre h um acidente de maiores propores, com o tombamento de vages;

O rodeiro descarrilado e em movimento danifica, por onde passa, os dormentes e a fixao da superestrutura da via permanente;

Existem casos em que os defeitos nos vages, em estado latente, provocam o descarrilamento quando os vages so submetidos s vibraes provocadas pela passagem sobre um aparelho de mudana de via;

As ferragens arrastadas pelos vages, comumente o tirante de freio, danificam os aparelhos de mudana de via e provocam acidentes.

Assim, o detector de descarrilamento apresenta as seguintes

caractersticas operacionais: instalado em posies distribudas ao longo da via frrea e,

prioritariamente, nas proximidades dos aparelhos de mudana de via para resguard-los contra os rodeiros descarrilados e ferragens arrastadas. Para que o trem pare antes do aparelho de mudana de via, a distncia do detector dever ser equivalente ao comprimento do trem mais a sua distncia de frenagem.

Ocupa o espao entre os trilhos e nas laterais dos mesmos, do dormente at a altura do boleto, de forma ser um obstculo destrutvel por qualquer parte que se desprender do vago (ferragem, lateral do truque, etc.) ou um rodeiro descarrilado;

construdo com materiais resistentes para suportar as condies severas de trabalho na via frrea: vandalismo, vibraes, condies climticas, a prpria manuteno da via permanente, etc. E tem resistncia mecnica adequada para se partir quando sofrer o impacto de uma ferragem arrastada ou roda descarrilada.

A atuao de um detector de descarrilamento deve ser seguida da

parada imediata do trem, automaticamente ou atravs de uma informao ao

maquinista para que ele a faa. Nesta ltima condio, a confiabilidade do meio pelo qual a informao chega ao maquinista ser fundamental.

Nas ferrovias sinalizadas, o detector atuado envia um alarme ao intertravamento que corta a rota e o sinal do trem para sua parada. O Centro de Controle tambm informado. No havendo esta sinalizao, o detector de descarrilamento poder dispor de um meio de comunicao e levar o alarme diretamente ao maquinista atravs de um rdio ou informar ao Centro de Controle para que este contate ao maquinista.

Como mostrado na figura 34, o detector de descarrilamento constitudo por uma barra metlica condutora de eletricidade, normalmente de ferro fundido ou ferrite, instalada transversalmente via, ao longo de toda extenso do dormente e fixada ao dormente e ao trilho a uma altura pouco inferior a do boleto do trilho. A barra atravessa os trilhos atravs de furos na alma dos mesmos e fica presa por buchas isolantes que tambm fazem o isolamento eltrico entre a barra e os trilhos. A barra possui terminais nas suas extremidades e ligada, atravs de fios, para compor um circuito em srie com uma fonte que alimenta um rel.

Ao ser quebrada por um tirante arrastado ou rodeiro descarrilado, a barra interrompe a continuidade do circuito eltrico srie, o rel desenergizado e aciona o alarme. Por ser destrutvel, a barra tem que ser substituda a cada deteco, recompondo novamente o circuito.

Fig. 34: Detector de Descarrilamento.

Fig. 35: Detector de Descarrilamento

2.15 EOT (END OF TRAIN)

O monitoramento da cauda do trem, no ltimo vago, fornece ao maquinista informaes e controle da presso do ar no encanamento geral do sistema de freios, alm de acusar a presena do ltimo vago engatado, garantindo desta forma, a integridade de toda a composio do trem.

As medies e o controle da presso no encanamento geral, feitas na cauda, facilitam a operao de frenagem nos trens longos e as aplicaes de freio em emergncia.

A superviso da presena do ltimo vago garante que uma seo de bloqueio est realmente desocupada, aps sua liberao pelo trem, e que no h nenhum vago desgarrado. O trem chegou inteiro!

O monitoramento da cauda do trem torna-se assim uma ferramenta complementar utilizada na deteco de trens em sistemas de licenciamento sem deteco contnua, atravs de circuitos de via ou contadores de eixos. O trem pode ser, com toda segurana, detectado como um todo pela simples deteco de sua locomotiva comandante.

O sistema que realiza o monitoramento da cauda do trem conhecido como end of train e constitudo pelos dois equipamentos descritos a seguir:

Unidade de Informao e Controle, instalada na cabine da locomotiva, que contm toda a lgica de processamento, o display de informaes e os controles para frenagem;

Unidade sensora de cauda e frenagem, semiporttil, colocada no ltimo vago quando da formao do trem e retirada no seu desmembramento. Esta unidade monitora a presena do vago e, conectada ao encanamento geral, mede a presso e executa a frenagem estabelecida pelo maquinista. A unidade contm, ainda, um sinalizador de cauda luminoso.

A comunicao entre as duas unidades feita atravs de um enlace de

rdio, nas frequncias de VHF ou UHF, com dois canais, cujos transmissores e receptores encontram-se nas prprias unidades do sistema de superviso de cauda.

2.16 HOT BOX/ HOT WHEEL (DETECTOR DE CAIXA DE ROLAMENTO E DE RODA QUENTE)

A deteco de um defeito em rolamentos dos rodeiros de vages e locomotivas, bem como, de sapatas de freio agarradas, pode ser feita atravs da medio da temperatura destes componentes. O calor gerado pelo componente irradia luz infravermelha, cuja intensidade medida associada a um nvel de temperatura.

O detector de defeito em rolamentos denominado detector de caixa quente (Hot Box) e o detector de sapata de freio agarrada denominado detector de roda quente (Hot Wheel), medem as temperaturas das rodas de vages e locomotivas, atravs da radiao infravermelha emitida, as comparam com nveis de temperatura padres e acionam um alarme quando a temperatura medida ultrapassar o mximo estabelecido.

Os detectores esto localizados em unidades remotas ao longo da ferrovia, tem seus sensores instalados na via frrea e enviam informaes para sua unidade de gerenciamento, no Centro de Controle, e ao Sistema de Sinalizao, caso seja necessria a parada do trem. Detector de Caixa Quente (Hot Box)

Um rolamento defeituoso em movimento vai se aquecendo continuamente. O processo deve ser paralisado antes que seja atingida a temperatura do ponto de gota da graxa lubrificante, ou seja, quando a graxa perde toda viscosidade e suas caractersticas de lubrificante. Nesta situao, o processo tende a se agravar a ponto de haver a fuso da caixa de rolamento, propiciando condies para um descarrilamento e grave acidente.

So considerados dois nveis de temperatura para que o detector de caixa quente configure e acione um alarme, interpretado como rolamento defeituoso:

Nvel absoluto: quando a temperatura da caixa de rolamento ultrapassar 96 C acima da temperatura ambiente;

Nvel diferencial: quando a diferena de temperatura nas caixas de rolamento, instaladas em um mesmo eixo de rodeiro, ultrapassar 53 C.

Estes nveis de temperatura so utilizados na EFVM foram estimados inicialmente e corrigidos posteriormente com a prtica. Podem variar em funo das caractersticas da ferrovia e da configurao do sistema de deteco.

Os detectores de caixa quente (Hot Box) so instalados ao longo da via frrea com um espaamento de 80 a 100 km. Este espaamento, definido experimentalmente, corresponde a maior distncia admissvel para que um rolamento, apresentando uma condio inicial de defeito, possa rodar sem elevar a temperatura ao ponto de degenerar a graxa lubrificante. Algumas ferrovias preferem reduzir este espaamento, investindo em mais pontos de deteco, ao considerar uma relao custo/benefcio alta com este procedimento.

Os sensores dos pontos de deteco exigem que sua instalao seja feita em uma tangente da via, para que o trem passe alinhado sobre os mesmos, e em nvel, para que os freios no estejam aplicados mascarando as medidas.

As medidas de temperatura so feitas por dois bolmetros formando um par, instalados em alinhamento perpendicular via, na altura da alma de cada trilho. So direcionados para cima de forma a captar a radiao infravermelha de todas as caixas de rolamento que passarem sobre ele. A figura 43 mostra em detalhe esta instalao.

Para deteco da presena de cada rodeiro de forma a identific-lo, acionar a medio pelos bolmetros, sincronizada com a passagem do rodeiro e possibilitar a identificao do sentido de circulao do trem, so utilizados pedais magnticos (treadles) instalados nos trilhos e prximos ao boleto.

Os pedais magnticos so indutncias (bobinas) conectadas a um circuito e que tem suas caractersticas eltricas variadas pela passagem do friso de uma roda no campo magntico que gera sobre sua superfcie.

Fig. 36: Detalhe da instalao do pedal e do bolmetro.

O processador do detector, no campo, detecta cada rodeiro atravs de

sua passagem pelos pedais magnticos (treadles). Como so dois pedais de cada lado, vide figura 36 o sentido da circulao do trem tambm pode ser conhecido, pela sequncia da deteco.

A identificao de locomotivas e vages feita atravs do intervalo de tempo com que os rodeiros so registrados em sua passagem pelos pedais. Um intervalo de tempo curto identifica o espao entre rodeiros, um intervalo um pouco maior identifica o espao entre engates e o intervalo maior identifica o espaamento entre truques.

O processador do detector monta todo o trem distinguindo locomotivas, vages, truques e rodeiros, estes com as respectivas temperaturas da caixa de

rolamento. Estas informaes so transmitidas para o Centro de Controle e, enriquecidas com informaes sobre identificao de locomotivas e vages do banco de dados do Centro, geram um relatrio com a medio de temperatura em todo o trem.

A ocorrncia de um alarme no relatrio ressaltada sobre o rodeiro com problema, identificando o lado do mesmo que contm o rolamento defeituoso e a temperatura.

O alarme, tambm, enviado imediatamente ao despachador de trens, em forma de mensagem, e ao sistema de sinalizao. Ambos devem promover a parada do trem, cabendo ao despachador orientar o maquinista sobre a posio do vago com rolamento defeituoso.

O relatrio de medio do trem analisado, tambm, pela manuteno de locomotivas e vages para estatstica e pesquisa de diagnstico de falhas.

Os detectores de caixa quente so, incontestavelmente, de grande valia para a preveno de acidentes devido a rolamento defeituoso. Existem, entretanto, duas grandes preocupaes com relao aos detectores:

O elevado ndice de alarmes falsos, onde a causa no fica claramente definida, mesmo depois de examinado o rolamento. Embora algumas ferrovias consigam ndices de 20%, o ndice pode atingir 60% do total de alarmes; Os alarmes falsos so atribudos dificuldade e incorreo no diagnstico por parte do pessoal encarregado, despachadores do Centro de Controle e maquinistas; O processo no detecta defeitos em sua totalidade, devido dificuldade na interpretao e ao esfriamento da caixa de rolamento por uma parada do trem entre dois pontos de deteco.

Nos Estados Unidos da Amrica, no ano de 1996, existiam mais de

4.500 pontos de deteco em operao e ocorreram aproximadamente 41.000 alarmes, com uma mdia de 12 alarmes por dia em cada ferrovia. O ndice de alarme falso foi de 50%, com um custo de paralisao de trens de US$ 82 milhes, ou seja, 20.500 alarmes falsos a US$4.000 cada.

Investimentos em treinamento do pessoal, no aumento do nmero de pontos de deteco, na melhoria da localizao dos pontos e nos processos de deteco e identificao dos rolamentos e vages, tem sido a