-
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA ESPECIALIZAO EM TRANSPORTE
FERROVIRIO DE CARGA
UMA CONTRIBUIO AOS ESTUDOS PARA ADEQUAO DE SUPERELEVAES NO
CIRCUITO DO MINRIO DA MRS
Guilherme Scagion Gazabim
Rio de Janeiro
2008
-
Guilherme Scagion Gazabim
UMA CONTRIBUIO AOS ESTUDOS PARA ADEQUAO DE SUPERELEVAES NO
CIRCUITO DO MINRIO DA MRS
Monografia apresentada ao Curso de Especializao em Transporte
Ferrovirio de Carga do Instituto Militar de Engenharia, Rio de
Janeiro Orientador: Paulo Cesar Barroso Magalhes
Co-Orientador: Alexandre Bicalho Pinho Tavares
Rio de Janeiro 2008
-
Guilherme Scagion Gazabim
UMA CONTRIBUIO AOS ESTUDOS PARA ADEQUAO DE SUPERELEVAES NO
CIRCUITO DO MINRIO DA MRS.
Monografia apresentada ao Curso de Especializao em Transporte
Ferrovirio de Carga do Instituto Militar de Engenharia, Rio de
Janeiro, 2008.
_______________________________________________ Paulo Csar
Barroso Magalhes (Orientador)-PUC Minas
_______________________________________________ Luiz Silveira
Lopes-IME-RJ
_______________________________________________ Manoel Ferreira
Mendes-IME-RJ
-
Aos meus amigos Alexandre Bicalho e Saulo Martins
Pela ajuda e confiana.
Aos meus pais Nelson e Maiza e meus irmos Gabriel e Giuliano,
que no vivem o
meu dia-a-dia, mas so minha fonte de fora; e agradeo a eles
principalmente
Pelo apoio, dedicao e carinho.
-
AGRADECIMENTOS
Ao meu orientador Paulo Cesar Barroso Magalhes pela confiana que
depositou e
pelo aprendizado que me proporcionou
Aos meus colegas de trabalho que me ajudaram na obteno de dados
para a
confeco desse trabalho
-
....s o trabalho lhe leva a conhecer pessoas e mundos que os
acomodados no conhecero. E isso se chama sucesso!
Nizan Guanaes
-
RESUMO Diversos fatores interferem na escolha da superelevao
ideal para cada curva, muitas so as equaes e limites disponveis na
literatura, com isso o presente trabalho prope um mapeamento de
velocidade reais por curvas atravs da retirada de dados dos
registradores de eventos das locomotivas, bem como o mapeamento das
reais superelevaes de cada curva do circuito do minrio atravs da
retirada desses valores atravs dos dados gerados pelo Carro de
Inspeo Track Star (TEV). Neste estudo iremos aplicar as diversas
formulaes clssicas da Engenharia Ferroviria do Clculo de
Superelevaes com o intuito de darmos incio ao trabalho posterior
que ser de Otimizao dos Valores de Superelevaes para o circuito do
minrio da MRS.
-
ABSTRACT
-
LISTA DE ABREVIATURAS
TEV - Track Evaluation Vehicle VP - Via Permanente IMS -
Inertial Measurement Package
-
LISTA DE FIGURA Figura 1: Esquema de como varia a superelevao ao
longo de uma curva-
Figura retirada da Apostila do Curso de Geometria de Linha
ministrado pelo Prof. Paulo
Magalhes...............................................
16
Figura 2: Esquema das Foras que atuam durante a insero de um
veculo ferrovirio em
curva...............................................................................
20
Figura 3: Ilustrao mostrando como feita a medio do sistema tico
sistema esse que serve como base para o clculo da
superelevao.......................................................................................
26
Figura 4: Ilustrao mostrando como gerado os relatrios do
TrackStar que so entregues aos Residentes e
Supervisores.....................................
27
Figura 5: Detalhe da Tela Inicial do Software Webtec-Rail.
Figura Retirada do Treinamento do Software ministrado na
MRS.......................................
32
Figura 6: A figura acima representa a visualizao dos canais do
Registrador de eventos atravs do Software
Webtec-Rail.......................................
33
Figura 7: Ilustrao de como foi utilizado o Software para ser
extrado os dados das velocidades curva a curva de todo o circuito
do minrio......
38
-
LISTA DE TABELA
Tabela 1: Curvas que apresentam valores de superelevaes em
campo
superiores aos limites de
Norma.......................................................
42
Tabela 2: Curvas do Ncleo de Francisco Bernardino que apresentam
valores de superelevaes recomendados para o equilbrio dos trens
superiores a 160
mm...........................................................................
45
Tabela 3: Curvas do Ncleo de Barbacena, onde o valor recomendado
para a superelevao de equilbrio foi superior a 160
mm.............................
47
Tabela 4: Curvas com Raios Superiores a 350 metros e Inferiores
a 500 metros do Ncleo de
Juparan.........................................................
49
Tabela 5: Curvas do ncleo de Barbacena com raios maiores que 350
metros e inferiores a 500
metros.....................................................................
52
Tabela 6: Curvas da Ferrovia do Ao- Frente Norte para curvas com
Raios maiores que 2000
metros..................................................................
59
Tabela 7: Curvas da Ferrovia do Ao com Raios Maiores que 1000
metros e menores que 2000
metros..................................................................
60
Tabela 8: Curvas da Ferrovia do Ao-Frente Norte consideradas
crticas..........
62
Tabela 9: Curvas com Valores de Superelevao que apresentam
Valore Maiores que os mximos estabelecidos pela
Norma............................
72
-
LISTA DE GRFICO
Grfico 1: Trens Vazios e Curvas com Raios Inferiores a 350
metros da Serra do
mar...............................................................................................
40
Grfico 2: Valores de superelevao para equilibrar os trens
carregados em curvas com raios inferiores a 350 metros na Serra do
mar................
41
Grfico 3: Comparao entre os valores de superelevaes existentes e
aos valores de equilbrio para a circulao dos trens no ncleo de
Juparan.............................................................................................
43
Grfico 4: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350 metros do Ncleo de Francisco
Bernardino...............................
44
Grfico 5: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350 metros do Ncleo de
Barbacena..................................................
46
Grfico 6: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350 metros do Ncleo de
Lafaete.................................................
47
Grfico 7: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350 metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de
Juparan....
48
Grfico 8: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350 metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de
Francisco
Bernardino...........................................................................................
51
Grfico 9: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350 metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de
Barbacena...........................................................................................
52
Grfico 10: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350 metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de
Lafaete...............................................................................................
54
Grfico 11: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 2000 metros para a Ferrovia do
Ao..........................................
55
Grfico 12: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 1000 metros e menores que 2000 metros para a Ferrovia
do
Ao....................................................................................................
56
Grfico 13: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 1000 metros para a Ferrovia do
Ao.................................................
57
Grfico 14: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores a 2000 metros para a Ferrovia do Ao-Frente
Norte...........................
58
Grfico 15: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 1000 e menores que 2000 metros para a Ferrovia do
Ao-Frente
Norte......................................................................................
59
Grfico 16: Anlise das superelevaes para as curvas crticas da
Ferrovia do Ao-Frente
Norte...............................................................................
61
Grfico 17: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 503 ao Km
530.........................................................
63
Grfico 18: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 530 ao Km
553.........................................................
64
Grfico 19: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 553 ao km
593..........................................................
65
Grfico 20: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 593 ao km
623..........................................................
66
Grfico 21: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do
-
Paraopeba Km 503 ao km 530 para os trens
vazios........................ 67 Grfico 22: Anlise das
superelevaes para as curvas crticas do Ramal do
Paraopeba Km 530 ao km 553 para os trens
vazios........................ 68
Grfico 23: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 553 ao km 593 para os trens
vazios........................
69
Grfico 24: Anlise das superelevaes para as curvas crticas do
Ramal do Paraopeba Km 593 ao km 523 para os trens
vazios........................
70
Grfico 25: Demonstrativo da extenso das curvas Crticas afetadas
por anomalias de
superelvaes.............................................................
72
Grfico 26: Demonstrativo da extenso das curvas Crticas do ncleo
de Juparan afetadas por anomalias de
superelevaes......................
73
Grfico 27: Demonstrativo da extenso das curvas com raios maiores
que 350 metros e menores que 500 metros do ncleo de Juparan
afetadas por anomalias de
superelevaes......................................................
73
Grfico 28: Demonstrativo da extenso das curvas com raios menores
que 350 metros do Ncleo de Francisco Bernardino afetadas por
anomalias de
superelevaes...........................................................
74
Grfico 29: Comparativo de Valores de Superelevao para um trem
Vazio e para um Trem Carregado do km 503 ao KM
530...............................
75
-
SUMRIO
1
INTRODUO..................................................................................................
15
2
JUSTIFICATIVA................................................................................................
18
3 FUNDAMENTAO
TERICA........................................................................
19
3.1 Determinao da Superelevao de Equilbrio
(Terica)........................ 19
3.2 Determinao da Superelevao
Prtica................................................... 22
3.3 Critrios
Empricos......................................................................................
23
3.3.1 TEV (Track Evaluation Vehicle)
..............................................................
23
3.3.2 Parmetros Medidos pelo Track
Star...................................................... 25
3.4 Marcos e dados
quilomtricos....................................................................
28
3.5 Entendendo o Sistema de Registrador de Eventos das
Locomotivas.............................................................................................
29
3.6 Anlise do Software utilizado para a Visualizao dos Canais
dos Registradores de
Eventos............................................................................
31
4
METODOLOGIA...............................................................................................
34
5 ANLISE DOS
DADOS....................................................................................
40
5.1 Trecho de Barra do Pira ao Km 64- Residncia de Volta
Redonda........ 40
5.2 Linha do Centro- Barra do Pira at
Lafaete.............................................. 42
5.3 Curvas com Raios Maiores que 350 metros e Inferiores a 500
metros da Linha do
Centro......................................................................................
48
5.4 Ferrovia do Ao- Trecho do Km 0 at
PI-07............................................... 55
5.5 Ferrovia do Ao- Trecho do PI-07 ao
PI-03................................................ 58
5.6 Linha do Centro Ramal do Paraopeba- Jeceaba- guas
Claras.............. 62
CONCLUSES E
RECOMENDAES..............................................................
71
REFERNCIAS.....................................................................................................
77
ANEXOS...............................................................................................................
78
-
15
1 INTRODUO
A superelevao em vias frreas pode ser descrita como a elevao do
trilho
externo com relao ao interno, visando equilibrar melhor os
veculos em curva.
Uma superelevao adequadamente estabelecida permite rolamento
ainda mais
suave, menores custos operacionais na manuteno da via e na
manuteno da
frota e menor consumo de combustvel. Alm disto, amplia a
segurana operacional
dificultando o descarrilamento e/ou tombamento dos veculos em
curva.
Foto 1 - Exemplo de um Veculo Rodo-Ferrovirio parado sobre a
curva do Km 337 +520 (incio da subida da Serra da Mantiqueira ) com
raio de 178 metros, superelevao de 80 mm e trens trafegando a
velocidade de 55 Km/h
-
16
Figura 1 Esquema de como varia a superelevao ao longo de uma
curva- Figura
retirada da Apostila do Curso de Geometria de Linha ministrado
pelo Prof.
Paulo Magalhes.
Portanto, encontrar o valor ideal de superelevao um problema
ferrovirio
que se reveste da maior importncia, sobretudo quando se
considera que, no caso
da malha ferroviria brasileira, mais da metade da extenso das
linhas localiza-se
em curva. Qualquer benefcio que se incorpore ao estudo da
superelevao afetar,
portanto, mais da metade da extenso de linhas das ferrovias
brasileiras. No caso da
linha do centro da MRS, que ser objeto desse estudo, esse
impacto tem a ordem
de grandeza de 68,03% da extenso total desta linha.
Por outro lado, e apesar da importncia de que se reveste esta
deciso sobre
a melhor superelevao a adotar, o ambiente operacional variou de
tal maneira nas
ferrovias, ao longo do tempo, que comum encontrar curvas com
superelevao
muito acima (ou abaixo) dos valores ideais para aquela
particular realidade. Muitos
so os descarrilamentos gerados por esse tipo de circunstncia,
como demonstram
estudos recentes do prof. Paulo Magalhes da PUC Minas, e h
indcios claros de
-
17
prejuzos to ou mais expressivos em consumo de trilhos e de
material de via, ou de
rodas e do material rodante, alm de ampliao inadequada no
consumo de
combustveis
Devido aos diversos fatores citados acima como: Descarrilamentos
gerados
por alvio de rodas na presena de valores de superelevaes
inadequados e
consumo de trilho e material de via tendo suas vidas teis
reduzidas tambm pela
presena de superelevaes inadequadas este trabalho tem o objetivo
de avaliar
melhor o ambiente operacional existente no circuito do minrio da
MRS, mapeando
velocidades reais em cada uma das curvas e aplicando essas
velocidades a
equao (frmula terica) que equilibra o veculo ferrovirio e
comparando esses
valores com o valor encontrado em campo, valor este extrado da
inspeo do Track
Star. O objetivo final do trabalho ser gerar contribuio e
subsdios a estudos
posteriores para otimizao da superelevao nesta rota. Cabe
destacar que esse
mapeamento de velocidades reais por curva tarefa essencial e de
respeitvel
complexidade e importncia (etapa decisiva dos estudos de
otimizao), por
depender tanto de inspees de campo envolvendo especialistas de
trao, como
de anlise de dados dos registradores de eventos e de anlise de
registros
atualizados de superelevao gerados pelo Track Star, alm de
outros cuidados.
-
18
2 JUSTIFICATIVA
Diversos fatores interferem na escolha da superelevao ideal para
cada
curva, muitas so as equaes e limites disponveis na literatura, e
um estudo
completo para otimizao de superelevaes requer dedicao e tempo
que
extrapolam as possibilidades desse projeto de monografia. Por
outro lado, nenhum
estudo srio sobre adequao de superelevaes ou otimizao pode
prescindir
desse mapeamento detalhado que se far sobre as reais velocidades
praticadas por
cada tipo de trem e em cada curva, e sobre os valores de
superelevao existentes
atualmente no campo.
Nesta monografia, o mapeamento de velocidades reais por curva,
proposto
como passo inaugural e decisivo para otimizao das superelevaes
em etapas
posteriores, ser obtido com uso de anlises especialmente
confiveis a partir de
registradores de eventos de locomotivas e registros de carro
controle. Pelas
expresses clssicas da Engenharia Ferroviria, pode-se observar
que a
superelevao varia com o quadrado da velocidade e que , portanto,
extremamente
sensvel s variaes nesta velocidade, razo pela qual o mapeamento
de
velocidades proposto nesse estudo questo central quando se
deseja alcanar
valores mais ajustados e realistas de superelevao. Os benefcios
oriundos do
mapeamento de velocidades se confundem, assim, com os prprios
benefcios da
otimizao final de superelevao que se pretende alcanar em fases
posteriores.
Neste sentido, pode-se entender o presente estudo como passo
fundamental
para obteno de ganhos expressivos em reduo de acidentes, consumo
de
combustveis e custos de manuteno de via e de frota no circuito
do minrio da
MRS.
-
19
3 FUNDAMENTAO TERICA
Neste captulo da monografia iremos mostrar a equao que calcula o
valor
da superelevao para o perfeito equilbrio do veculo ferrovirio em
curva bem
como mostrar uma variao desta equao a qual chamada de frmula
prtica
para o clculo da superelevao. O fato do valor da superelevao
ser
extremamente sensvel as variaes de velocidades (variando com o
quadrado da
velocidade) tende a fazer com que existam valores de
superelevaes no campo
completamente discordantes com o valor ideal ou o valor que
melhor equilibraria o
trem naquela curva; e este desequilbrio do trem tem gerado
enormes prejuzos no
sistema ferrovirio brasileiro tais como ocorrncia de
descarrilamentos, desgaste
excessivo de trilho e reduo acentuada da vida til dos materiais
de via (dormentes,
placas de apoio e grampos ). Por esse motivo temos de entender
qual a equao
que melhor equilibra o veculo ferrovirio em curva.
Posteriormente ser detalhado o sistema de funcionamento do TEV
(Track
Evaluation Vehicle) onde ser detalhado como o TEV calcula a
superelevao e
quais so os possveis erros que podem ocorrer nessa medio.
Entendido como o TEV trabalha iremos partir para o detalhamento
do
Registrador de Eventos das Locomotivas onde sero apresentados os
canais
existentes, como esse sistema calcula a velocidade da locomotiva
e qual o erro que
podem existir na aferio do valor da velocidade.
3.1 Determinao da Superelevao de Equilbrio (Terica )
Conforme citado anteriormente a superelevao em curvas inserida
com o
objetivo de anularmos os efeitos da fora centrifuga em curva,
para a determinao
desse valor pleno o qual anularia totalmente a fora centrfuga
temos de forar a
igualdade entre a componente da fora centrfuga que atua no
sentido externo da
curva e a componente do peso no sentido interno. Ambas as
componentes atuam
segundo o plano inclinado de ngulo alfa definido pela inclinao
da grade no
estabelecimento da superelevao conforme citado por Magalhes,
Paulo Curso
sobre Geometria de linha.
-
20
Figura 2 Esquema das Foras que atuam durante a insero de um
veculo
ferrovirio em curva.
Abaixo iremos demonstrar fisicamente como chegar a frmula de
clculo da
superelevao terica. Demonstrao essa retirada da apostila do
Curso sobre
Geometria de Linha, Ministrado pelo Professor Paulo B. Magalhes
na MRS.
Pela lei de Newton temos:
,.amF =
,. cc amF = (em curva)
Mas:
gmP .= ou gP
m = , e a Fora Centrfuga pode ser escrita como :
cc agPF )./(=
A acelerao centrfuga depende da velocidade v (m/s) a que uma
massa
esta sujeita e do raio R de curvatura da via e pode ser
determinada por:
-
21
R
vac
2
= resultando em : )/).(/()./(
2 RvgPagPF cc ==
Para que possamos operar com a velocidade V em Km/h devemos
fazer uma
correo de unidades j que na frmula todos os valores devem estar
na unidade
(m/s) e aferimos as velocidades dos nossos trens em Km/h.
Sendo V a velocidade do trem em Km/h e v em m/s e para a
equivalncia:
v= V/3,6
Assim:
]/)6,3/).[(/()/).(/( 222 RVgPRvgPFc ==
Adotando 2/81,9 smg =
RPVFc 127/2=
A Fora Centrfuga Fc e o Peso do veculo P so esforos que atuam
no
Centro de gravidade G do veculo e sua projeo sobre o eixo x x,
inclinado
segundo o ngulo definido pela superelevao de equilbrio, seria
:
cos.' FcFc =
senPP .' =
Mas, considerando B= distncia entre eixo de
trilhos=bitola+boleto, tem-se:
sen=S/B
O ngulo um ngulo muito pequeno (inferiores a 7 graus) para os
quais
podemos adotar: 1cos = (introduzindo erro menor que 0,8% e,
portanto, desprezvel)
Assim FcFcFc == cos.'
Para que se observe completo equilbrio de esforos preciso
garantir
'' PFc =
senPPFcFc .'' ===
Resultando em:
)/.( BSPFc =
-
22
Porm como se observou anteriormente que: RPVFc 127/2=
RBVS 127/2=
Esta expresso permite determinar a superelevao de equilbrio
(terica).
3.2 Determinao da Superelevao Prtica
Numa linha frrea nem sempre a superelevao de equilbrio (terica)
pode
ser adotada como padro de clculo para determinao da superelevao
de todas
as curvas uma vez que temos diferentes velocidades dos trens
para cada curva,
cabendo ento adotarmos uma superelevao com valor inferior a da
superelevao
terica a qual iremos chamar de superelevao prtica.
Conforme citado por Magalhes (2005) a superelevao terica
somente
pode ser adotada em sistemas onde seja possvel garantir
velocidades
perfeitamente homogneas para todos os trens em ambos os
sentidos. Porm na
prtica essa uma situao muito rara de acontecer.
Portanto, a superelevao terica facilmente calculada atravs do
emprego
da mecnica newtoniana bsica, j a determinao da superelevao
prtica, aquela
que realmente devemos adotar para cada curva extremamente
complexa de se
determinar uma vez que, se adotarmos uma superelevao com um
valor muito
elevado poderemos ter o tombamento para o lado interno das
curvas para trens
lentos ou que precisem parar e depois demarrar nessa curva.
Segundo Magalhes
(2005):
..um aspecto frequentemente negligenciado na literatura
ferroviria clssica a passagem de trens lentos por curvas muito
superelevadas acarreta indesejvel alvio de carga vertical na roda
externa guia, condio que amplia a relao L/V e a probabilidade de
descarrilamento que ser to maior quanto maior for a freqncia de
trens lentos naquela curva.
Sendo assim iremos descrever alguns critrios empricos para a
determinao
da superelevao prtica.
-
23
3.3 Critrios Empricos
So critrios que cada ferrovia adota para a sua realidade
operacional,
baseadas em experincia prticas dos seus mestres de linha e
engenheiros
ferrovirios.
Os critrios so:
Adotar para a velocidade diretriz V=(2/3).Vmx, resultando em
:
StSp 44,0=
Adotar V=(3/4).Vmx, resultando em :
StSp 56,0=
Critrio Belga: Para linhas onde predominam trens de carga
adotada
como velocidade diretriz para o clculo da superelevao a raiz
quadrada
da velocidade ponderada pelo volume de carga em cada
velocidade.
Critrio Italiano: Adota-se uma velocidade diretriz em que a
Fora
Centrfuga seja a mdia das Foras Centrfugas produzidas pelas
velocidades mxima e mnima.
StSp )3/2(= : Critrio mais comumente utilizado nas ferrovias
brasileiras,
porm deve-se ressaltar que esse critrio foi proposto para a
realidade
das Ferrovias Europias.
3.3.1 TEV (Track Evaluation Vehicle)
Para darmos prosseguimento ao estudo das superelevaes na MRS
faz-se
necessrio o entendimento do funcionamento do veculo de Inspeo
utilizado. O
motivo pelo qual temos de entender o funcionamento deste carro
de inspeo
geomtrica porque os dados de superelevaes reais existentes em
cada curva do
circuito do minrio sero extrados da Inspeo de nmero 16 realizada
pelo Track
Star.
Sendo assim neste captulo iremos explicar como esse poderoso
instrumento
de inspeo mede o valor da superelevao e qual o grau de preciso
dos dados
extrados das inspees.
-
24
O Carro Controle da MRS que comumente conhecido como Track
Star
movido por um caminho Volvo do ano de 2000, o qual possui tara
de 24,1
toneladas e peso por eixo de 9,48 toneladas no eixo dianteiro e
14,62 toneladas no
eixo traseiro. Veculo este Rodoferrovirio onde podemos nos
locomover por meio
rodovirio ou ferrovirio.
Foto 2: Foto do Veculo de Inspeo utilizado na MRS- Track Star
.
Na parte traseira desse caminho esta localizado a carroceria com
todos os
equipamentos necessrios para realizar as inspees. Dentre os
equipamentos tem
se: 2 notebooks , 1 Computador Desktop, Rgua de Bitola, Trena,
Assentos para 6
pessoas, Ar-condicionado, Geladeira ,e Armrios .
Foto 3 : Foto retirada internamente do Track Star onde se
encontram os computadores , monitores e televisores para
acompanhamento da inspeo
-
25
Aps conhecermos o que o Track Star da MRS iremos agora
conhecer
quais os parmetros de via que este instrumento mede.
3.3.2 Parmetros Medidos pelo Track Star
Os parmetros medidos pelo Track Star so :
Bitola Esttica;
Bitola Dinmica;
Curvatura;
Superelevao;
Empeno;
Alinhamento da Fila Direita;
Alinhamento da Fila Esquerda;
E para todas as inspees realizadas gerada um relatrio
impresso
chamado StripChart onde podemos conferir todos esses parmetros
medidos.
Abaixo segue um exemplo de uma folha do StripChart que entregue
para
cada Residncia de Via Permanente aps ser concluda a inspeo
daquela
Residncia de VP. Este relatrio no impresso automaticamente, o
mesmo
enviado para a sede da MRS em Juiz de Fora-MG onde este dados so
lidos pelo
software Holland Company TrackDtar 0599 e assim gerados estes
arquivos ,
impressos e posteriormente entregues Residentes e Coordenadores
de Equipes.
Dentre os 8 parmetros medidos pelo TEV a Superelevao o
parmetro
que iremos utilizar nesse estudo e por isso se faz necessrio o
entendimento de
como o TEV mede este parmetro.
O parmetro Superelevao um parmetro de Geometria de Linha e
para
esta classe (parmetros Geomtricos) o TEV utiliza para o clculo
as referncias do
Inertial Measurement Package ( IMS) conjugados com as referncias
do Topo do
Trilho.
Para melhor entendimento do TEV e de como medido a
superelevao
temos de informar que alm dos parmetros geomtricos informados
acima medidos
pelo Track Star este Carro Controle tambm faz a medio do
desgaste Lateral e
Vertical dos trilhos. Porm para a medio do desgaste de trilho
utilizado um
sistema de medio com infra-vermelho e com o auxlio de uma cmera
para melhor
-
26
acuracidade da imagem e do feixe de infra-vermelho. Este feixe
de luz infra-
vermelho situado perpendicularmente ao topo do trilho e
utilizando computadores
o sistema faz a decodificao de onde o infra-vermelho interceptou
o trilho e
decodifica isto como sendo a forma do trilho para posteriormente
calcular os
desgaste lateral e vertical. Sistema esse conhecido como Sistema
tico do Track
Star.
O Inertial Measurement Package (IMS ) conhecido como sistema
geomtrico
de aferio consiste da seguinte estrutura : 2 giroscpios de fibra
tica que medem
as taxas de toro e inclinao lateral, 2 acelermetros que medem as
aceleraes
laterais e verticais e o sinal de bordo (Signal Condition Board)
o qual contm
sistemas de armazenagem de energia , filtros e decodificadores
de canais.
Deve-se salientar que este sistema de medio das inclinaes e o
qual
utilizado para a medio da superelevao de extrema preciso j que
os
giroscpios de rotao angular possuem taxas de rotao da ordem de
100 graus
por segundo. Abaixo segue uma ilustrao de como feita a medio
desses
parmetros.
Figura 3: Ilustrao mostrando como feita a medio do sistema tico
sistema
esse que serve como base para o clculo da superelevao.
-
27
Figura 4: Ilustrao mostrando como gerado os relatrios do
TrackStar que so
entregues aos Residentes e Supervisores.
So 5 (cinco) os parmetros considerados como parmetros de
classe
geomtrica medidos pelo TEV e para o mesmo fazer a medio desses
parmetros,
so utilizados os dados de ambos os sistemas IMP/ Geomtrico e
tico. No qual o
Sistema tico responsvel por fornecer o ponto de partida da medio
ou melhor
exemplificando a base da medio enquanto que o IMP ir fornecer os
parmetros
de movimento, movimentos esses medidos pelos Giroscpios e
Acelermetros que
constituem o IMP. A nica exceo fica com o parmetro da Curvatura,
o qual um
parmetro geomtrico porm calculado atravs dos giroscpios e da
distancia
percorrida, no utilizando o sistema tico neste caso.
Exemplificando melhor o parmetro Superelevao, objetivo de nosso
estudo,
o TEV utiliza os 4 componentes do IMP (os dois giroscpios e os
dois
acelermetros) e o Sistema tico. Com isso sabe-se que a preciso
do parmetro
Superelevao extremamente precisa no apresentando erros
superiores a 2 mm
-
28
entre o valor aferido e o valor medido em campo com a utilizao
de uma rgua de
superelevao.
3.4 Marcos e dados quilomtricos
Outro importante fator a ser estudado e considerado neste estudo
so os
dados quilomtricos gerados pelo Track Star. J que para a
retirada das
superelevaes curva a curva iremos necessitar do cadastro de
curvas e tangentes,
cadastro esse feito pela antiga RFFSA e de extrema preciso e
validade, no qual
podemos encontrar os raios das curvas, quilometragem de incio e
fim de cada
curva, separadas em trecho espiral e circular, posicionamento
dos sinais e
automticos e tambm visualizado o perfil longitudinal da via
frrea, com a
indicao das rampas e declives em percentagem, bem como os pontos
de inverso
de inclinao tambm conhecidos como SAGs.
Para a marcao dos marcos quilomtricos durante a inspeo do Track
Star
pode ser utilizado dois mtodos. O primeiro mtodo consiste em
colocar o quilmetro
de incio da inspeo e fazer com que o prprio Carro Controle faa
as marcaes
dos quilmetros. Marcao esta feita em funo da distancia
percorrida, calculada
pelo hodmetro do caminho.
O segundo mtodo que o mais utilizado e recomendado por fornecer
melhor
preciso j que os quilmetros da ferrovia hoje j no contemplam
mais a extenso
de mil metros. Este fato se d devido as intervenes feitas em
vrios trechos da
ferrovia tais como a construo de variantes e onde no foram
reposicionados os
marcos quilomtricos aps essas construes.
Este segundo mtodo consiste em utilizar um dispositivo de
marcao
quilomtrica manual onde o TEV continua calculando a distncia
percorrida e
marcando os postes intermedirios ao marcos quilomtricos
inteiros. Ou seja, a
marcao dos marcos do Km 275+250, 275+500 feita pelo prprio
hodmetro do
TEV, porm os marcos dos Quilmetros 276, 277 feita manualmente
pelo condutor
do Track Star. Esta marcao feita com a utilizao de um boto onde
o condutor
ao avistar o poste de marcao quilomtrica aperta este boto
evitando que os erros
de extenso dos quilmetros sejam sobrepostos e tornando ento
praticamente
impossvel encontrar um defeito ou um ponte marcado pelo Track
Star.
-
29
Foto 4 : Esta foto mostra o teclado localizado sob o volante do
Track Star onde o condutor registra as pontes, tneis, viadutos e
marcos quilomtricos.
Na prtica a maior diferena encontrada entre a marcao quilomtrica
de um
defeito encontrado pelo Track Star com a real quilometragem de
onde o defeito
estava localizado foi de 50 metros.
3.5 Entendendo o Sistema de Registrador de Eventos das
Locomotivas
Outro elemento de fundamental importncia a ser entendido neste
estudo
sobre superelevaes o Registrador de eventos presentes nas
Locomotivas da
MRS. Faz-se necessrio o entendimento de como este mecanismo
trabalha pois
iremos extrair as reais velocidades de cada curva atravs da
anlise desse sistema.
As marcas dos Registradores de Eventos encontrados na MRS so:
Q-tron,
Pulse ou Quantum. O registrador de eventos um sistema presente
em cada
locomotiva, o qual possui vrios sensores com a funo de detectar
e gravar os
eventos que ocorrem durante a conduo do trem.
Estes eventos detectados sero gravados em cartes chamados
INPUT/OUTPUT onde aps uma viagem de uma locomotiva ou quando
solicitado
sero feitos os downloads do registrador de eventos.
-
30
O registrador de eventos tem como funo primria monitorar e
gravar os
sinais digitais e analgicos gerados pelo prprio registrador de
eventos ou pelo trem
para posteriormente serem analisados; onde um relgio em tempo
real mostra todos
os sinais gravados com uma resoluo de um dcimo de segundo.
Os dados gravados e que posteriormente podem ser analisados so
os
chamados canais de sada do registrador e para o registrador da
Marca Q-trom
existem 8 canais que podem ser analisados os quais so :
Presso Encanamento Geral;
Presso do Cilindro de Freio;
Amperagem dos Motores de Trao;
PCS Aberto- Aplicao de emergncia;
Buzina;
Posicionamento (Marcos quilomtricos);
Posio da Reversora Frente/R;
Velocidade;
Os Canais citados acima so os canais utilizados para a anlise de
conduo
do trem, anlise esta feita para verificar a conduo do
maquinista, aplicaes de
emergncias indevidas, velocidade anterior a acidentes etc.
Existem tambm outros dados gravados pelo registrador de eventos
que so:
Dia e Hora do ltimo download;
Nmero de srie do Registrador;
Dimetro da roda da Locomotiva
Freqncia do Gerador de Velocidade;
Nmero da Locomotiva;
Verso do Software do registrador;
Dentre esses canais, o canal velocidade o canal que iremos
extrair os
dados, por isso existe a necessidade de entendermos como o
registrador de eventos
calcula esta velocidade e quais os possveis erros que estamos
sujeitos.
O registrador de eventos da Q-trom calcula a velocidade da
locomotiva
baseado no sinal do sensor de velocidade. Para isto o circuito
do sinal de velocidade
conta o nmero de pulsos por segundo e calcula a velocidade no
fim de cada
segundo, utilizando para isso o dimetro da roda
especificado.
-
31
As velocidades so calculadas para uma resoluo de 1/100 km/h
(0,001km/h) e gravado para 1/10 km/h ( 0,1 km/h) conforme
mostrado abaixo.
Para Valores de 1.00 at 1.09 tem se a velocidade de 1,0 km/h,
para valores
de 1.10 km/h at 1.19 km/h tem se a velocidade de 1.1 km/h e
assim
sucessivamente.
Com isso esses erros no so significativos para as velocidades
que iremos
aferir j que para trechos onde temos a predominncia de trens
lentos com
velocidade inferiores a 15 km/h recomendado no termos
superelevaes nas
curvas. E um erro de 0.09 km/h em 15 km/h representa um erro de
0.06 % o que
totalmente desprezvel.
Outro fator utilizado no clculo do canal velocidade e que tem de
ser
analisado referente ao dimetro da roda das locomotivas uma vez
que as rodas
novas das locomotivas da MRS possuem dimetro de 40 polegadas,
porm em
funo do uso este dimetro tende a diminuir.
O fator dimetro de roda tem relevncia tambm no canal de
distncia
percorrida j que se utilizarmos para clculo uma roda com dimetro
de 40
polegadas e na prtica a mesma tiver um dimetro de 38 polegadas
ao final de 100
Quilmetros teremos uma diferena de 5 Quilmetros para o final do
percurso deste
trecho. Por este motivo foi tomado o cuidado no momento de
definirmos os valores
dos dimetros das rodas das locomotivas para que no ocorram erros
significativos
dessa natureza.
3.6 Anlise do Software utilizado para a Visualizao dos Canais
dos
Registradores de Eventos.
Para a leitura dos dados de velocidade foi utilizado o software
Wabtec- Rail
do Fabricante Wabtec- Railways Eletronics. Software este com 32
bits de memria e
criado na base operacional do Windows 95, 98 ou NT.
Para a execuo do Software necessrio um Computador pessoal
Pentium I
com 133 Mhz e 16 Mega Bits de memria RAM.
Este Software pode levar de 3 a 4 minutos para a leitura dos
dados
dependendo do tipo e fabricante do Registrador de Eventos no
qual os dados foram
carregados.
-
32
Na abertura de um determinado registro de uma viagem de uma
locomotiva
abre-se uma tela com vrias informaes tais como: Nmero de Srie
do
Registrador, Modelo do Registrador, nmero da locomotiva, dimetro
da roda da
locomotiva, Hora Inicio e Hora Final da viagem, Tempo de Viagem
e Distancia Total
percorrida.
Diante da abertura desta tela inicial temos que novamente estar
atentos ao
dimetro da roda da locomotiva que foi informado pelo registrador
de eventos e caso
o mesmo esteja incorreto temos a oportunidade de alter-lo.
Figura 5: Detalhe da Tela Inicial do Software Webtec-Rail.
Figura Retirada do
Treinamento do Software ministrado na MRS
-
33
Figura 6: A figura acima representa a visualizao dos canais do
Registrador de
eventos atravs do Software Webtec-Rail.
Conforme podemos ver na figura 6 acima os canais visualizados
nesse
momento em questo so: Valor do Ampermetro (Corrente) da
mquina,
Visualizador de Freio Dinmico e Acelerador (pontos da mquina),
ar do
encanamento geral e Velocidade da Locomotiva, Emergncia, Chave
PCR, Sentido
da Reversora, Buzina e FD Deration. Ao lado desta visualizao
grfica dos canais
podemos visualizar esses mesmos parmetros, porm de forma numrica
agora
com uma melhor preciso dos dados. E nesta parte lateral sero
visualizados os
valores onde o cursor fixo (linha preta vertical localizada na
figura 3) estiver
posicionado.
-
34
4 METODOLOGIA
A metodologia para a coleta de dados adotada nesta monografia
foi pautada
no seguinte roteiro:
1. Mapeamento preliminar das reais velocidades
O primeiro passo do trabalho e da coleta de dados consistiu numa
inspeo
detalhada do circuito do minrio envolvendo os Inspetores de trao
responsveis
por cada trecho desse circuito, dos Supervisores da Via
Permanente e Residentes;
do Gerente de Equipamentos e Trilhos Luiz Cludio Parijs e da
presena do Prof.
Paulo Magalhes.
Esta inspeo foi realizada atravs de equipamento rodoferrovirio
nos
trechos da Residncia de Francisco Bernardino, Residncia de Minas
Gerais e
Residncia de Volta Redonda para o trecho da Ferrovia do Ao foi
realizada esta
inspeo por trem tambm acompanhada pelos Inspetores de Trao e
Supervisores de Via Permanente.
O Objetivo desta inspeo foi coletar os valores da VMA
(Velocidade Mxima
Autorizada) para cada curva desse circuito bem como levantar os
valores das
velocidades que os trens circulam nessas curvas. Nessa inspeo
levantamos
tambm alguns histricos de manuteno e possveis restries de
velocidades que
temos em alguns trechos em particular.
A inspeo teve incio no dia 12 de janeiro de 2008 na sede da
Residncia de
Via Permanente de Francisco Bernardino na cidade de Juiz de Fora
e percorrendo o
trecho at o Ptio do Km 460 localizado na Cidade de Conselheiro
Lafaete.
No dia 13 de Janeiro a inspeo percorreu do Km 460 at o Terminal
do TOD
(Terminal Olhos Dgua) localizado na cidade de Belo Horizonte.
Ponto esse extremo
da Ramal de guas Claras. Durante esse dia foi percorrida toda a
extenso do
Ramal do Paraopeba.
No dia 14 de Janeiro a Inspeo teve incio no Terminal do Andaime
onde foi
dado incio ao percurso da Ferrovia do Ao- Frente Norte, foi
percorrido de rodo-
ferrovirio at o PI-07 e posteriormente seguimos num trem de
prefixo NVE 229 at
a Cidade de Bom Jardim- Ptio P2-06 da Ferrovia do Ao.
No dia 15 de Janeiro iniciamos a Inspeo no ptio do P2-06 na
cidade de
bom Jardim e Finalizamos a inspeo em Barra do Pira fechando o
circuito da
-
35
ferrovia do Ao. Neste mesmo dia foi feita a Inspeo para fechar a
Linha do Centro
iniciando em Barra do Pira no Km 108 e finalizando em Benfinca
no km 285 da
Linha do Centro, para este percurso da Linha do Centro a inspeo
tambm foi
realizada de trem com o prefixo NGA 258.
No dia 17 de janeiro para finalizar a inspeo de todo o circuito
do minrio
iniciamos a inspeo na Cidade de Barra do Pira onde foi feita a
inspeo de
rodoferrovirio para a descida de Serra do Mar e concluso da
inspeo na ponte da
Guaba que o Quilmetro 0 ( Zero ) da Linha do Centro.
Durante esta inspeo tivemos sempre a presena de um Inspetor de
trao
nos Orientando a respeito das particularidades operacionais dos
trechos. Inspetores
esse com grande experincia na conduo de trens e com vasta
experincia de
conduo nos trechos por eles acompanhados. Os inspetores que
nos
acompanharam foram: Jernimo do ncleo de Benfica percorrendo a
Linha do
Centro DE Barra do Pira at Caranda e descida da Ferrovia do Ao
de Bom Jardim
at Barra do Pira; Lincon do ncleo de Lafaete percorrendo todo o
ramal do
Paraopeba at Belo Horizonte e Frente Norte da ferrovia do Ao;
Renato Mauro
acompanhando a descida de Serra do Mar at o Porto de Guaba.
Pode-se encontrar algumas situaes de casos de valores de
superelevaes
inadequados para com a velocidade praticada. Nas fotos abaixo
iremos mostrar
algumas situaes.
Foto 5: Elevado desgaste lateral de trilho no Km 492+908 dentro
do ptio de Casa de Pedra, curva com raio de 373,5 metros e
superelevao de 65 mm encontrada no local .
-
36
Foto 6 : Achatamento do trilho interno na curva do Km 508+ 439
devido ao excesso de superelevao e a baixa velocidade que os trens
circulam na regio. Ramal Paraopeba.
Foto 7 : Curva com excesso de superelevao no ptio de Jeceaba L-1
ramal do Paraopeba onde podemos observar o elevado amassamento do
trilho interno.
-
37
2. Seleo das Amostras de registradores de Eventos das Locos
O segundo passo da coleta de dados consistiu na anlise dos
registradores
de viagem das caixas pretas dos trens de minrio onde para cada
trecho foi retirada
as velocidades por curva de uma quantidade factvel de trens,
sendo estes vazios ou
carregados dependendo do trecho analisado.
Para os trechos a Residncia de Volta Redonda, Minas Gerais no
Ramal de
Paraopeba e guas Claras foram analisados os trens carregados e
os trens vazios.
Para a Ferrovia do Ao foi analisado apenas os trens carregados
uma vez
que no temos a circulao de trens vazios nessa ferrovia. Para o
trecho da
Residncia de Francisco Bernardino foram analisados os trens
vazios.
Essa fase precisou do total apoio da Engenharia de Operaes onde
tivemos
a fundamental participao do Colaborador JOB para configurar a
posio
quilomtrica exata de caixa preta e retirando esses dados para
que com os grficos
das velocidades impressos pudssemos retirar a velocidade de cada
curva.
Para a escolha do trem que iramos retirar a velocidade
procuramos escolher
o trem cujo quadro de trao melhor representasse a atualidade da
situao na MRS
bem como dentre os trens escolhidos foi pego um trem cujo quadro
de trao no
fosse o mais comum para a MRS ou seja pegamos um trem onde no
tnhamos
sobra de potncia disponvel para que assim fosse garantido que
teramos no nosso
banco de velocidades uma situao que pode ocorrer no trecho. Ou
seja um trem
circulando com uma velocidade inferior aquela normalmente
atingida naquele
determinado trecho.
Inicialmente foi proposto analisar os dados de pelo menos 3
registros de
viagem para cada um dos 6 (seis) diferentes tipos de trem, sendo
um desses
registros para trem com locomotivas em padro normal, o segundo
para trem com
locomotivas em padro timo e o terceiro para trem com locomotivas
em padro
ruim de performance. Porm devido a dificuldade de se extrair
essas velocidades
das caixas pretas e devido ao quadro de trao da MRS ter as
mesmas
caractersticas no foi possvel conseguir essa grande
variabilidade de dados.
-
38
Figura 7: Ilustrao de como foi utilizado o Software para ser
extrado os dados das
velocidades curva a curva de todo o circuito do minrio.
3 Mapeamento das reais superelevaes existentes por curva atravs
de
anlise de registros do carro controle da MRS (TrackStar).
A fim de mostrarmos como se encontra a situao atual das
superelevaes
de cada curva da MRS retiramos dos dados gerados pela Inspeo do
carro controle
Track Star esses valores de superelevaes.
Esses dados foram retirados manualmente curva a curva do
circuito do
minrio e escolhido o valor de superelevao mais representativo
para aquele dado
segmento de curva ou para aquela dada curva.
Falamos em determinado segmento de curva, pois dependendo da
curva
analisada a mesma pode ter vrios raios e com isso ela apresentar
diferentes
valores representativos para cada segmento.
O conhecimento dos valores da superelevao de cada curva de
fundamental importncia para posteriormente a Central de
Equipamentos prever o
-
39
nmero de vezes que ser necessrio para fazer o ajuste dessas
superelevaes
bem como para prever o consumo de brita para os prximos anos por
trecho em
funo da necessidade de socaria para adequao da superelevao.
Depois de calculados a faixa de valores que poderemos ter em
cada curva
visando uma economia no desgaste de trilho, reduo no consumo de
combustvel e
preveno de alvio de rodas pode-se comparar o valor da
superelevao de campo
encontrada com a faixa de valores encontrados depois de aplicada
a frmula da
equao de superelevao terica e verificar se temos situaes em
algumas curvas
cujos valores hoje implantados em campo no possam estar nos
deixando em uma
situao frgil de um possvel descarrilamento devido ao excesso de
superelevao
para os trens lentos.
4 Construo do quadro final de velocidades por curva
Neste quadro iremos apresentar os valores de VMA (Velocidade
Mxima
Autorizada) por trecho bem como as Velocidades Predominantes
aquela que seria a
velocidade mais comum de circulao, a Velocidade Mxima atingida
naquele trecho
aquela quando temos sobra de potncia no quadro de trao e a
Velocidade Mnima
onde ocorram casos de trens com problemas de trao e locomotivas
falhando.
Estes valores foram informados pelos Inspetores de trao.
Em conjunto com esses valores iremos apresentar os dados
retirados das
caixas pretas das locomotivas e iremos informar se o trem
analisado em questo
carregado ou vazio.
Estes Quadros finais de velocidades sero apresentados como anexo
desse
trabalho de monografia.
-
40
5 ANLISE DOS DADOS
Para esta parte da monografia iremos dividir os trechos a serem
analisados
de acordo com as Residncias de Via Permanente da MRS e a linha
em questo,
Linha do Centro ou Ferrovia do Ao, para facilitar a Anlise e o
entendimento de
leitor.
No caso onde encontrarmos dentro da mesma residncia Linha de
Centro e
Ferrovia do Ao iremos analisar esses dados separadamente.
5.1 Trecho de Barra do Pira ao Km 64- Residncia de Volta
Redonda
Para este trecho em questo devido a presena da Serra do Mar
iremos
analisar as Superelevaes para as Curvas com raios Menores que
350 metros.
Uma curva considerada crtica quando esta apresenta raio menor
que 350
metros segundo os critrios da Engenharia de Via Permanente da
MRS.
Grfico 1: Trens Vazios e Curvas com Raios Inferiores a 350
metros da Serra do
Mar.
Comparao entre Superelevaes Existentes no Local e Superelevaes
Tericas para Curvas com Raios Inferiores a 350 metros entre Barra
do Pira e Km 64
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Terica Trem Vazio 1 Superelevao Terica trem Vazio
2
Superelevao Terica Trem Vazio 3 Superelevao Existente no
Local
-
41
Comparao entre Superelevaes Existentes no Local e Superelevaes
Tericas para Curvas com Raios Inferiores a 350 metros entre Barra
do Pira e Km 64-Trens Carregados
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Existente no Local trem carregado 1 trem carregado 2
trem carregado 3 trem carregado 4
O grfico acima representa em linha vermelha os valores reais
de
superelevao encontrados no campo e as linhas Azul Escuro, Azul
Claro e Verde
os valores tericos que deveriam estar nas curvas para aquela
velocidade de
circulao do trem analisado.
Para melhor visualizao foi ordenada os valores das superelevaes
reais
em ordem crescente. Analisando o grfico temos o perfeito
entendimento de que os
valores de superelevaes reais encontrados em campo esto
divergindo e muito
dos valores que realmente deveriam ser encontrados.
A residncia de Volta redonda apresenta um total de 25.375 metros
de trecho
em curvas dos quais 13.788 metros so em curvas com raios
inferiores a 350
metros, ou seja, 54,33% em curvas consideradas crticas.
Neste grfico ainda podemos observar aproximadamente 80% dos
valores de
superelevaes calculados em funo da frmula terica variando entre
30 e 60 mm.
Isso para trens Vazios.
Agora iremos analisar a situao para trens Carregados.
Grfico 2: Valores de superelevao para equilibrar os trens
carregados em curvas
com raios inferiores a 350 metros na Serra do Mar
-
42
Para o caso de trens carregados temos a variao dos valores
de
superelevaes calculados pela frmula terica entre os valores de
20 e 40 mm.
Observando o grfico fica claro a enorme variao de valores e
a
discrepncia dos valores encontrados em campo com os valores que
melhor
equilibrariam esses trens.
5.2 Linha do Centro- Barra do Pira at Lafaete
Para este trecho a primeira anlise a ser feita com relao a
verificao se
so encontrados valores de superelevaes em campo superiores aos
valores de
superelevao mxima estabelecida pela Norma ABNT que de 10 X a
Bitola da via
ou seja a superelevao mxima que podemos ter na via de 160 mm. E
para este
caso foi encontrado duas curvas que so:
Tabela 1: Curvas que apresentam valores de superelevaes em campo
superiores
aos limites de Norma
RADIUS HISTORICAL km LENGTH Superelevao no Local (m) CURVE POINT
TANGENT POINT OF CURVE
217.549 350 + -12.040 350 + 33.580 45.616 168 164.194 350 +
33.580 350 + 271.910 238.331 168
Na realidade uma curva de raio composta por isso foi mostrada
como sendo
duas curvas e onde a velocidade dos trens nessa curva de 42
km/h. Para este
caso mostrado acima precisamos de interveno imediata j que
estamos com
valores de superelevao maiores ao valor mximo estabelecido em
norma.
O prximo passo a ser analisado o caso para as curvas
consideradas
crticas pela MRS, ou seja, curvas com raios inferiores a 350
metros, onde dos 352
Quilmetros de extenso entre Barra do Pira (Km 108+222) da Linha
do Centro e C.
Lafaete (Km 462+ 278 ) tem-se 132,49 Quilmetros em curvas com
raios inferiores a
350 metros, oque representa 37,63% da extenso do trecho ou 591
curvas.
Devido a esta extenso e consequentemente a quantidade de curvas
ser
muito grande para plotarmos os dados em apenas um grfico iremos
subdividir
esses trechos igual aos ncleos de Via Permanente existentes na
MRS. O primeiro
-
43
Trecho a ser analisado o trecho de Juparan que tem inicio no km
110 +000 da L.
Centro e vai at o Ptio de Serraria Km 212+079.
Para este Trecho temos um total de 29,61 quilmetros e um total
de 133
curvas nessa situao, representando 29,02% da extenso desse
ncleo.
Grfico 3: Comparao entre os valores de superelevaes existentes e
aos valores
de equilbrio para a circulao dos trens no ncleo de Juparan.
Observando este grfico fica claro que para este ncleo temos
valores de
superelevaes de campo muito abaixo dos valores que seriam ideais
para o
equilbrio dos trens. Porm tem-se outro agravante nessa situao
que o fato da
frmula terica ter nos gerado valores acima dos valores
permitidos pela Norma da
ABNT que de 160 mm, tivemos 40 curvas com extenso total de 8,13
Quilmetros
em que o valor requerido para o equilbrio dos trens foi superior
a 160 mm. E este
um tpico caso que necessrio um aprofundamento neste estudo da
superelevao
para o Ncleo de Juparan.
Ncleo de Juparan- Curvas com raios inferiores a 350 metros
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101
106 111 116 121 126 131
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Real existente Trem Vazio 1 Trem Vazo 2
-
44
O segundo ncleo a ser analisado o ncleo de Francisco Bernardino
o qual
tem incio no Ptio de Serraria Km 212+079 e fim no Ptio de Santos
Dumont Km
324+771.
Para este trecho temos um total de 196 curvas com uma exteno de
44,17
Quilmetros representando 60,4% do trecho em curvas crticas.
Sendo que a
extenso total do trecho em curvas de 73,04 Quilmetros em
curvas.
Grfico 4: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350
metros do Ncleo de Francisco Bernardino.
Este tambm outro caso que merece ser estudado posteriormente j
que
este ncleo apresenta 35 curvas com extenso de 6,6 Quilmetros
onde os valores
recomendados para equilbrio dos trens supera o valor mximo
estabelecido por
norma.
Ncleo de Francisco Bernardino-Anlise de Superelevaes para curvas
com Raios menores que 350 metros
0
50
100
150
200
250
300
350
1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97 103 109 115 121
127 133 139 145 151 157 163 169 175 181 187 193
Curvas
Su
per
elev
a
es
Superelevaes reais Trem Vazio 1 Trem Vazio 2
-
45
Tabela 2: Curvas do Ncleo de Francisco Bernardino que apresentam
valores de
superelevaes recomendados para o equilbrio dos trens superiores
a
160 mm.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH
(m) CURVE POINT TANGENT POINT OF CURVE
159.999 240 + 815.080 241 + 70.050 224.970
175.490 215 + 941.520 216 + 107.790 165.860
213.602 240 + 691.630 240 + 793.300 101.666
259.516 302 + 230.990 302 + 536.590 305.605
192.140 241 + 648.590 241 + 725.680 77.090
190.018 241 + 727.910 241 + 904.210 176.302
188.975 241 + 961.710 241 + 1106.710 145.000
181.864 241 + 1106.710 241 + 1246.500 139.790
248.279 225 + 340.930 225 + 556.640 215.812
220.444 237 + 617.550 237 + 691.720 74.166
208.428 237 + 2947.740 240 + 145.760 174.456
227.738 241 + 1444.810 241 + 1774.730 329.924
192.140 240 + 355.270 240 + 632.760 277.486
192.140 236 + 672.470 236 + 842.620 170.148
242.163 213 + 419.600 213 + 707.510 287.916
157.081 237 + 1717.120 237 + 1932.860 215.744
240.471 244 + 200.750 244 + 337.160 136.405
243.880 241 + 1273.450 241 + 1442.770 169.319
260.499 240 + 152.000 240 + 329.620 177.617
197.944 221 + 1262.670 221 + 1356.110 93.440
193.499 241 + 431.550 241 + 502.020 70.469
281.841 241 + 502.020 241 + 625.540 123.524
242.163 245 + 733.500 245 + 918.360 184.858
239.633 295 + 621.430 295 + 871.110 249.680
214.509 237 + 1042.820 237 + 1134.670 91.851
192.140 225 + 1217.280 225 + 1418.180 200.900
186.417 241 + 80.300 241 + 243.030 162.730
192.677 221 + 1138.860 221 + 1262.670 123.809
224.032 309 + 465.610 309 + 825.530 359.920
143.655 257 + 309.390 257 + 476.190 166.796
238.802 246 + 216.030 246 + 458.340 242.310
184.915 225 + 1441.650 225 + 1554.950 113.293
238.802 225 + 1555.130 225 + 1697.690 142.560
240.471 225 + 1889.490 227 + 90.380 215.390
181.026 293 + 1038.890 293 + 1533.060 494.170
-
46
O prximo ncleo a ser analisado o Ncleo de Barbacena o qual tem
incio
no Ptio de Santos Dumont Km 324+771 e fim no Ptio de Caranda no
Km
428+000.
Para este ncleo temos um total de 208 curvas com extenso total
de 46,80
Quilmetros, representando 45,03% do trecho em curvas
crticas.
Grfico 5: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350
metros do Ncleo de Barbacena.
Neste ncleo temos um total de 6 curvas onde os valores
recomendados para
o equilbrio superam o valor mximo estabelecido por pela Norma
ABNT.
Abaixo segue a tabela com a indicao do Raio , Quilmetro Incial e
Final
dessas curvas.
Anlise de Superelevaes para curvas com Raios Inferiores a 350
metros do Ncleo de Barbacena
0
50
100
150
200
250
1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134
141 148 155 162 169 176 183 190 197 204
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevaes Reais Trem Vazio 1 Trem Vazio 2
-
47
Anlise dos Valores de Superelevao para as Curvas com Raios
Inferiores a 350 metros do Ncleo de Lafaete
0
50
100
150
200
250
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevaes Reais Trem Vazio 1 Trem Vazio 2
Tabela 3: Curvas do Ncleo de Barbacena, onde o valor recomendado
para a
superelevao de equilbrio foi superior a 160 mm.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH (m) CURVE POINT TANGENT POINT OF
CURVE
280.691 389 + 63.220 389 + 307.290 244.070
245.621 358 + 293.640 358 + 769.190 475.550
295.142 388 + 312.370 388 + 613.320 300.950
262.271 407 + 358.740 407 + 572.270 213.530
207.327 351 + 43.280 351 + 110.370 67.088
216.346 351 + 110.370 351 + 144.240 33.867
O prximo ncleo a ser analisado o ncleo de Lafaete no trecho do
Km 428
que o Ptio de Caranda at o Km 460 que a cidade de Conselheiro
Lafaete.
Neste ncleo temos 49 curvas com uma extenso de 10,78 Quilmetros
em
curvas com raios inferiores a 350 metros. Isso representa 17,38%
da extenso do
ncleo sendo contabilizado a extenso dos Ramais da Ao Minas e
Miguel Burnier.
Desse total de 49 curvas tem-se 11 curvas com uma extenso total
de 2,45
Quilmetros onde os valores de superelevaes recomendados para
equilbrio dos
trens supera o valor mximo permitido pela ABNT.
Grfico 6: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 350
metros do Ncleo de Lafaete.
-
48
5.3 Curvas com Raios Maiores que 350 metros e Inferiores a 500
metros da
Linha do Centro
Agora iremos analisar a famlia de curvas com raios maiores que
350 metros
e inferiores a 500 metros para a Linha do Centro. Iremos adotar
a mesma sequncia
e diviso dos trechos em ncleos de Via Permanente para facilitar
a anlise dos
dados.
Grfico 7: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350
metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de Juparan.
Para este trecho temos a situao de 69 curvas com essas
caractersticas
representando uma extenso total de 13,83 Quilmetros.
Como podemos observar temos 61 curvas cujos valores de
superelevaes
existentes esto bem abaixo dos valores de equilbrio. E tambm
podemos verificar
que os trens nessa regio apresentam valores de velocidades muito
prximos uma
vez que os valores de superelevaes requeridos tambm so prximos.
Isto faz
com que seja possvel um estudo posterior para otimizar os
valores de
superelevao para esta famlia de curvas.
Anlise de Superelevaes para curvas com raios maiores que 350
metros e menores que 500 metros do Ncleo de Juparan-Linha do
Centro
0
20
40
60
80
100
120
140
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Real Trem Vazio 1 Trem Vazio 2
-
49
Abaixo segue a tabela com a localizao dessas curvas para o ncleo
de
Juparan.
Tabela 4: Curvas com Raios Superiores a 350 metros e Inferiores
a 500 metros do
Ncleo de Juparan.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH
(m) CURVE POINT TANGENT POINT OF CURVE
428.289 140 + 212.710 140 + 436.760 224.050
440.450 147 + 351.880 147 + 425.800 75.920
458.402 206 + 164.320 206 + 320.060 155.740
399.779 126 + 899.880 127 + 173.770 281.090
484.223 113 + 921.200 114 + 74.820 153.628
470.959 118 + 467.674 118 + 702.884 235.206
498.257 136 + 460.450 136 + 600.710 140.260
373.712 146 + 681.260 146 + 762.850 81.590
456.670 146 + 955.920 147 + 42.610 88.450
459.370 147 + 42.610 147 + 146.060 103.450
402.670 147 + 146.060 147 + 244.910 98.850
474.206 173 + 164.130 173 + 312.300 148.178
361.913 201 + 105.440 201 + 239.120 133.680
464.595 204 + 471.590 204 + 723.690 252.100
395.185 112 + 267.750 112 + 468.940 201.188
437.967 122 + 318.020 122 + 508.660 190.640
369.695 187 + 475.160 187 + 541.070 65.910
435.195 127 + 961.770 128 + 81.260 103.190
470.959 166 + 513.250 166 + 691.100 177.850
437.967 186 + 787.470 187 + 35.540 249.760
449.415 115 + 204.500 115 + 560.630 356.132
399.779 155 + 354.200 155 + 542.220 188.020
470.959 174 + 580.400 174 + 767.250 186.845
464.595 140 + 763.710 140 + 940.500 176.790
440.774 150 + 377.370 150 + 776.900 399.536
461.478 192 + 625.560 192 + 807.320 181.760
484.223 143 + 1535.060 143 + 1829.650 294.590
446.492 125 + 452.070 125 + 853.980 401.910
354.453 140 + 636.660 140 + 759.900 123.240
435.195 166 + 714.250 166 + 986.930 272.680
461.476 168 + 973.500 169 + 139.220 147.570
477.499 111 + 239.320 111 + 403.420 164.102
361.408 142 + 521.390 142 + 729.890 208.500
356.289 167 + 515.860 167 + 963.400 447.540
404.481 201 + 432.050 201 + 736.380 304.330
404.481 147 + 856.900 148 + 210.250 358.160
494.672 157 + 1344.410 157 + 1604.110 259.700
498.257 157 + 1605.690 157 + 1799.860 194.170
458.402 128 + 443.860 128 + 658.730 214.870
-
50
435.195 175 + 60.020 175 + 297.510 237.485
377.818 200 + 315.340 200 + 594.600 279.260
397.469 119 + 575.280 119 + 811.980 236.700
354.453 120 + 100,289 120 + 182,130 82.550
416.736 120 + 187,470 120 + 302,370 114.900
360.019 155 + 861.460 156 + 104.830 280.920
440.774 172 + 268.480 172 + 480.920 212.440
474.206 111 + 436.780 111 + 715.300 278.518
395.185 119 + 2717.480 119 + 2825.160 107.680
384.148 199 + 415.130 199 + 540.970 126.140
352.636 135 + 801.500 135 + 967.100 165.600
449.796 154 + 269.820 154 + 327.370 57.553
470.959 188 + 335.580 188 + 524.810 189.219
437.967 189 + 880.990 190 + 293.600 492.610
360.019 205 + 499.240 205 + 688.140 188.900
491.140 180 + 720.400 180 + 907.810 187.410
358.145 143 + 168.270 143 + 578.120 409.850
375.754 202 + 696.230 202 + 885.920 189.690
446.497 111 + 949.820 112 + 199.790 239.968
421.848 182 + 1856.590 184 + 61.500 191.516
375.754 199 + 541.800 199 + 735.150 193.350
361.913 204 + 884.410 205 + 102.480 218.840
394.914 136 + 870.660 137 + 35.120 64.670
371.692 127 + 735.570 127 + 864.650 129.080
429.760 208 + 393.170 209 + 169.740 189.150
397.469 114 + 922.590 115 + 113.150 182.768
356.289 163 + 884.750 163 + 968.130 83.380
373.710 150 + 932.220 151 + 102.040 178.072
361.913 130 + 486.160 130 + 685.280 197.120
480.448 164 + 635.900 164 + 724.640 88.740
Agora iremos analisar o ncleo de Francisco Bernardino.
-
51
Anlise da Superelevao para curvas com raios maiores que 350
metros e menores que 500 metros para o ncleo de Francisco
Bernardino
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57 59
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Real Trem Vazio 1 trem Vazio 2
Grfico 8: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350
metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de Francisco
Bernardino.
Para este trecho temos a situao de 60 curvas com essas
caractersticas e
uma extenso total de 12,65 Quilmetros, das quais 11 curvas
apresentam valores
requeridos de superelevao bem abaixo dos valores existentes e as
demais curvas
esto apresentando valores de superelevao insuficientes para
equilibrar os trens.
Agora iremos analisar as curvas com essas caractersticas para o
ncleo de
Barbacena
-
52
Grfico 9: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350
metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de Barbacena.
Para este trecho temos um total de 65 curvas com essas
caractersticas e um
total de 11,99 Quilmetros. Neste caso podemos observar que
conforme a
superelevao existente no local vai aumentado temos os valores
necessrios para
equilibrar os trens diminuindo oque nos indica que temos de
trabalhar com a
correo geomtrica nesses locais para evitar a reduo da vida til
dos trilhos
internos dessas curvas.
Abaixo segue a tabela com a localizao dessas curvas com raios
maiores
que 350 metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de
Barbacena.
Tabela 5: Curvas do ncleo de Barbacena com raios maiores que 350
metros e
inferiores a 500 metros.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH (m) CURVE POINT TANGENT POINT OF
CURVE
464.595 392 + 842.920 392 + 987.830 144.910
361.913 395 + 810.860 396 + 9.500 199.510
484.223 427 + 470.580 427 + 668.020 197.440
361.913 382 + 423.300 382 + 621.490 198.190
Anlise da Superelevao para as curvas com raios maiores que 350
metros e menores que 500 metros para o Ncleo de Barbacena
0
20
40
60
80
100
120
140
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57 59 61 63 65
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Real Trem vazio 1 trem vazio 2
-
53
395.185 385 + 167.250 385 + 309.120 141.870
384.148 389 + 869.790 390 + 39.290 170.580
409.296 397 + 146.180 397 + 335.720 189.540
414.226 411 + 468.630 411 + 618.070 149.440
390.695 402 + 934.280 403 + 105.700 171.280
406.475 423 + 519.300 424 + 127.120 607.620
382.015 371 + 267.260 371 + 753.990 486.730
458.402 421 + 748.330 422 + 327.780 580.320
461.478 413 + 370.870 413 + 529.600 158.730
404.481 401 + 542.770 401 + 686.820 144.040
367.718 335 + 354.150 335 + 598.750 244.603
463.374 376 + 911.790 376 + 951.660 39.873
491.140 377 + 1577.660 377 + 1727.120 149.460
396.479 397 + 416.060 397 + 661.760 245.696
390.695 403 + 220.860 403 + 460.010 239.150
432.459 405 + 161.880 405 + 356.260 194.380
411.746 352 + 311.777 352 + 598.317 286.540
435.195 353 + 569.490 353 + 944.250 374.760
499.179 362 + 740.510 362 + 772.020 31.510
395.185 420 + 787.350 420 + 958.750 171.400
354.453 331 + 244.780 331 + 396.940 152.160
414.226 355 + 874.510 356 + 20.610 158.500
375.754 370 + 855.660 371 + 207.550 355.870
365.762 385 + 597.590 385 + 757.820 160.230
390.695 425 + 999.250 426 + 311.400 312.170
427.496 330 + 523.960 330 + 591.220 67.260
367.718 416 + 719.230 416 + 909.910 190.684
384.148 422 + 981.220 423 + 188.770 198.200
366.632 348 + 497.480 348 + 593.390 95.918
458.402 372 + 241.480 372 + 499.910 258.430
448.053 372 + 499.910 372 + 766.460 266.550
390.695 426 + 999.550 427 + 276.160 277.490
354.453 364 + 627.560 364 + 806.510 178.950
449.806 359 + 854.820 359 + 913.840 59.018
401.688 360 + 636.980 360 + 763.070 126.087
377.818 359 + 734.410 359 + 821.830 87.420
354.453 342 + 570.230 342 + 723.240 153.010
461.478 408 + 1539.003 408 + 1719.303 180.300
402.116 414 + 28.470 414 + 435.430 396.960
350.837 425 + 999.250 425 + 924.130 219.540
358.145 426 + 677.480 426 + 840.120 162.640
412.495 370 + 110.640 370 + 194.210 83.570
458.402 345 + 296.330 345 + 359.520 63.187
437.932 351 + 709.920 351 + 751.450 41.530
386.306 404 + 43.440 404 + 296.590 253.155
397.649 339 + 116.620 339 + 343.370 226.755
395.185 364 + 59.670 364 + 204.330 144.660
379.905 330 + 139.330 330 + 422.830 203.507
423.212 330 + 422.830 330 + 484.760 61.927
-
54
361.913 377 + 1138.760 377 + 1272.050 133.300
451.866 331 + 61.110 331 + 107.880 46.775
374.527 332 + 269.470 332 + 355.980 77.514
352.636 365 + 947.550 366 + 199.640 242.610
423.869 360 + 219.180 360 + 323.430 104.251
379.105 360 + 323.430 360 + 546.430 223.002
452.611 375 + 890.273 375 + 940.553 50.880
390.918 336 + 499.010 336 + 597.350 98.647
442.935 333 + 678.430 333 + 834.310 155.882
411.077 349 + 902.140 349 + 1001.420 99.279
392.792 328 + 115.380 328 + 179.870 64.498
482.040 374 + 623.480 374 + 665.730 42.250
Agora iremos analisar o ncleo de Lafaete para essa famlia de
curvas.
Grfico 10: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
superiores a 350
metros e inferiores a 500 metros para o Ncleo de Lafaete.
Para este trecho temos um total de 26 curvas com extenso total
de 7,00
Quilmetros.
Este trecho necessita de uma maior coleta de dados das reais
velocidades
dos trens uma vez que os valores requeridos de equilbrio para
ambos os trens esto
com grandes variaes para a mesma curva.
Anlise da Superelevao para curvas com raios maiores que 350
metros e menores que 500 metros para o Ncleo de Lafaete
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao Real Trem Vazio 1 Trem Vazio 2
-
55
5.4 Ferrovia do Ao- Trecho do Km 0 at PI-07
Iremos agora analisar os dados referentes a Ferrovia do Ao, porm
para
essa anlise devemos mudar os critrios estabelecidos uma vez que
essa ferrovia
foi projetada e construda na dcada de 60, com isso a mesma no
apresenta curva
com raios inferiores a 700 metros e rampas com inclinaes maiores
que 1%.
O trecho a ser analisado agora tem incio no Quilmetro 0 ( Zero )
no
municpio de Quatis no Rio de Janeiro e vai at o Quilmetro 195
que PI-07 trecho
esse conhecido como frente sul da Ferrovia do Ao.
O primeiro critrio a ser analisado nesse trecho as superelevaes
para
curvas com raios superiores a 2000 metros. Iremos estudar esse
caso pois devido
ao raio ser de grande magnitude essas curvas exigem superelevaes
com valores
pequenos da ordem de 05 a 20 mm ou at valores nulos de
superelevaes pois
essas curvas podem ser aproximadas para tangentes e no exigirem
superelevao
alguma.
Grfico 11: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 2000
metros para a Ferrovia do Ao
Como podemos observar no grfico acima a constatao de que as
curvas
com as caractersticas com raios maiores que 2000 metros exigem
superelevaes
muito baixas.
Anlise de Superelevaes para Curvas com Raios Maiores que 2000
metrros na Ferrovia do Ao
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao Real Trem Carregado 1 Trem Carregado 2 Trem
Carregado 3 Trem Carregado 4 trem Carregado 5
-
56
Anlise de Superelevaes para Curvas com Raios Maiores que 1000
metros e menores que 2000 metros
0
10
20
30
40
50
60
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
67 70 73 76 79 82 85 88 91
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao real Trem Carregado 1 Trem Carregado 2 Trem
Carregado 3 Trem Carregado 4 trem Carregado 5
Outro ponto importante a ser analisado que os trens nessa regio
exigem
praticamente o mesmo valor de superelevao no tendo grandes
variaes, com
isso tende a facilitar um trabalho futuro de otimizao dessas
superelevaes.
Para o caso da anlise do grfico acima fica claro que das 43
curvas
analisadas com extenso total de 33,52 Quilmetros, 32 apresentam
valores muito
elevados para essa caracterstica de curva. E isso pode estar
contribuindo para o
desgaste vertical dos trilhos internos dessas curvas, ponto esse
que pode ser
estudado num outro estudo complementar a essa monografia.
Uma recomendao para a equipe de correo geomtrica quando for
trabalhar nessas curvas de estar deixando a superelevao da curva
dessa famlia
(raios maiores que 2000 metros ) com 10 mm , pois o valor mais
comum dentre os
valores calculados para o perfeito equilbrio dos trens.
O segundo critrio que iremos analisar ou a segunda famlia de
curvas a ser
analisada so para as curvas com raios maiores que 1000 metros e
menores que
2000 metros. Esta famlia de curva tambm so consideradas como
curvas abertas
ou seja de raios grandes e consequentemente tendem a exigir
valores pequenos de
superelevaes porm um pouco maiores que o caso estudado
anteriormente que
foi para curvas com raios maiores que 2000 metros. Geralmente os
valores de
superelevao para essas curvas variam de 10 a 20 mm.
Grfico 12: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 1000
metros e menores que 2000 metros para a Ferrovia do Ao.
-
57
Como podemos observar temos 93 curvas e extenso de 72,77
Quilmetros.
Para esta famlia de curvas tambm podemos observar a semelhana de
valores
requeridos para os 5 (cinco) trens analisados nesse estudo. Essa
proximidade de
valores recomendados pelos 5 cinco (cinco) trens de grande
relevncia oque nos
mostra que podemos buscar uma otimizao dessa superelevao para
cada curva
e fazer com que a grande maioria dos trens que circulam na
ferrovia do ao estejam
perfeitamente equilibrados e com isso tende-se a termos uma
economia significativa
na vida til dos trilhos, consumo de combustvel e vida til dos
materiais de via
permanente.
A prxima famlia de curva a ser analisa so para as curvas com
raios
inferiores a 1000 metros.
Grfico 13: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
inferiores a 1000
metros para a Ferrovia do Ao.
Para esta famlia de curvas temos 88 curvas com essa
caracterstica e uma
extenso de 61,63 quilmetros. Neste caso vemos em funo da
diminuio do raio
que os valores de superelevaes tendem a aumentar a sua amplitude
e
consequentemente para os mesmos trens analisados onde nas curvas
com outras
Anlise de Superelevaes para curvas com raios inferiores a 1000
metros na Ferrovia do Ao
0
10
20
30
40
50
60
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45
47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87
Curvas
Val
ore
s de
Su
per
elev
a
es
Superelevao Real Trem carregado 1 Trem Carregado 2 Trem
Carregado 3 Trem Carregado 4 Trem Crregado 5
-
58
Anlise de Superelevao para a Ferrovia do Ao- Frente Norte para
curvas com raios maiores que 2000 metros
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao Real Superelevao trem 1 Superelevao trem 2
caractersticas de raios requeriam valores de equilbrio da
superelevao muito
prximos nesse caso isto j no acontece mais.
5.5 Ferrovia do Ao- Trecho do PI-07 ao PI-03
Agora iremos analisar o trecho compreendido entre o PI-07 e o
PI-03 tambm
conhecido como frente Norte da Ferrovia do Ao. Para a anlise
desse trecho iremos
adotar os mesmos critrios utilizados para analisar o trecho da
Ferrovia do Ao
compreendido entre o Km 0 e PI-07 e acrescentaremos alguns
critrios que foram
utilizados para anlise na Linha do Centro. Como por exemplo a
anlise para curvas
crticas ( R< 350 metros ).
O primeiro critrio a ser analisado para a famlia de curvas com
raios
superiores a 2000 metros.
Grfico 14: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores a 2000
metros para a Ferrovia do Ao-Frente Norte.
-
59
Anlise da Superelevao para Curvas com Raios Maiores que 1000
metros e menores que 2000 Metros para a Frente Norte da Ferrovia do
Ao
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
es
Superelevao Real Superelevao Trem 1 Superelevao trem 2
Como podemos observar no grfico existem 6 curvas com essas
caractersticas com uma extenso de 2,33 quilmetros das quais
todas essas curvas
apresentam uma superelevao real com valores muito mais altos do
que os valores
que os trens necessitam para serem perfeitamente equilibrados
nas curvas.
Tabela 6: Curvas da Ferrovia do Ao- Frente Norte para curvas com
Raios maiores
que 2000 metros.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH
(m) CURVE POINT
TANGENT POINT OF CURVE
2:300.000 346 + 678.266 347 + 67.395 389.13
6:000.000 342 + 99.948 342 + 343.696 243.75
2:000.000 336 + 600.486 336 + 996.978 396.49
2:000.000 297 + 382.791 297 + 985.667 602.88
2:000.000 300 + 762.897 301 + 496.919 734.02
O prximo critrio a ser analisado para a famlia de curvas com
raios
maiores que 1000 metros e menores que 2000 metros.
Grfico 15: Anlise das superelevaes para as curvas com raios
maiores que 1000
e menores que 2000 metros para a Ferrovia do Ao-Frente
Norte.
-
60
Para esta famlia de curvas temos um total de 12 curvas e com uma
extenso
de 8,0 Quilmetros. Dessas 12 curvas, 4 curvas apresentam
superelevaes reais
inferiores aos valores que necessitamos para equilibrar os trens
de acordo com a
superelevao de equilbrio ( terica ), e as outras 8 curvas
apresentam valores de
superelevao real maiores que os valores que necessitamos para
equilibrar os
trens.
Tabela 7: Curvas da Ferrovia do Ao com Raios Maiores que 1000
metros e
menores que 2000 metros.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH
(m) CURVE POINT
TANGENT POINT OF CURVE
1:000.000 345 + 427.671 345 + 672.651 244.98
1:300.000 351 + 482.883 351 + 775.885 293.00
1:400.000 298 + 686.915 298 + 959.172 272.26
1:100.000 347 + 275.756 348 + 72.388 796.63
1:402.151 353 + 142.150 353 + 472.301 330.15
1:397.875 337 + 171.323 338 + 315.353 1144.03
1:100.000 343 + 525.126 343 + 720.001 194.88
1:500.000 340 + 684.346 341 + 216.629 532.28
1:200.000 334 + 317.740 335 + 234.733 916.99
1:000.000 301 + 958.130 303 + 296.413 1338.28
1:102.125 304 + 230.796 305 + 46.262 815.47
1:250.000 299 + 59.172 300 + 189.164 1129.99
O prximo critrio a ser analisado agora para as curvas
consideradas
crticas (R < 350 metros ).
-
61
Grfico 16: Anlise das superelevaes para as curvas crticas da
Ferrovia do Ao-
Frente Norte.
Para esta famlia de curvas temos um total de 26 curvas e extenso
11,51
Quilmetros das quais 17 curvas apresentam valores de superelevao
real maiores
que os valores necessrios para equilibrar os trens de acordo com
a Superelevao
Terica e as outras 9 curvas apresentam valores de superelevao
real inferiores ao
valor requerido para o equilbrio dos trens.
Anlise da Superelevao para as Curvas Crticas da Ferrovia do Ao-
Frente Norte
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
25 26
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao Real Superelevao trem 1 Superelevao trem 2
-
62
Tabela 8: Curvas da Ferrovia do Ao-Frente Norte consideradas
crticas.
RADIUS HISTORICAL km LENGTH
(m) CURVE POINT
TANGENT POINT OF CURVE
350.000 330 + 351.661 330 + 627.608 275.95
350.000 333 + 854.483 334 + 116.911 262.43
350.000 313 + 171.813 313 + 726.311 554.50
350.000 313 + 789.822 314 + 75.822 286.00
350.000 310 + 968.765 311 + 249.271 280.51
350.000 331 + 54.962 331 + 457.469 402.51
350.000 310 + 352.306 310 + 853.423 501.12
350.000 333 + 455.647 333 + 821.063 365.42
350.000 323 + 786.356 324 + 306.356 520.00
350.000 332 + 820.820 333 + 390.187 569.37
350.000 316 + 777.194 317 + 280.323 503.13
350.000 324 469.203 325 165.381 696.18
350.000 314 + 242.254 314 + 719.659 477.40
350.000 321 + 241.536 321 + 655.079 413.54
350.000 327 + 524.220 327 + 907.419 383.20
350.000 321 + 693.055 322 + 51.096 358.04
350.000 322 + 102.547 322 + 887.077 784.53
350.000 303 + 587.589 303 + 960.682 373.09
350.000 329 + 265.327 329 + 674.627 409.30
350.000 309 + 542.896 310 + 305.777 762.88
350.000 331 + 493.569 331 + 835.500 341.93
197.669 317 + 494.870 317 + 692.539 197.67
350.000 329 + 782.726 330 + 351.661 568.93
350.000 331 + 877.482 332 + 258.942 381.46
350.000 330 + 627.608 331 + 15.032 387.42
350.000 320 + 740.529 321 + 203.643 463.11
5.6 Linha do Centro Ramal do Paraopeba- Jeceaba- guas Claras
A ltima parte da anlise do trabalho consiste em estudar as
superelevaes
existentes no Ramal do Paraopeba trecho entre Jeceaba e guas
Claras. O Ramal
do Paraopeba responsvel hoje por aproximadamente 65 % de todo
o
carregamento de minrio da MRS. Por ser um trecho de via singela
e bastante
-
63
Anlise das curvas Crticas do Km 503 ao Km 530 do Ramal do
Paraopeba
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
67 70 73 76 79 82 85 88 91 94
Curvas
Val
ore
s d
e S
up
erel
eva
o
Superelevao Real Superelevao Trem Carregado 1 Superelevao Trem
Carregado 2
sinuoso com um total de 79,38 quilmetros de extenso em curvas
oque representa
uma percentagem de 66,15% do trecho em curvas e das quais a
extenso de curvas
crticas de 68,20 quilmetros so de curvas com raios menores que
350 metros.
Esse trecho um trecho que tem-se de analisar cuidadosamente a
superelevao a
ser adotada em cada curva j que tem-se nesse trecho uma grande
quantidade de
cruzamentos entre trens vazios subindo em direo a Belo Horizonte
e trens
carregados descendo o ramal em direo a Ferrovia do Ao.
Devido a essa grande extenso de curvas, iremos dividir os ncleos
que so
Belo Vale e Brumadino em trechos de 30 quilmetros para que os
grficos a serem
plotados com as Superelevaes reais existen
