Revista dos Transportes Públicos - ANTP - Ano 30/31 - 2008 - 3º e 4º trimestres
DESENVOLVIMENTO TECNOLÓGICO
A evolução da segurança e do
controle na operação dos
sistemas metroferroviários
AN P
Conrado Grava de Souza
Diretor de Operações do Metrô de São Paulo
E-mail:[email protected]
Roque de Lázaro Rosa
Assistente de Diretoria do Metrô de São Paulo
A SEGURANÇA NA MOVIMENTAÇÃO DOS TRENS
O início da sinalização ferroviária
A sinalização ferroviária foi desenvolvida para evitar colisões durante
a movimentação de trens, pois estes, devido a sua grande massa,
muitas vezes não conseguiam parar dentro da distância do campo
visual do condutor.
Os primeiros veículos utilizados no século XVIII para transporte de
passageiros eram carruagens que se movimentavam sobre trilhos,
puxados por cavalos ou mulas. Um guia a cavalo precedia o veículo
para verificar as condições da via à frente. Ele orientava o condutor do
veículo utilizando-se de sinais de mão e braço e, sob neblina ou baixa
visibilidade, eram utilizadas bandeirolas e lanternas.
A primeira ferrovia de passageiros iniciou sua operação, na Inglaterra, no
final de 1820. Não levou muito tempo para que se percebesse a necessidade de mecanismos que pudessem prevenir a possibilidade de dois ou
mais trens trafegarem no mesmo trecho e provocarem uma colisão. Os primeiros métodos de prevenção deste tipo de situação foram criados na
Inglaterra, na década de 1830 e eram baseados na presença de policiais
nas estações, nos cruzamentos e nas junções. Os policiais utilizavam bandeirolas para sinalizar o estado do tráfego e como não se comunicavam
entre si baseavam-se em intervalos de tempo suficientes para não permitir que trens seguidores alcançassem e colidissem com os trens à frente.
Num dos métodos de sinalização utilizados à época, após a passagem
de um trem, o policial mostrava uma bandeirola vermelha (perigo)
durante 5 minutos e depois exibia uma bandeirola verde (cuidado)
durante outros 5 minutos. Então somente depois de 10 minutos da passagem de um trem era exibida uma bandeirola branca (livre). No entanto, se um trem parasse inadvertidamente após a sua passagem por um
desses pontos controlados, mas fora do campo de visão do policial, o
condutor do trem seguidor somente percebia a presença do trem à frente quando este já estivesse à vista, o que ficava comprometido nas noites escuras ou com nevoeiro. Mesmo que, naqueles tempos, os trens
fossem bem mais lentos, os freios não tinham a potência dos atuais e,
portanto, as distâncias de frenagem precisavam ser muito maiores.
O uso de bandeirolas foi logo substituído pelo de placas de sinalização à margem de via, indicando a situação presumível do tráfego à
frente. Cada ferrovia tinha seu próprio conjunto de placas, sem que
houvesse padronização. Quando a linha era tida como livre à frente, a
placa simplesmente era posicionada paralelamente à via, de forma
que o condutor do trem não tivesse a visão frontal dela.
À noite, a sinalização era feita com sinais luminosos coloridos. No início eram utilizadas lanternas manipuladas por agentes ferroviários nos
pontos de controle que logo foram substituídas por postes de sinalização. As cores utilizadas eram a vermelha representando perigo, a
verde para condução com cuidado e a branca indicando via livre.
Como as ferrovias eram em via singela e o tráfego ocorria nos dois sentidos, outras medidas de segurança adicionais tiveram de ser adotadas.
Passagem de bastão ou token
O sistema token foi desenvolvido na Inglaterra com o intuito de facilitar a movimentação segura dos trens nas ferrovias em via singela.
Quando se tratava de um trecho ferroviário simples, ou seja, sem paradas ou bifurcações entre as suas extremidades, um simples token era
suficiente. O condutor do trem que estivesse no trecho deveria possuir
o token, evitando desta forma a colisão com outro trem. O token mais
Carruagem sobre trilhos
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
usual era um bastão cilíndrico de 80 cm de comprimento por 4 cm de
diâmetro, normalmente confeccionado em madeira e possuía uma
placa metálica identificando o trecho ferroviário onde era válido. Este
método de trabalho era originalmente chamado de OES (One Engine in
Steam) mudando depois seu nome para OTW (One Train Working).
Além do bastão, eram utilizados também outros tipos de token como
os da figura:
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A aplicação deste método para linhas longas podia implicar tempos
de parada excessivamente longos para trens em espera de bastão. O
uso de um único token não se mostrava uma operação conveniente
quando, por exemplo, trens consecutivos viajavam no mesmo sentido
de tráfego. O sistema do token único migrou para outro sistema em
que, se um trem era seguido por outro, ao condutor do primeiro trem
era mostrado o token, mas não entregue. Era dada a ele uma autorização escrita, denominada bilhete (ticket), permitindo a sua entrada
no trecho ferroviário. Um segundo trem poderia então segui-lo, este
sim com a posse do token.
Tipos de token
A título de ilustração, a seguir é apresentado um procedimento que
era utilizado para a operação de um sistema de token simples:
- um único token é designado para o trecho A – B;
- no caso do token estar em posse de um agente ferroviário na locação A, isto indica que o trecho A – B encontra-se livre e que o sentido de tráfego é de A para B;
- chega um trem na locação A para ter acesso ao trecho A – B;
- o agente entrega o token para o condutor do trem, assim autorizando sua entrada no trecho A – B;
- enquanto o trem trafega pelo trecho, nenhum outro trem é autorizado a entrar nele, em qualquer sentido;
- quando o trem chega na locação B, o condutor entrega o token para
um agente e, então, o trecho torna-se livre para movimentação no
sentido B - A.
Na medida em que o tráfego nas ferrovias tornou-se mais intenso, o
sistema token foi aperfeiçoado para fazer frente aos novos desafios
desta nova situação.
O sistema token também é chamado de “passagem de bastão” ou de
“liberação por blocos”.
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
Tabela horária
Nas ferrovias americanas, no século XIX, foi criado o método de controle de movimentação de trens utilizando a tabela horária (timetable). Uma
tabela horária era estabelecida e informada a todos os condutores de
trem e a agentes das estações e de outras localidades de controle da ferrovia. Os trens somente tinham acesso a um trecho ferroviário obedecendo um horário programado e, durante o tempo em que um trem tinha
a posse do trecho, nenhum outro poderia ter acesso ao mesmo trecho.
Quando os trens se movimentavam em sentidos opostos em uma ferrovia em via singela, os encontros eram programados em locais onde
existissem vias múltiplas, permitindo, assim, a passagem segura dos
trens por vias diferentes. Estes locais, na nomenclatura ferroviária brasileira, são denominados “pátios”. Para evitar conflito, a programação
estabelecia que dois trens, movimentando-se em sentido oposto,
encontrar-se-iam em um pátio. O primeiro a chegar tinha de aguardar
a chegada do outro para então proceder sua movimentação para o
trecho seguinte. Quando um trem era seguido em comboio por um
outro, ele exibia duas bandeirolas verdes e, na sua chegada ao ponto
de encontro, dava vários toques de buzina, o que era respondido pelo
trem que estava esperando em sentido oposto. Isto, para sinalizar que
este último deveria esperar pela passagem do trem seguidor.
Pátio A
Pátio B
Trem 1
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da ferrovia, pois o tempo de posse de um trecho sempre era muito
maior que o necessário.
Com o advento do telégrafo em 1851, o sistema de tabela horária foi
aperfeiçoado, podendo as mensagens serem transmitidas antes dos
trens. O telégrafo permitiu a disseminação de alterações nas tabelas
horárias, denominadas train orders, que permitiam o cancelamento, a
reprogramação e a adição de trens. As equipes dos trens geralmente
recebiam suas ordens nas estações.
Intertravamentos
À medida que os traçados de via tornavam-se mais complexos, principalmente nas zonas de estação e de manobra de trens, e a frequência
de trens crescia, o potencial de ocorrência de acidentes aumentava
proporcionalmente. Não eram suficientes os métodos de sinalização e
regras de movimentação vigentes, pois os sinais ainda precisavam ser
operados por indivíduos que, sem comunicação, ficavam correndo
entre os sinais e pontos de controle. Havia a necessidade de centralização dos controles em cada uma dessas zonas para tornar possível
a ligação entre eles de forma a evitar sinalizações conflitantes.
As primeiras cabines de controle de sinais foram instaladas no início de
1869 e controlavam os principais sinais e pontos de controle de uma
determinada área, porém deixando sem controle a maioria dos desvios
que continuavam a ser operados por alavancas situadas nas suas proximidades. Com a passagem do tempo, mais e mais controles eram
realocados para as cabines, até a inclusão de todos. Somente os pátios
de estacionamento continuavam a ser operados local e manualmente.
Várias formas de intertravamento mecânico foram desenvolvidas para
evitar movimentos conflitantes, apesar de que cada instalação tinha
de ser customizada para atender os requisitos locais.
Trem 2
O sistema de tabela horária tinha diversas desvantagens. Uma delas
era a incerteza de a via à frente encontrar-se efetivamente livre. As
tabelas horárias eram elaboradas de tal forma que os intervalos programados entre os trens fossem suficientes para garantir que, em
caso de falha de um trem que implicasse a sua parada na via ou sua
movimentação com baixo desempenho, houvesse tempo suficiente
para que alguém da tripulação do trem caminhasse até uma distância
segura para ali fixar um sinal indicando a existência de trem parado ou
com baixo desempenho à frente. Outra desvantagem era a impossibilidade de alteração das tabelas horárias, pois a comunicação ao longo
da ferrovia ocorria na velocidade dos próprios trens. Considerando a
existência de atrasos e paradas não programados de trens por motivo de falha, as tabelas horárias promoviam uma operação ineficiente
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Comunicações
Com o crescimento da velocidade e da frequência dos trens, os acidentes também ocorriam mais frequentemente, geralmente em decorrência de uma parada não programada de um trem, ocasionando colisão em sua traseira. Tornou-se necessário um método rápido de
transmissão de mensagens entre os pontos de controle para que os
trens seguidores pudessem ser advertidos a respeito de obstruções à
frente, em tempo de evitar colisões.
Em 1837, foi implantado o primeiro sistema de comunicação por fio
que evoluiu para o telégrafo e passou a ser utilizado, tanto para a
comunicação das condições da ferrovia, como para a transmissão de
qualquer tipo de mensagem.
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE CONTROLE DE TRENS
Primeira geração
A primeira geração dos sistemas de controle ferroviário foi caracterizada por dispositivos mecânicos e eletromecânicos que desempenhavam funções simples, tais como controle de sinais e de chaves
individuais, evoluindo para os sistemas de sinalização que centralizavam as operações das zonas de manobra em cabines de controle.
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Nas zonas de manobra, os antigos painéis de controle eletromecânicos foram substituídos por mesas de controle que funcionavam com
lógica de contatos (relés). As antigas alavancas foram substituídas por
botões de comando e de indicação. Nas vias de manobra, as chaves
de desvio e os sinais eram comandados à distância a partir dessas
mesas de controle. Era o advento do Comando de Tráfego Centralizado - CTC, que era utilizado para controle das rotas e sinais nessas
zonas de manobra e era munido de uma lógica eletrônica de interface com os dispositivos de via para garantir o intertravamento seguro
entre as posições das chaves, das rotas e dos sinais.
Para os centros de controle foram desenvolvidos os sistemas de código, constituídos de armários de dispositivos eletrônicos que funcionavam com lógica de relés, recebendo informações de estado da sinalização da via, exibindo-as em painéis e mesas de controle e
difundindo os comandos do centro para a sinalização de via e para as
estações, visando a organização do tráfego da rede ferroviária.
Cabines e painel de controle da sinalização.
A segurança da movimentação dos trens entre zonas de manobra,
bem como o desempenho operacional do serviço ferroviário eram
regidos pelas técnicas de liberação por blocos e por tabelas horárias. A comunicação na rede ferroviária foi feita inicialmente por
meio do telégrafo e depois por telefone e telex. Estes sistemas de
comunicação também possibilitaram a obtenção de um certo nível
de centralização.
Segunda geração
A segunda geração dos sistemas de controle ferroviário surgiu na
década de 1960, com a utilização de dispositivos eletrônicos que,
além de oferecer substancial economia de espaço, também ofereciam
processamento de funções mais complexas. Além dos controles de
sinais e de chaves de desvio, foram desenvolvidos novos mecanismos de segurança e de apoio à operação, sendo o principal a criação
do circuito de via que permitia a localização e o rastreamento dos
trens entre estações e zonas de manobra.
Nesta fase, os sistemas de comunicação passaram a transmitir informações mais complexas via cabo e a comunicação de voz via radio
incluiu o condutor do trem na rede de comunicação.
Os centros de controle passaram a abranger toda a ferrovia. Nesses
centros podia-se visualizar o estado de toda a rede, inclusive a localização e a identificação de trens, as posições das chaves de desvio
e os estados em que se encontravam os sinais.
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Numa última fase desta geração, os sistemas de código dos centros
de controle foram substituídos por computadores digitais, denominados minicomputadores em contraposição aos computadores de grande porte. A grande vantagem desta evolução foi o significativo
aumento na capacidade de processamento, pois os softwares dos
computadores digitais ofereciam potencial de processamento significativamente superior e flexível quando comparados aos sistemas
baseados em lógica de relés. Os sistemas centrais puderam então
operar funções muito mais sofisticadas e complexas que aquelas dos
sistemas de código, dada a flexibilidade dos softwares de programação utilizados. Nos metrôs, este salto tecnológico ainda possibilitou a
implementação de funções muito mais sofisticadas, como as de regulação automática do tráfego de trens, e outras de automação de funções de operação dos trens nas estações e nas vias. Ainda nos
metrôs, os centros de controle passaram a operar funções de monitoramento e controle dos sistemas de alimentação elétrica, de telecomunicações e de outros sistemas auxiliares.
Terceira geração
A terceira geração de sistemas de controle de trens surgiu na década
de 1980 com a difusão dos microcomputadores.
O primeiro salto significativo foi nos sistemas de transmissão de
dados que passaram para processamento com lógica microprocessada, com aumento significativo de inteligência e de capacidade de processamento. A segunda grande evolução foi a dos sistemas de sinalização, para os quais foi desenvolvida uma nova tecnologia de
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
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segurança, baseada em microprocessadores em substituição à lógica
dos então “insubstituíveis” relés vitais.
Com a evolução, o barateamento e a difusão dos microcomputadores, os sistemas de controle trilharam um caminho de rápido aumento na capacidade de processamento e no desenvolvimento de linguagens de programação mais apropriadas às suas necessidades,
tornando-se muito mais eficientes.
Quarta geração
Esta é a fase atual da tecnologia dos sistemas de controle. Ela se
caracteriza por muitos fatores decorrentes da evolução da ciência da
computação e da comunicação.
No campo da comunicação, a transmissão por meio de fibras óticas
e a comunicação sem fio potencializaram a rapidez e o volume das
transmissões. Para a transmissão de informação, os dados, as imagens e os sons são tratados da mesma forma e transmitidos simultaneamente e digitalmente pelos mesmos canais.
No campo computacional, a miniaturização dos componentes, o crescimento descomunal da capacidade de armazenamento e da rapidez
de processamento trouxeram benefícios inestimáveis ao desenvolvimento de sistemas de controle. As interfaces com os processos controlados também sofreram evoluções significativas com a criação de
sensores e atuadores muito mais precisos, confiáveis e potentes.
Outro grande avanço foi no campo do software, com a utilização de
linguagens formais mais amigáveis e programadas em ambientes de
sistemas operacionais e de software de apoio que se apresentam
como produtos genéricos do mercado e, portanto, mais testados,
conhecidos e utilizados.
Em todos esses aspectos - o computacional, o ambiente de programação e a comunicação -, um outro grande salto foi o da confiabilidade e o da segurança da informação. Isto permite atualmente a
aquisição de sistemas de sinalização tão seguros ou mais que os
tradicionais, utilizando-se de comunicação de dados wireless (sem
fio) de alta confiabilidade e segurança, transformando os métodos
de controle discreto em métodos de controle contínuo e, assim,
melhorando o desempenho operacional mantendo-se o mesmo nível
de segurança.
CONCEITOS BÁSICOS DE CONTROLE AUTOMÁTICO DE TRENS
Nas ferrovias urbanas de transporte de passageiros, compreendendo
os metrôs, os trens metropolitanos e os metrôs leves, os sistemas de
controle estão organizados conforme a seguinte hierarquia:
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Automatic Train Protection – ATP (proteção automática de trens)
O ATP é o sistema de segurança da movimentação dos trens. Usualmente, os componentes deste sistema estão localizados na via ferroviária e nas salas técnicas das estações de passageiros. O sistema
ATP tem por finalidades:
- prevenir ou impedir a ocorrência de colisões frontal, traseira e lateral entre trens em circulação nas vias ferroviárias;
- prevenir ou impedir a ultrapassagem de sinal vermelho pelos
trens, seja ele um sinal físico localizado à margem de via, ou virtual, percebido pelo trem por meio de informações transmitidas
por equipamentos de via, com ou sem visualização na cabine de
condução;
- prevenir ou impedir a ultrapassagem, pelos trens, das velocidades
de segurança impostas pelos limites de velocidade civil da via, pelas
condições de tráfego ou pelos estados operacionais das zonas de
manobra.
Automatic Train Operation – ATO (operação automática de
trens)
O ATO compreende um conjunto de funções locais relacionadas à
operação dos trens que não envolvam aspectos de segurança. As
funcionalidades inerentes ao ATO podem incluir:
- a identificação dos trens, quando de sua entrada em operação
comercial, com a finalidade de viabilizar a comunicação terra-trem e
o seu rastreamento pelo centro de controle da linha ou por postos
de controle local;
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
- o despacho dos trens dos terminais das linhas em conformidade
com horários, eventos ou outros critérios estabelecidos pelo centro
de controle da linha ou por postos de controle local;
- o controle do desempenho da movimentação dos trens nas áreas
interestações, atuando sobre a sua aceleração, velocidade e frenagem em resposta às imposições de desempenho estabelecidas pelo
centro de controle da linha ou por postos de controle local;
- o controle do processo de parada dos trens nas estações, assegurando perfis de parada suave e posicionamento dos trens em locais
exatos e alinhados às plataformas das estações;
- o controle automático de abertura das portas dos trens e das portas
de plataforma nas estações;
- o controle automático ou manual de fechamento das portas dos
trens nas estações, garantindo o tempo adequado de permanência
com as portas abertas para a entrada e saída dos passageiros, em
função de parâmetros estabelecidos pelo centro de controle da linha
ou postos de controle local.
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OPERAÇÃO DOS TRENS – NÍVEIS DE AUTOMAÇÃO
Um trabalho realizado pela União Internacional de Transportes Públicos - UITP, publicado em 2007, descreve os níveis de automação na
operação de trens. Neste item e no próximo, estão sumarizadas as
principais conclusões do estudo.
O quadro, a seguir, detalha os diversos níveis de automação:
Automatic Train Supervision – ATS (supervisão automática de trens)
O ATS é a inteligência central do sistema de supervisão e controle. Ele
é responsável pelo cumprimento do programa de tráfego da rede ferroviária. É o sistema que controla a movimentação do conjunto de
trens de forma organizada, visando uma oferta que atenda à demanda
de passageiros ao longo do dia. Suas funcionalidades podem incluir:
- o controle da colocação de trens em serviço, a partir dos pátios de
estacionamento, dos terminais e de outras localidades da linha, em
conformidade com os programas de oferta;
- o controle das partidas dos trens dos terminais, após manobra de
retorno, em conformidade com os programas de oferta;
- controle das rotas de entrada dos trens nos terminais da linha e nos
pátios de estacionamento, visando a otimização das manobras e a
minimização de conflitos entre os trens;
- regulação do tráfego dos trens na linha, em conformidade com programas de oferta que estabelecem os parâmetros de partida dos terminais, o desempenho e os tempos de parada nas estações.
- regulação do tráfego de trens na rede, em conformidade com programas de oferta globais que consolidam a transferência de trens de
uma linha para outra, quando certos serviços abrangerem duas ou
mais linhas;
- regulação do tráfego de trens na rede, em conformidade com programas de oferta, construídos em função das demandas de transferência de passageiros entre linhas independentes.
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Nível 1 – ATP com condutor
A operação de trem em nível 1 é aquela em que o trem é conduzido
por um condutor, mas tem seu desempenho limitado pelas condições
de segurança impostas pelo ATP. Neste nível, o trem pode ou não ser
equipado com mecanismos de atuação que respondam automaticamente aos estímulos recebidos do equipamento ATP da via.
Na operação de um trem em nível 1:
- o condutor é responsável pela operação do trem, observando as
condições da via para uma movimentação segura;
- o sistema ATP indica ao condutor as condições seguras de operação do trem por meio de sinais de via e/ou de informações na própria cabine de condução;
- o condutor comanda a partida segura do trem nas estações, incluindo o fechamento das portas.
Em alguns sistemas, os condicionantes de segurança são simplesmente as indicações de sinais localizados à margem de via, perten90
A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
centes ao ATP, que devem ser respeitados pelo condutor, nada havendo que impeça a violação desses condicionantes.
Em outros sistemas, porém, o ATP reside tanto na via quanto no próprio trem, quando então os condicionantes de segurança são respondidos automaticamente pelo próprio trem.
Nível 2 – ATP e ATO com condutor
O segundo nível de automação da operação de trem incorpora o primeiro nível e acrescenta funções automáticas não relacionadas à segurança.
Em um trem operado no nível 2:
- o condutor é responsável pela operação do trem, observando as
condições da via para uma movimentação segura, como no nível 1;
- o sistema ATP supervisiona continuamente os comandos do condutor, limitando automaticamente a sua ação dentro de condições
seguras de operação do trem;
- o condutor, com apoio do pessoal operacional de terra, comanda a
partida segura do trem da estação;
- a abertura e o fechamento das portas são geralmente automáticas e
em alguns casos o fechamento das portas pode ter interferência do
condutor.
Nível 3 – Condução sem condutor – DTO (Driverless Train Operation)
O nível 3 de automação na operação de trens é caracterizado pela
ausência de condutor no trem. Em operação DTO:
- o trem se movimenta, para, abre e fecha portas automaticamente;
- é prevista a presença no trem de um empregado operacional (atendente) que pode assumir a operação do veículo quando necessário
e prestar assistência aos passageiros;
- a partida segura do trem de uma estação é automática, podendo ter
apoio de pessoal operacional.
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- no sistema UTO, os trens (funcionamento e passageiros) são monitorados pelo centro de controle operacional da linha;
- os trens com UTO possuem recursos de comunicação entre os passageiros e o centro de controle operacional;
- em certas situações de emergência, tais como descarrilamento e
detecção de fumaça ou fogo, é necessária a intervenção de pessoal
operacional de estação.
BENEFÍCIOS DA OPERAÇÃO DE TRENS NOS NÍVEIS 3 E 4
Os níveis 3 e 4 oferecem vantagens significativas em relação aos
outros níveis. O estudo da UITP ressalta um elenco de benefícios que
a operação nestes dois níveis traz para os usuários, para a própria
empresa operadora do transporte e inclusive para as autoridades
financiadoras dos empreendimentos de implantação de sistemas
automáticos nesses níveis.
Benefícios para os usuários
Maior velocidade e menor tempo de viagem
Nos sistemas DTO e UTO os trens são totalmente controlados por
computador, que utilizam algoritmos avançados de controle, otimizando o desempenho da movimentação dos trens através de aplicação
de perfis ótimos de aceleração, velocidade e frenagem e, como resultado, conseguindo menores tempos de percurso entre estações.
Nas redes onde adicionalmente são implantadas portas de plataforma, estes sistemas atuam de forma a obter o máximo de eficiência
nas operações de embarque e desembarque nas estações, implicando os menores tempos de parada para atendimento da demanda existente.
Uma vez que os tempos de percurso são mais rápidos e os tempos
de parada são menores, o uso de sistemas UTO e DTO promovem
viagens mais rápidas.
Nível 4 – Operação desatendida - UTO (Unattended Train Operation)
Menores intervalos entre trens e menor tempo de espera
A diferença deste nível de automatismo na operação de um trem com
relação ao DTO é que:
- o trem movimenta-se automaticamente, sem condutor e sem qualquer outro tipo de atendimento direto em seu interior;
- a partida segura do trem de uma estação é totalmente automática,
suportada por portas de plataforma;
- o sistema UTO detecta e gerencia situações de perigo e de emergência;
Outra grande vantagem dos sistemas de controle de trens sem condutor é que os intervalos entre trens tornam-se menores e, consequentemente, os tempos de espera nas estações também serão menores.
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Isto se deve às seguintes características:
- nesses sistemas, as manobras nos terminais são mais rápidas, pois são
automáticas, o que minimiza a interferência causada pela operação de
troca de cabines de comando, realizada por um ou dois condutores;
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
- tempos de percurso entre estações, tempos de parada nas plataformas e tempos de manobra mais rápidos implicam voltas também
mais rápidas:
Duração = ∑ tempos de percurso + ∑ tempos de parada + ∑ tempos de
da volta
entre estações
nas estações
manobra nos terminais
Duração da volta
Intervalo =
Número de trens
Portanto:
Menor duração da volta → intervalo menor → maior oferta
Melhor segurança pública e operacional
Os sistemas UTO e DTO são projetados para oferecer melhor segurança pública e operacional, pois são equipados com:
- monitoração visual dos interiores dos trens pelo centro de controle
operacional;
- comunicação visual e de áudio nos interiores dos trens, para veiculação de mensagens audiovisuais aos passageiros;
- recurso para comunicação dos passageiros com o centro de controle operacional;
- portas de plataforma para assegurar a segurança do embarque e
desembarque de passageiros;
- trens fabricados com tecnologia de alta confiabilidade, oferecendo
menor risco de ocorrência de defeitos e maior disponibilidade para
a operação.
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Maior confiabilidade e baixo índice de paradas do sistema
Os trens UTO e DTO são fabricados para oferecer maior confiabilidade e
disponibilidade em relação aos dos sistemas convencionais e desta forma:
Redução dos tempos de
trem fora de serviço
→
melhor qualidade +
do serviço
menores custos
de manutenção
Maior segurança operacional
A maior causa de acidentes nas ferrovias urbanas é o erro humano.
Não havendo necessidade do condutor, a operação do trem ocorre
com menor risco de acidentes devido à remoção do risco humano.
Eficiência global da organização
Nas ferrovias onde este tipo de sistema foi implantado, verificou-se
uma grande oportunidade de aperfeiçoamento dos processos internos da empresa em decorrência dos benefícios que podem ser obtidos dessa nova tecnologia.
Mudança de perfil do empregado
Viagem mais rápida → menor intervalo → maior vazão → melhor conforto
Também foi verificado nas ferrovias com UTO ou DTO que os empregados de operação se apresentam com melhor qualificação profissional, pois:
- estes sistemas implicam no desaparecimento da atividade rotineira
e cansativa de operação de trem;
- o perfil do pessoal operativo fica muito mais voltado à assistência ao
usuário;
- acumulam mais conhecimentos do funcionamento dos equipamentos para o restabelecimento operacional.
Equipe operacional mais voltada à assistência ao usuário
Benefícios para as autoridades financiadoras
Outra vantagem aos passageiros é que o perfil do empregado é voltado ao usuário, seja ele lotado no centro de controle operacional, nas
estações ou no próprio trem no papel de assistente.
Investimentos
Melhor conforto durante os picos de demanda
Os trens com tecnologia UTO e DTO oferecem maior conforto nas viagens aos passageiros, pois:
Benefícios para a empresa operadora de transporte
Gestão operacional flexível
O primeiro grande benefício para a empresa que se utiliza de sistemas UTO
e DTO é que ela passa a trabalhar com uma oferta adaptável à demanda
devido a uma melhor utilização dos trens nos picos e nos horários vale.
Outro benefício é que, utilizando equipamento de alta confiabilidade,
a empresa reduz sua necessidade de provimento de reserva operacional, implicando aumento da janela para manutenção dos trens.
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Quando uma empresa implanta um sistema UTO ou DTO, o custo de
investimento adicional para novos sistemas é marginal se comparado
ao dos sistemas tradicionais.
A experiência das ferrovias que migraram para sistemas DTO ou UTO
mostrou que a transformação de linhas convencionais para níveis 3 e
4, incluindo a reforma de trens e da sinalização, tem um retorno do
investimento previsto para 10 anos.
Finalmente, considerando-se que os equipamentos UTO e DTO apresentam maior confiabilidade, isto implica a necessidade de uma frota de reserva menor e, consequentemente, menor o investimento neste quesito.
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Custos operacionais
EVOLUÇÃO TECNOLÓGICA DA SINALIZAÇÃO - CBTC
Os sistemas UTO e DTO oferecem menores custos operacionais, pois:
- a alta confiabilidade dos trens tem menores custos de manutenção;
- a eficiência da operação dos trens tem menores custos de consumo
de energia.
Paralelamente à evolução dos sistemas de operação de trens para as
tecnologias DTO e UTO, os sistemas de sinalização dos metrôs estão
passando por uma migração tecnológica bastante importante. A tecnologia do bloco fixo que se utiliza de circuitos de via para detecção
e transmissão de códigos de velocidade evoluiu para a nova tecnologia de sinalização de bloco móvel, baseada em comunicação de
dados por rádio de alta confiabilidade e segurança, o Communication
Based Train Control - CBTC.
Verificou-se que o custo de operação dos trens em ferrovias que utilizam sistemas UTO e DTO é aproximadamente a metade do custo de
operação dos trens com sistemas convencionais.
PORTAS DE PLATAFORMA
A maioria dos metrôs que utiliza sistemas de operação de trens nos
níveis 3 e 4 também instalou portas de plataforma em algumas, ou em
todas as suas estações. Nesses metrôs verificaram-se vantagens
decorrentes das portas de plataforma:
- melhora significativa da segurança dos usuários durante as operações de embarque e de desembarque nas estações;
- ausência de suicídios nas estações;
- eliminação de invasões das vias e dos túneis por pessoal não credenciado;
- sensível diminuição da quantidade de sujeira nas vias;
- eliminação de queda de objetos nas vias;
- percepção pelo público de melhor segurança pública nas plataformas das estações;
- grande utilidade na compartimentação de focos de incêndio.
Rennes – Linha 1
Em um sistema de sinalização com bloco fixo os controles da movimentação segura de um trem são aplicados de forma discreta, pois
a posição de um trem apresenta a imprecisão de um circuito de via.
Além disso, um código de velocidade é aplicado a cada circuito de
via inteiro. Desta forma, um trem que esteja em vias de desocupar
um circuito de via é visto pela sinalização como ocupando dois circuitos sucessivos.
Nos sistemas de sinalização com bloco móvel, a posição do trem é
controlada de forma contínua, ou seja, precisa.
Hong Kong – Disneyland Resort
Comparando estas duas tecnologias, o CBTC apresenta vantagens
significativas em relação à de bloco fixo. Uma primeira e importante
vantagem reside no fato de que, nos sistemas CBTC, parte dos problemas operacionais desaparecem, enquanto merece destaque, tam95
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A evolução da segurança e do controle na operação dos sistemas metroferroviários
bém, o fim dos problemas de “falsa ocupação” tão prejudiciais ao
desempenho das linhas metroviárias.
Nos sistemas CBTC, um trem pode se manter, de forma segura, a uma
distância bem menor dos trens à frente, o que implica menores intervalos entre trens e consequentemente maior oferta.
O controle contínuo da movimentação dos trens permite que os
comandos de aceleração, manutenção de velocidade e de frenagem
possam ser aplicados de forma contínua podendo ser empregados
algoritmos mais sofisticados de comando de tração, voltados à otimização do movimento dos trens. Esta inteligência pode ser usada para
melhorar o desempenho, minimizar o consumo de energia e mitigar os
esforços aplicados ao material rodante. Desta forma sistemas CBTC
propiciam menores consumos de energia de tração e menores custos
de manutenção de material rodante.
A operação de trens com sistema CBTC, aliada à operação automática nas regiões de manobra, de despacho e de recolhimento de trens,
implica uma redução importante nos custos operacionais, pois além
de se beneficiar das vantagens do CBTC, esta operação prescinde da
presença de condutores para realizá-la.
Aproveitando-se da sofisticação tecnológica e da segurança oferecida pelos sistemas computarizados e pelos sistemas de comunicação
modernos, os sistemas CBTC são projetados para oferecer maior
confiabilidade que os sistemas de sinalização com blocos fixos.
Finalmente cabe ressaltar que todos os sistemas CBTC disponíveis no
mercado estão preparados para aceitar a operação de trens nos níveis
3 e 4, ou seja, sem a presença de condutor.
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