MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGAS
CONRADO NUNES
UTILIZAÇÃO DE MÉTODOS DE ANÁLISE DE FALHAS EM UM SISTEMA DE
SINALIZAÇÃO FERROVIÁRIA
Rio de Janeiro
2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CONRADO NUNES
UTILIZAÇÃO DE MÉTODOS DE ANÁLISE DE FALHAS EM UM
SISTEMA DE SINALIZAÇÃO FERROVIÁRIA
Monografia apresentada ao Curso de Especialização
em Transporte Ferroviário de Cargas do Instituto Militar
de Engenharia, como requisito parcial para o título de
Especialista em Transporte Ferroviário de Cargas.
Tutor: Eng. Edson Rabelo de Morais
Orientador: Eng. Dr. Marcelo Prado Sucena
Rio de Janeiro
2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CONRADO NUNES
UTILIZAÇAO DE MÉTODOS DE ANÁLISE DE FALHAS EM UM
SISTEMA DE SINALIZAÇÃO FERROVIÁRIA
Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de
Cargas do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para o título de
Especialista em Transporte Ferroviário de Cargas.
Tutor: Eng. Edson Rabelo de Morais
Orientador: Eng. Dr. Marcelo Prado Sucena
Aprovada em 29 de junho de 2012 pela seguinte Banca Examinadora:
_______________________________________________________________
Eng. Edson Rabelo de Morais – Tutor da Empresa
_______________________________________________________________
Eng. Dr. Marcelo Prado Sucena – Orientador do IME
_______________________________________________________________
Eng. Dr. Luiz Antônio Silveira Lopes - Avaliador
_______________________________________________________________
M.Sc Glaudson Bastos - Avaliadora
Rio de Janeiro
2012
A meus pais, José e Suzete, pela educação e base
sólida para alcançar vôos mais altos.
Agradecimentos
A meus pais, José e Suzete, por todo o apoio, educação e base sólidas para
a minha formação pessoal, acadêmica e profissional.
A minha namorada, Ana Carolina, pelo apoio e compreensão anteriormente e
durante essa etapa da minha vida.
A Christian Reis, em nome da MRS, pela oportunidade de realizar esse curso
de especialização e de desenvolver o presente trabalho.
A Edson Rabelo, pela tutoria neste trabalho e, principalmente, no dia-a-dia
dentro da empresa.
A Marcelo Sucena, pela orientação do trabalho, apesar dos contratempos
durante o desenvolvimento.
Ao Instituto Militar de Engenharia, que em parceria com a MRS Logística,
tornaram possível este curso e, por consquência, este trabalho.
Aos demais colaboradores da MRS que muito contribuíram com o
desenvolvimento deste trabalho.
Resumo
NUNES, Conrado. Utilização de Métodos de Análise de Falhas em um Sistema de
Sinalização Ferroviária. 2012. Monografia (Pós-Graduação) – Especialização em
Transporte Ferroviário de Cargas, Departamento de Engenharia de Transportes,
Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, 2012.
A sinalização ferroviária é de extrema importância para a segurança e
eficiência operacionais. Com o crescimento da demanda na MRS Logística S.A.,
concessionária ferroviária de carga brasileira, viu-se a necessidade de se utilizar um
novo conceito de controle de tráfego, o CBTC, sigla em inglês para Controle de
Tráfego Baseado em Comunicações. O novo conceito, dentre outras coisas, requer
um sistema de sinalização eletrônico e moderno.
A instalação de um novo sistema de sinalização requer preocupações com a
disseminação do conhecimento, principalmente aos colaboradores ligados à
manutenção, de forma a reduzir os tempos de manutenção corretiva e seus
impactos na operação ferroviária.
Assim, este trabalho tem como objetivo elaborar um sistema teórico de
sinalização, eleger um subsistema crítico dentro dele, utilizando uma metodologia
baseada em FMEA, e estudar profundamente o subsistema escolhido de forma a
elaborar árvores de falhas do mesmo.
Ao fim, descobre-se que o subsistema de detecção de presença de veículos é
mais crítico, que é onde a empresa deve focar seus esforços quando o assunto é
sinalização. Além disso, a elaboração das árvores de falhas permite a disseminação
do conhecimento sobre o sistema em implantação.
Palavras-chave: Ferrovia, Sinalização Ferroviária, Análise de Falhas, Criticidade,
FMEA, Árvores de Falhas, FTA.
Abstract
NUNES, Conrado. Utilização de Métodos de Análise de Falhas em um Sistema de
Sinalização Ferroviária. 2012. Monografia (Pós-Graduação) – Especialização em
Transporte Ferroviário de Cargas, Departamento de Engenharia de Transportes,
Instituto Militar de Engenharia, Rio de Janeiro, 2012.
Railroad signaling has extreme significance to both operational safety and
efficiency. As the demand for transportation grows at MRS Logística S.A, brazilian
cargo railroad concessionaire, the need for a new concept in traffic control has
arised, CBTC, Communications-Based Train Control. The new concept, among other
things, requires an electronic and modern signaling system.
A new signaling system installation requires concerning about knowledge
dissemination, mainly to those whose work are linked to maintenance, in a way that
corrective maintenance times and their impact in railroad operation are reduced.
Thus, this paper objectives to elaborate a theoretical signaling system, to elect
a critical subsystem inside it, using a methodology based on FMEA, and to deeply
study the chosen subsystem in order to elaborate fault trees from it.
In the end, it is found that the vehicle presence detection subsystem is the
most critical, which is where the company shall focus its efforts in matters of railroad
signaling. Besides, the fault trees elaboration allows the knowledge dissemination
over the system that is being deployed.
Key-words: Railroad, Railroad Signaling, Fault Analysis, Criticity, FMEA, Fault Tree,
FTA.
Sumário
Epígrafe ............................................................. Erro! Indicador não definido.
Agradecimentos ................................................................................................ v
Resumo ........................................................................................................... vi
Abstract .......................................................................................................... vii
Sumário ..........................................................................................................viii
Índice de Figuras ............................................................................................. xi
Índice de Tabelas ...........................................................................................xiii
Índice de Equações ....................................................................................... xiv
Capítulo 1: Introdução ...................................................................................... 1
1.1: Objetivos ................................................................................................ 1
1.2: Justificativa do Trabalho ........................................................................ 2
1.3: Estrutura do Documento ........................................................................ 3
Capítulo 2: Conceitos sobre o Sistema Ferroviário de Cargas ......................... 4
2.1: Subsistemas Ferroviários Típicos .......................................................... 5
2.1.1: Via Permanente ............................................................................... 6
2.1.2: Material de Tração ........................................................................... 9
2.1.3: Material Rodante ........................................................................... 10
2.1.4: Controle do Tráfego Ferroviário..................................................... 10
2.2: Operação Ferroviária de Carga............................................................ 13
2.2.1: Estrutura Ferroviária ...................................................................... 13
2.2.2: Tipos de Trens............................................................................... 15
2.2.3: Produtos transportados e vagões .................................................. 16
2.3: Segurança Operacional ....................................................................... 19
Capítulo 3: Sinalização Ferroviária ................................................................. 21
3.1: Evolução dos Sistemas de Sinalização ................................................ 22
3.1.1: Origens .......................................................................................... 22
3.1.2: Utilização de meios de comunicação ............................................ 23
3.1.3: Intertravamento e Sinais Mecânicos .............................................. 23
3.1.4: Circuitos de Via, Sinais Luminosos e Intertravamento a Relés ..... 25
3.2: Sinais ................................................................................................... 27
3.2.1: Sinais Luminosos .......................................................................... 28
3.3: Aparelhos de Mudança de Via ............................................................. 30
3.3.1: Chaves .......................................................................................... 31
3.3.2: Associações de Chaves ................................................................ 32
3.3.3: Máquinas de chave ....................................................................... 34
3.3.4: Máquinas de Chave Elétricas ........................................................ 35
3.4: Detecção .............................................................................................. 37
3.4.1: Propósito da detecção (THEEG & VLASENKO, 2009) .................. 37
3.4.2: Circuito de Via ............................................................................... 38
3.4.3: Contadores de Eixos ..................................................................... 38
3.4.4: Comparação entre circuitos de via e contadores de eixos ............ 40
3.5: Sistemas de Supervisão e Controle de Tráfego ................................... 42
3.5.1: Sistemas de Supervisão ................................................................ 42
3.5.2: Sistemas de Controle de Tráfego .................................................. 44
Capítulo 4: Métodos de Análise de Falhas ..................................................... 47
4.1: Confiabilidade ...................................................................................... 47
4.1.1: Outras Definições .......................................................................... 48
4.2: FMEA ................................................................................................... 48
4.2.1: Análise de Criticidade .................................................................... 50
4.3: FTA ...................................................................................................... 53
4.3.1: Estrutura e Simbologia .................................................................. 54
4.4: Relação entre FMEA e FTA ................................................................. 56
Capítulo 5: Análise de Criticidade do Sistema de Sinalização ........................ 58
5.1: A MRS Logística .................................................................................. 58
5.2: Sistema Teórico de Sinalização ........................................................... 60
5.2.1: Conhecimento, Decomposição e Diagramação Hierarquizada do
Sistema .............................................................................................................. 61
5.2.2: Determinação dos Pesos e Cálculo do Índice de Risco ................ 62
5.2.3: Determinação do Sistema e Subsistema Críticos .......................... 64
5.3: Estudo Aprofundado do Subsistema Crítico ........................................ 67
5.3.1: Circuito de Via: o Subsistema Crítico ............................................ 67
5.3.2: Os Efeitos das Falhas do Subsistema Crítico ................................ 68
5.3.3: Árvores de Falhas do Subsistema Crítico ..................................... 69
Capítulo 6: Conclusões e Perspectivas .......................................................... 74
Bibliografia ...................................................................................................... 76
Índice de Figuras
Figura 2.1 Infra e Superestrutura Ferroviária (adaptado de BRINA, 1979)....... 6
Figura 2.2 Esquema simplificado de um trilho (fonte: Google) ......................... 8
Figura 2.3 Estrutura Ferroviária (adaptado de THEEG & VLASENKO, 2009) 14
Figura 2.4 Produtos Trasportados por Ferrovia no Brasil em 2009. Em mil TU.
Fonte: ANTT .............................................................................................................. 16
Figura 2.5 Diferentes tipos de vagões de carga (adaptado de ROSA, 2011) . 17
Figura 3.1 Pátio de Cruzamento (CAZELLI, 2012) ......................................... 22
Figura 3.2 Sinal Mecânico (CAZELLI, 2012) .................................................. 24
Figura 3.3 Alavancas de Operação e Intertravamento Mecânicos (CAZELLI,
2012) ......................................................................................................................... 24
Figura 3.4 Esquema de um Circuito de Via (CAZELLI, 2012) ........................ 25
Figura 3.5 Sinaleiro Luminoso (fonte: o autor) ................................................ 26
Figura 3.6 Aspectos de sinais luminosos e seus significados (adaptado de
ABNT apud CAZELLI, 2012) ..................................................................................... 30
Figura 3.7 Esquema de chave (adaptado de BRINA, 1979) ........................... 31
Figura 3.8 Exemplos de arranjos de chaves (adaptado de THEEG &
VLASENKO, 2009) .................................................................................................... 33
Figura 3.9 Partes de uma máquina de chave (adaptado de THEEG &
VLASENKO, 2009) .................................................................................................... 36
Figura 3.10 Sistema de Contadores de Eixos (adaptado de THEEG &
VLASENKO, 2009) .................................................................................................... 39
Figura 3.11 Utilização de contadores de eixos para detecção (fonte: CAZELLI,
2012) ......................................................................................................................... 40
Figura 3.12 Esquema em blocos de um Centro de Controle Operacional
(CAZELLI, 2012) ....................................................................................................... 45
Figura 4.1 Exemplo de formulário para FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001)
.................................................................................................................................. 49
Figura 4.2 Elementos de uma Árvore de Falhas (adaptado de CLEMENS,
1993) ......................................................................................................................... 55
Figura 4.3 Relação entre FMEA e FTA (LAFRAIA, 2001) .............................. 56
Figura 5.1 Malha Ferroviária da MRS (MRS, 2012) ....................................... 59
Figura 5.2 Fluxograma procedimento para definição do componente crítico
(SUCENA, 2002) ....................................................................................................... 61
Figura 5.3 Diagramação Hierarquizada do Sistema de Sinalização Ferroviária
.................................................................................................................................. 62
Figura 5.4 Subsistemas com pontuação de acordo com especialistas da
empresa .................................................................................................................... 64
Figura 5.5 Subsistemas com pontuação levada aos níveis acima ................. 65
Figura 5.6 Subsistemas hierarquizados de acordo com sua criticidade ......... 66
Figura 5.7 Codificação dos degraus do Circuito de Via Codificado ................ 68
Figura 5.8 Árvore de Falhas para Ocupação Indevida de CDV Codificado .... 70
Figura 5.9 Árvore de Falhas para Ocupação Intermitente de CDV Codificado
.................................................................................................................................. 71
Figura 5.10 Árvore de Falhas para Ocupação Indevida de CDV DC .............. 72
Figura 5.11 Árvore de Falhas para Ocupação Intermitente de CDV DC ........ 73
Índice de Tabelas
Tabela 2.1 Causa de Acidentes Ferroviários nos Estados Unidos (fonte: FRA)
.................................................................................................................................. 20
Tabela 3.1 Tabela comparativa: Circuito de Via x Contadores de Eixos
(adaptado de THEEG & VLASENKO, 2009) ............................................................. 41
Tabela 4.1 Exemplo dos efeitos das falhas de componentes (adaptado de
LAFRAIA, 2001) ........................................................................................................ 50
Tabela 4.2 Tabela de Probabilidade de Ocorrências (adaptado de LAFRAIA,
2001) ......................................................................................................................... 51
Tabela 4.3 Tabela de Probabilidade de Detecção (adaptado de LAFRAIA,
2001) ......................................................................................................................... 52
Tabela 4.4 Tabela de Severidade (adaptado de LAFRAIA, 2001) .................. 53
Tabela 4.5 Vantagens FTA x Vantagens FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001)
.................................................................................................................................. 57
Tabela 4.6 Utilização de FTA e FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001) .......... 57
Índice de Equações
Equação 4.1 Fórmula da Confiabilidade ......................................................... 48
Capítulo 1: Introdução
O transporte sobre trilhos como se conhece existe desde o século XVI nas
minas da Alsácia, região hoje pertencente à Bélgica (MRS, 2012). Sua alta eficiência
energética faz com que a ferrovia seja o modal mais representativo na matriz de
transporte de países com grandes extensões territoriais (CNT, 2012).
Desde a concessão das
concessionárias
brasileiras
ferrovias
obtiveram
federais
excelentes
iniciada
em
resultados,
1996,
as
tornado-se
superavitárias, reduzindo acidentes, realizando investimentos e obtendo ótimas
taxas de crescimento (ANTF, 2011). Destaca-se ainda a volta dos investimentos do
governo federal na expansão da malha ferroviária nos últimos anos, como os vistos
no Programa de Aceleração do Crescimento (PAC) (TRANSPORTES, 2012).
Porém, o modal ferroviário apresenta algumas desvantagens como alto
investimento inicial, altos custos fixos, baixa flexibilidade e a necessidade de
utilização de via própria e exclusiva. Além disso, a grande dispersão geográfica,
dificuldade de acesso à linha férrea e a permanência de seus ativos a intempéries
fazem com que a manutenção seja um dos pontos críticos de uma ferrovia.
Em sistemas de transporte, do ponto de vista do cliente, há a necessidade de
se garantir a segurança operacional e o nível de serviço de entrega de sua carga no
ponto de destino. Para tal, a confiabilidade do sistema deve atender os níveis
acordados. A maneira de se garantir a confiabilidade, como será apresentado, é
reduzir o número de falhas do sistema e o tempo de reparo das eventuais falhas.
1.1: Objetivos
Sabe-se que, além de erros de planejamento e operacionais, as falhas dos
ativos de uma ferrovia são os principais responsáveis por atrasos, desvios e a
consequente perda de produção. Portanto, reduzir o impacto causado por falhas,
sejam elas quais forem, pode maximizar o nível de serviço, aumentar a produção,
aumentar a receita da empresa e mitigar impactos ambientais.
Neste contexto, este trabalho tem como objetivo principal aprimorar os
conhecimentos relativos à manutenção de sistemas de sinalização ferroviária em
geral. Deve-se elaborar um sistema teórico com todas suas partes e sub-partes
integrantes e discorrer sobre a funcionalidade, importância e impacto quando à
possível falha.
Ao final, elaborar-se-á um estudo sobre o comportamento de uma sub-parte
considerada crítica para o sistema ferroviário. Esse estudo será feito com base nas
novas tecnologias dos novos equipamentos instalados na empresa.
1.2: Justificativa do Trabalho
Sistemas de sinalização ferroviária, através da história, foram criados com a
finalidade de evitar acidentes ferroviários, mais especificamente, colisões entre
trens. Esses sistemas são necessários, pois um maquinista não consegue parar um
trem no seu limite de campo de visão, devido ao baixo atrito entre as rodas da
composição e os trilhos, ambos feitos de metal (FENNER, 2007; GODDARD, 2006).
Ainda segundo FENNER (2007), a probabilidade de uma colisão aumenta
com o aumento do volume de tráfego e não necessariamente de forma linear.
Portanto, sistemas de sinalização existem para elevar o volume de tráfego de uma
ferrovia sempre tendo em vista a segurança.
Com a evolução da tecnologia e a facilidade de acesso à energia elétrica,
esses sistemas foram deixando de ser mecânicos para se tornarem cada vez mais
elétricos e eletrônicos. Assim, a ferrovia que desejar aumentar seu tráfego com
segurança necessita atualizar, dentre outros ativos, seu sistema de sinalização
ferroviária.
Num cenário de crescente demanda por transporte ferroviário na empresa
MRS Logística, viu-se a necessidade de se implantar um novo conceito de controle
de tráfego ferroviário. Esse conceito se chama Controle de Trens Baseado em
Comunicação
(Communications-Based
Train
Control
–
CBTC).
Para
sua
implantação, faz-se necessária a instalação de um novo sistema micro-processado
de sinalização ferroviária que seja compatível com todas as funcionalidades do
CBTC.
Este trabalho, que preconiza o aperfeiçoamento do conhecimento dos
sistemas de sinalização, permite que o novo sistema de sinalização em fase de
implantação seja corretamente operado e, principalmente, mantido.
1.3: Estrutura do Documento
Este trabalho está dividido nas seguintes partes:

Capítulo 2: discorrerá sobre ferrovias, com foco no transporte de
cargas, suas particularidades, vantagens e desvantagens em relação
aos outros modais.

Capítulo 3: ver-se-ão conceitos de manutenção em geral, bem como
métodos de análise de falhas de sistemas.

Capítulo 4: explicitará os conceitos sobre sinalização ferroviária, a
sinopse história, evolução, diferentes paradigmas e tecnologias
utilizadas atualmente.

Capítulo 5: apresentará o sistema teórico desenvolvido e a metodologia
para identificação de elementos críticos de um dado sistema, além de
eleger a sub-parte crítica e seu posterior estudo aprofundado.

Capítulo 6: estarão as conclusões e as perspectivas futuras deste
trabalho.
Capítulo 2: Conceitos sobre o Sistema Ferroviário de
Cargas
O transporte sobre trilhos é um meio de transporte de pessoas e mercadorias
através de veículos sobre rodas percorrendo trilhos (WIKIPEDIA, 2012). Os trilhos
podem ser caminhos feitos através de canaletas no terreno ou feitos através do
posicionamento de material sobre o terreno, sendo o material madeira ou ferro. Dáse o nome ferrovia para os sistemas cujos trilhos têm como principal componente o
ferro.
O primeiro sistema de transporte sobre trilhos que se conhece data do século
VI A.C., na Grécia antiga, onde barcos eram transportados por escravos entre o
Golfo Coríntio e o Golfo Sarônico (LEWIS, 2012). Por volta de 1550, nas minas da
Alsácia, hoje Bélgica, existiam vagões de minério com rodas flangeadas de madeira
rodando sobre trilhos de madeira (MRS, 2012).
Porém a ferrovia só tomou grande impulso no final do século XVIII com a
invenção da máquina a vapor por James Watt e as invenções de seu pupilo William
Murdoch ao perceber que poderia utilizar o vapor para movimentar as rodas de um
veículo. No início do século XIX, Richard Trevithick construiu uma máquina a vapor
que andava sobre trilhos, a primeira locomotiva do mundo (MRS, 2012).
Numa comparação com os demais modais, o transporte ferroviário
caracteriza-se por (BALLOU, 2004):

Baixa velocidade média comercial para pequenas distâncias - pois gasta-se
muito tempo com movimentação de materiais nos terminais de carga e
descarga;

Alta variabilidade dos tempos de entrega - por necessitarem de via própria,
esse modal não possui flexibilidade, sendo que qualquer impedimento na via
causa grandes atrasos;

Altos custos fixos e baixos custos variáveis - manutenção da via e material
rodante, manutenção de terminais pesam nos custos fixos de uma ferrovia.
Além disso, segundo CNT (2012), Confederação Nacional dos Transportes:
"O modal ferroviário tem como características o transporte de grandes tonelagens,
longas distâncias, origem e destino fixos (baixa flexibilidade do modal) e baixa
emissão de poluentes."
Pelos motivos citados acima, o modal ferroviário é competitivo para o
transporte de cargas que tenham demanda regular e alta e a longas distâncias. No
Brasil, verifica-se que o transporte ferroviário é o mais competitivo para distâncias
entre 400 e 1500 quilômetros (INTERMODAL, 2012).
Do ponto de vista da engenharia, todos os sistemas ferroviários possuem as
seguintes características (THEEG & VLASENKO, 2009):

O caminho percorrido pelos veículos é determinado pelo sistema mecânico
formado entre as rodas do veículo e a via férrea, podendo ser alterado
somente por aparelhos de mudança de via;

Baixo coeficiente de atrito entre rodas e trilho, o que faz com que as
distâncias de frenagem, em velocidades operacionais, quase sempre sejam
maiores que o campo de visão do condutor. Dessa forma, torna-se necessário
a utilização de algum sistema que deva indicar antecipadamente ao condutor
se ele deve prosseguir, parar ou reduzir a velocidade da composição.
2.1: Subsistemas Ferroviários Típicos
Sistemas Ferroviários são subdivididos da seguinte maneira:

Via Permanente;

Material de Tração;

Material Rodante;

Controle do Tráfego Ferroviário.
Cada um desses subsistemas será melhor explicado a seguir.
2.1.1: Via Permanente
A Via Permanente é a superestrutura da ferrovia. Ela é constituída por
sublastro, lastro, dormente, trilho e acessórios. A via permanente está sujeita ao
desgaste do contato entre as rodas dos veículos e os trilhos e deve ser trocada
assim que for necessário de acordo com padrões de segurança e qualidade da
ferrovia (BRINA, 1979).
Um esquemático da infra e superestrutura ferroviária podem ser vistos na
figura 1. A seguir, encontram-se mais detalhes sobre cada parte da via
permanente.
Figura 2.1 Infra e Superestrutura Ferroviária (adaptado de BRINA, 1979)
2.1.1.1: Sublastro
O sublastro é a camada que faz interface com a infraestrutura da via. Assim
sendo, seu objetivo é a dispersão das cargas dos veículos que por sobre a via
trafegam. Suas principais funcionalidades são (BRINA, 1979):

Aumentar a capacidade da plataforma;

Evitar a penetração do lastro na plataforma;

Aumentar a resistência do leito à corrosão, e;

Permitir relativa elasticidade ao apoio do lastro.
2.1.1.2: Lastro
É a camada situada entre o sublastro e o dormente e tem por principais
funcionalidades (BRINA, 1979):

Distribuir as cargas provenientes da passagem de veículos sobre a via;

Suprimir as irregularidades da plataforma, formando uma superfície contínua
e uniforme para os dormentes e trilhos;

Impedir o deslocamento dos dormentes;

Facilitar a drenagem da superestrutura.
O lastro pode ser feito de diversos materiais sendo os mais recomendados:
cascalho, escória e pedra britada. Sendo esta a melhor opção por ser resistente,
permeável, limitadamente elástica e não produzir poeira (BRINA, 1979).
2.1.1.3: Dormente
Segundo BRINA (1979), “O dormente é o elemento da superestrutura
ferroviária que tem por função receber e transmitir ao lastro os esforços produzidos
pelas cargas dos veículos, servindo de suporte dos trilhos, permitindo a sua fixação
e mantendo invariável a distância entre eles (bitola).”
Assim sendo, deve ter as seguintes características (BRINA, 1979):

Dimensões que forneçam uma superfície de apoio suficientemente grande
para que a taxa de trabalho no lastro respeite certo limite;

Espessura que forneça a necessária rigidez, sem deixar de lado a
elasticidade;

Resistente aos esforços;

Durável;

Permitir a socaria do lastro sob o mesmo;

Permitir boa fixação do trilho.
Os dormentes podem ser de quatro tipos: madeira, aço, concreto ou plástico,
cada um com suas características que se adequam mais a determinadas situações.
2.1.1.4: Trilho e acessórios
O trilho é a parte da superestrutura onde se tem a superfície de rolamento
para os veículos ferroviários. Ele é feito de aço e subdividido em três partes: boleto,
alma e patim. Um esquemático de um trilho pode ser visto na figura XX. Os
principais componentes do aço são ferro, carbono, manganês e silício que conferem
suas propriedades (BRINA, 1979).
Figura 2.2 Esquema simplificado de um trilho (fonte: http://vfco.brazilia.jor.br/)
Vários acessórios estão ligados aos trilhos, tendo a maioria deles funções
relacionadas à fixação dos trilhos aos dormentes. Os principais são os seguintes
(BRINA, 1979):

Tala de Junção – tem como funcionalidade unir duas barras de trilhos. Pode
ser dois tipos: isolada, quando há isolamento elétrico entre as barras; e seca,
quando não há isolamento;

Placa de Apoio – situada entre o trilho e o dormente. Serve para aumentar a
área de apoio do trilho no dormente, reduzindo a pressão sobre e
aumentando a vida útil do dormente. Possui furos para fixação da placa ao
dormente;

Fixação Rígida – constituem-se de pregos de linha ou tirefonds. Tem o
objetivo de fixar a placa de apoio ao dormente;

Fixação Elástica – tem a finalidade de absorverem choques e vibrações.
Como exemplos, têm-se os tipos K ou GEO, elástico duplo, elástico simples e
Pandrol.
2.1.2: Material de Tração
O material de tração representa o conjunto de veículos ferroviários que
tracionam a si mesmos e os demais veículos de uma composição. Eles podem ser
divididos em locomotivas e carros motores. (BRINA, 1979)
As locomotivas podem ser divididas de acordo com sua fonte de energia em:
a vapor, elétricas e diesel-elétricas (ANTF, 2010). A seguir, ver-se-á uma explicação
básica das locomotivas de acordo com ANTF (2010).
2.1.2.1: Locomotivas à Vapor
“As locomotivas a vapor utilizam o vapor sob pressão para acionar os
êmbolos que transmitem o movimento por puxavantes e braçagens às rodas. A
energia para produção do vapor na caldeira vem da fornalha localizada mais atrás,
queimando combustível - carvão, lenha ou óleo - que fica armazenado no tender,
junto com a água para reabastecimento constante da caldeira.
A caldeira é basicamente um tanque de aço resistente a altas pressões cheio
d'água e com tubos interligando a fornalha à caixa de fumaça na parte da frente, por
onde passa a chama para o aquecimento e produção do vapor.
Na parte superior um conjunto de válvulas colhe o vapor e o distribui para os
cilindros onde vai acionar os êmbolos, escapando depois por um tubo Venturi dentro
da caixa de fumaça para a chaminé e com isto aumentando a tiragem para manter
intensa a chama na fornalha. Sendo a locomotiva equipada com superaquecedor, o
vapor, ao sair da caldeira, passa por uma serpentina de tubos em contato com a
chama para aumentar sua temperatura e pressão, melhorando o rendimento.”
2.1.2.2: Locomotivas Elétricas
“De uma forma geral as locomotivas elétricas captam a energia da rede aérea
por um pantógrafo, ou do terceiro trilho por uma sapata lateral, e através de
equipamentos de controle alimenta os motores de tração localizados nos truques. O
mesmo princípio se aplica aos trens unidade de passageiros utilizados nos sistemas
de transporte metropolitano.”
“No Brasil a maioria dos sistemas de eletrificação com rede aérea opera com
corrente contínua a 3.000 V, e com terceiro trilho com corrente contínua a 750 V.”
2.1.2.3: Locomotivas Diesel-Elétricas
“Nas locomotivas diesel-elétricas o motor diesel aciona um gerador que
produz a energia elétrica destinada aos motores de tração localizados nos truques e
acoplados às rodas motrizes por engrenagens. Especialmente a partir da década de
1970 passou-se a utilizar o alternador, produzindo corrente alternada a ser retificada
e enviada aos motores de tração de corrente contínua, sendo amplamente utilizada
no Brasil desde então.”
2.1.3: Material Rodante
O material rodante representa o conjunto de veículos ferroviários rebocados
sobre a via férrea. Ou seja, são os veículos deslocados pelo material de tração. Eles
podem ser divididos em dois grupos: carro, para transporte de passageiros; e vagão,
para transporte de cargas. (BRINA, 1979)
Devido às grandes diferenças entre os carros e os vagões, maiores detalhes
sobre vagões serão abordados na Seção 2.2.3:, p. 16.
2.1.4: Controle do Tráfego Ferroviário
O objetivo básico do Controle de Tráfego Ferroviário é fazer o transporte de
pessoas e cargas de sua origem até seu destino de maneira segura e eficiente
(AREMA, 2009).
Na questão de eficiência, as principais atribuições são definir prioridades de
trens e ordenar o tráfego. A segurança operacional será abordada na Seção 2.3:, p.
19.
O controle do tráfego ferroviário pode ser visto sob duas ópticas:

Do trem, que está na via e recebe licenças de movimento de acordo com o
tráfego na região e seu destino;

Da empresa, que está preocupada com o tráfego da malha ferroviária toda e
tem como meta não atrasar seus trens, controlando-os através de licenças de
movimento.
De forma a garantir a segurança e a eficiência dos transportes ferroviários,
alguns princípios são essenciais. Eles são apresentados a seguir.
2.1.4.1: Princípios de Separação de Trens
Como mencionado no início deste capítulo, o baixo coeficiente de atrito entre
as rodas dos veículos ferroviários e os trilhos, faz com que a frenagem e a parada
daqueles necessite de muita distância livre à frente. Assim, o grande limitador de
capacidade de uma operação ferroviária é o intervalo entre trens, ou headway.
A separação entre dois trens depende dos seguintes critérios (THEEG &
VLASENKO, 2009):
1. Como a licença de movimento é recebida pelo trem;
2. Como a via é liberada após a passagem de um trem.
O primeiro critério pode ser satisfeito de diversas maneiras:

Entrega da licença manualmente ao maquinista em estações ao longo da via,
sendo ela um bastão ou um documento de autorização de movimento;

Autorização verbal seja ela dada pessoalmente em estações ou via rádio;

Sinais ao longo da via, que com diferentes aspectos indicam ao maquinista se
o mesmo deve proceder ou parar, ou até mesmo a velocidade máxima
autorizada;

Indicação dentro da cabine da locomotiva, podendo ser ela através de
dispositivos luminosos que simulam um sinal ou mesmo nos equipamentos de
bordo da locomotiva.
Cada uma das maneiras descritas acima está ligada com a evolução histórica
das tecnologias de controle de tráfego ferroviário. Sendo as primeiras as mais
primitivas e que permitem menor densidade de tráfego, e a última que fornece
informações quase em tempo real e que permite maior densidade de tráfego.
O segundo critério, por sua vez, pode ser satisfeito de duas maneiras:

Blocos fixos: a ferrovia toda é dividida em blocos onde apenas um trem por
vez pode ocupar cada bloco. Assim a liberação de um bloco só se daria após
a cauda do trem terminar seu trajeto dentro do bloco;

Blocos móveis: a representação de bloco passa a não estar mais na via, mas
sim na cauda da composição. Dessa forma, em termos de ocupação da via,
um trem ocuparia apenas a parte da via onde o mesmo realmente se
encontra.
Como se pode notar, a solução de blocos móveis permite uma densidade de
tráfego muito maior que a outra. Todavia, como se está falando em diminuir o
espaçamento entre trens, sempre se lembrando das altas distâncias de frenagem, a
tecnologia envolvida numa solução de blocos móveis é muito mais avançada e cara.
Informações complementares ao assunto serão abordadas no Capítulo 3:,
página 21.
2.1.4.2: Princípios de Despacho
Sempre levando em conta o princípio anterior e, consequentemente, a
segurança, o tráfego ferroviário precisa também ser controlado, ou despachado.
Assim, é possível garantir a qualidade do serviço de transporte ferroviário, evitando
atrasos ou perdas de trens.
O controle do tráfego pode ser feito de duas maneiras: descentralizada ou
centralizada.
2.1.4.2.1: Controle de Tráfego Descentralizado
Numa operação descentralizada, os trens são controlados localmente por
chamadas estações de intertravamento. Em cada estação há um operador que se
comunica com os operadores das estações adjacentes (THEEG & VLASENKO,
2009).
Nesse modelo, a figura do despachador, que tem visão sobre muitas
estações, pode ter duas funções de acordo com o modelo implantado pela ferrovia
(THEEG & VLASENKO, 2009):

Despachador é a autoridade - nesse modelo, o despachador emite as
licenças para os trens. Para tal, os operadores de estação servem como
"braços" do despachador.

Operadores são a autoridade - nesse modelo, os operadores de estação
emitem as licenças para os trens. O despachador apenas gerencia conflitos a
fim de evitar congestionamentos e atrasos.
2.1.4.2.2: Controle de Tráfego Centralizado (CTC)
Na operação centralizada, todas as máquinas de chave e sinais são
remotamente operadas pelo despachador. Assim, a figura do operador de estação
não mais é necessária. (THEEG & VLASENKO, 2009)
Para esta operação são necessários: máquina para controlar os dispositivos
remotamente, movimentos de trens licenciados por sinais e sistemas de detecção de
via livre, ou bloco livre. (THEEG & VLASENKO, 2009)
2.2: Operação Ferroviária de Carga
A operação ferroviária de carga tem como objetivo fazer o transporte de
mercadorias de acordo com as necessidades dos clientes. Por necessitar de sua
própria via de circulação, seu alcance fica limitado aos trechos onde há linha férrea.
Para alcançar demais áreas é necessária a utilização de outros modais.
2.2.1: Estrutura Ferroviária
A estrutura de uma ferrovia pode ser dividida em diversos segmentos.
Cada segmento tem sua função específica. A Figura 2.3 mostra esses segmentos. A
seguir, detalhar-se-á sobre cada uma delas.
Figura 2.3 Estrutura Ferroviária (adaptado de THEEG & VLASENKO, 2009)
2.2.1.1: Linhas de Circulação
As linhas de circulação são assim chamadas por serem responsáveis pela
circulação dos trens. Nessas linhas, os trens normalmente andam em velocidade
máxima autorizada, com exceção em trechos com homens trabalhando ou com
defeitos na linha.
As linhas de circulação podem ser singelas ou duplas. As singelas são
utilizadas em regiões onde há um sentido preferencial dos trens ou pouca circulação.
Já as linhas duplas são utilizadas em trechos onde há intenso tráfego de trens nos
dois sentidos, sendo uma linha responsável pelo tráfego em cada sentido.
2.2.1.2: Pátios e Desvios
Dá-se o nome de pátio ao trecho de duas ou mais linhas em que é possível
ao trem realizar a mudança da via em que trafega. Essa mudança só é possível com
a utilização de aparelhos de mudança de via. Estes e, mais especificamente, as
máquinas de chave, serão apresentadas na seção 3.3.3:, página 34.
Os pátios, em linhas singelas, se caracterizam por terem duas conexões com
a linha de circulação. Em linhas duplas, isso nem sempre ocorre, uma vez que as
duas linhas são consideradas de circulação.
Os pátios se dividem ainda em dois tipos:

Cruzamento: tem a função de fazer o cruzamento de trens em sentidos
opostos em linhas singelas. Normalmente o trem em um sentido aguarda na
linha secundária do pátio a passagem de outro no sentido contrário pela linha
principal, para assim então prosseguir viagem. Em linhas duplas podem ser
utilizadas também apenas para a troca da linha de circulação.

Manobra: tem a função de fazer a manobra de vagões para a formação de
trens. Usualmente são compostas por diversas linhas em paralelo, cujos
aparelhos de mudança de via são operados manual ou localmente. Essas
diversas linhas não costumam ser controladas pelo despachador no centro de
controle operacional.
Os desvios caracterizam-se por terem apenas uma conexão com as linhas de
circulação ou até mesmo das linhas de um pátio. Esses desvios podem ser utilizados
para a entrada de terminais ou para o posicionamento de trens de serviço que
realizam serviço dentro da própria ferrovia, por exemplo, pelas equipes de
manutenção da via permanente.
2.2.1.3: Terminais
Os terminais são os locais da ferrovia em que há a carga e/ou a descarga dos
produtos transportados. Os terminais podem ser próprios da ferrovia ou dos clientes.
À exceção da responsabilidade pelo terminal, pouco muda a operação se o terminal
é próprio ou de terceiros.
A localização de um terminal depende basicamente do tipo de produto e dos
clientes a quem se destinam os produtos das composições que ali param. Os
terminais podem tanto se localizar em um ponto definido estrategicamente pela
facilidade de acesso a outros modais ou clientes quanto dentro das próprias
instalações dos clientes.
2.2.2: Tipos de Trens
Em sistemas ferroviários, existem, tipicamente, duas formações de trem bem
distintas entre si: os trens unitários e os trens mistos.
Os trens unitários são aqueles que, como o nome sugere, possui somente um
tipo de vagão em toda a composição. Transporta apenas um produto e para um
único cliente. Esses trens costumam operar em sistema carrossel, ou seja, sempre
em trânsito entre um terminal de carga e um de descarga, sem paradas
intermediárias (AREMA, 2009).
Os produtos transportados por trens unitários costumam ser granéis com
baixo valor agregado e com forte demanda. Tempo de ciclo entre duas cargas e o
número de composições disponíveis para atender determinado cliente são o que
definem a capacidade de transporte destes produtos.
Os trens mistos, em contrapartida, são aqueles que transportam diversas
cargas em diversos vagões. Quase sempre as diferentes cargas pertencem a
diferentes clientes. Esses trens operam com itinerário e hora marcada de acordo
com a demanda dos clientes.
Os produtos transportados por trens mistos têm maior valor agregado, sendo
muitas vezes produtos manufaturados de alta tonelagem.
2.2.3: Produtos transportados e vagões
Como visto no início deste capítulo, devido às características operacionais da
ferrovia, as cargas transportadas normalmente são de grande tonelagem, longa
distância e origem e destino fixos (CNT, 2012).
No Brasil, as principais cargas transportadas podem ser vistas na Figura 2.4.
Como se pode ver, há predomínio do transporte de commodities, em especial, do
minério de ferro.
Figura 2.4 Produtos Transportados por Ferrovia no Brasil em 2009. Em mil TU.
Fonte: ANTT
Cada produto deve ser transportado por um tipo específico de vagão de
acordo com suas características. A figura XX apresenta alguns vagões de carga. A
seguir serão apresentados os cinco diferentes tipos básicos de vagões utilizados no
transporte de cargas.
Figura 2.5 Diferentes tipos de vagões de carga (adaptado de ROSA, 2011)
2.2.3.1: Vagão Fechado
Segundo ROSA (2011), "os vagões fechados, como seu próprio nome indica,
têm por principal característica a proteção de sua carga contra intempéries."
A carga e a descarga podem ser realizadas pelas portas laterais (ROSA,
2011). Pode-se transportar produtos como cimento, celulose e até mesmo grãos.
2.2.3.2: Vagão Gôndola
É o tipo de vagão que transporta produtos que não necessitam de proteção
contra as intempéries (ROSA, 2011). É o mais comum no Brasil por ser o tipo mais
comum no transporte de minérios.
A carga e a descarga devem ser realizadas pela parte superior do vagão.
Normalmente se utilizam viradores de vagão para a descarga dos mesmos (ROSA,
2011).
2.2.3.3: Vagão Plataforma
Segundo ROSA (2011), "os vagões plataforma são o tipo mais flexível em
termos de flexibilidade operacional, já que podem transportar todo tipo de carga."
A carga e a descarga podem ser realizadas tanto pela parte superior quanto
pela lateral e alguns podem ter complementos na lateral e cabeceiras (ROSA, 2011).
As principais cargas transportadas são bobinas de aço, aços longos e contêineres.
2.2.3.4: Vagão Hopper
Os vagões hopper se caracterizam pelo seu sistema de descarga. Sua
estrutura é um grande funil na qual existem aberturas inferiores para a realização da
descarga (ROSA, 2011).
Podem ser tanto fechados quanto abertos, similares aos vagões gôndola. Os
principais produtos transportados são grãos, farelos e até mesmo minérios.
2.2.3.5: Vagão Tanque
Segundo ROSA (2011), "os vagões tanque são aqueles específicos para os
granéis líquidos de todos os tipos, sejam eles corrosivos ou não, inclusive com
alternativa para produtos pulverulentos."
É formado por uma estrutura cilíndrica apoiada sobre estrados metálicos ou
não, sendo a própria estrutura cilíndrica a estrutura do vagão (ROSA, 2011).
Principais produtos transportados: combustíveis líquidos e produtos químicos, tanto
líquidos quanto gasosos.
2.3: Segurança Operacional
A segurança operacional é a base de qualquer operação ferroviária. Devido
às grandes massas e inércias envolvidas, acidentes ferroviários costumam ser
catastróficos e de grandes proporções. Além disso, causam perda de vidas, ativos e
faturamento devido à interrupção do tráfego.
Toda ferrovia possui seu ROF, sigla para Regulamento de Operação
Ferroviária, documento que rege todas as regras a serem seguidas pelas pessoas
ligadas diretamente à operação. Espera-se que o cumprimento dessas regras evite
acidentes, resguardando pessoas, meio ambiente e equipamentos (ROF, 2008).
Além disso, em muitos países existem órgãos governamentais que expõem
em linhas gerais ao menos as regras básicas que toda ferrovia deve obedecer.
Como exemplo tem-se a FRA, Federal Railroad Administration, nos Estados Unidos.
A elaboração do conjunto de regras sintetizadas em um ROF não é um
processo simples, necessitando de pessoas de diversas áreas da empresa e de um
enorme esforço de cada uma delas, seja para sua elaboração ou revisão. Segundo
DEVOE & STORY (1973), as regras devem ser as mais claras possíveis sempre
contendo:
procedimento,
responsabilidade,
autoridade,
critério,
definições,
referências cruzadas e exceções.
A importância da elaboração de regulamentos é evidenciada nos Estados
Unidos. Como visto na Tabela 2.1, segundo FRA, o percentual dos acidentes
ferroviários no país que tiveram causa fatores humanos passaram de 23,84% em
1976 para 36,20% em 2011. Ou seja, em 2011 mais de um terço dos acidentes
foram causados por falhas humanas, dentre as quais se incluem descumprimento de
procedimentos de diversos tipos. Segundo pesquisa com gestores de ferrovias
norte-americanas (FRA, 1999), os principais problemas de cumprimento de regras
de operações são os seguintes:
Tabela 2.1 Causa de Acidentes Ferroviários nos Estados Unidos (fonte: FRA)
Causa Primária
1976
2011
Variação
Fatores Humanos
23,84%
36,20%
+12,36p.p.
Defeitos na Via
42,92%
34,14%
-8,78p.p.
Defeitos de Material Rodante
21,95%
11,55%
-10,40p.p.
Defeitos de Sinalização
0,11%
1,65%
+1,54p.p
Causas Diversas
11,19%
16,45%
+5,26p.p.

Velocidade Restrita: essa restrição acontece tipicamente quando há falhas no
sistema de sinalização e, segundo a maioria dos regulamentos, define a
velocidade máxima autorizada como "preparado para parar na metade do
campo de visão";

Observância de Ordens via Rádio: erros de comunicação ou falta de
entendimento levam os maquinistas a assumir que alguma mensagem era
endereçada a eles, quando na verdade não o era;

Inspecionar Composição: um maquinista deve inspecionar sua composição
assim que a recebe, principalmente, o sistema de freios.
A mesma pesquisa, porém, levantou maneiras de melhorar a observância das
regras, que são as seguintes (FRA, 1999):

Testes aleatórios de álcool e drogas;

Testes anuais de regras;

Testes de eficiência e observações do supervisor;

Treinamento de novos empregados.
Capítulo 3: Sinalização Ferroviária
Como visto no Capítulo 2, segundo THEEG & VLASENKO (2009), as duas
características principais de uma ferrovia são: o caminho percorrido pelos veículos é
guiado pelos trilhos, necessitando de dispositivos para mudança de via; e, os
veículos possuem grandes distâncias de frenagem devido ao baixo atrito entre rodas
e trilhos.
Aliado a isso, o fato de que os trens são guiados pela via, ou seja, o sistema
possui apenas um grau de liberdade, faz com que colisões possam ser evitadas
somente quando os veículos estão em determinado local em diferentes tempos
(FENNER, 2007).
De acordo com o exposto acima, o papel da sinalização ferroviária é garantir
o máximo de trens percorrendo a mesma estrutura dada e, ao mesmo tempo,
garantir que dois veículos não cheguem ao mesmo local ao mesmo tempo
(FENNER, 2007).
Para atingir tal objetivo, independentemente do sistema de sinalização
utilizado, alguns princípios de segurança devem ser respeitados.
Segundo THEEG & VLASENKO (2009), há três princípios:

Todas as seções da via a frente de um trem devem estar livres e permanecer
livres até a passagem desse trem;

Todas as partes móveis da via devem permanecer alinhadas e travadas de
acordo com a rota designadas para um trem até a passagem total desse trem
pela parte móvel;

As mudanças na velocidade de um trem devem ser iniciadas a uma distância
suficiente para que o mesmo atinja a velocidade requerida no local desejado.
Já FENNER (2007) considera que existem quatro princípios fundamentais:

Ajustar, travar e proteger a rota de um trem;

Permitir apenas um trem em uma seção da via;

Travar uma rota até que o trem tenha passado completamente por ela ou
parado com segurança;

Minimizar as chances de um trem entrar em uma seção sem permissão.
Assim, vê-se que apesar de algumas diferenças, ambos os conjuntos de
princípios tem relação direta com a dificuldade que há para se parar um trem em
situações de emergência. Ou seja, evita-se qualquer possibilidade de dois trens
estarem no mesmo local ao mesmo tempo, desde que os veículos obedeçam às
licenças e limites de velocidade estabelecidos pela sinalização ferroviária.
3.1: Evolução dos Sistemas de Sinalização
A criação e a evolução dos sistemas de sinalização ferroviária estão
intimamente ligados à necessidade de se aumentar o fluxo e a velocidade dos trens
numa mesma malha ferroviária.
3.1.1: Origens
Nas primeiras ferrovias existentes, não havia sistemas de sinalização
quaisquer. O principal objetivo era fazer com que um trem saísse de sua origem e
chegasse ao seu destino, sem causar acidentes (CAZELLI, 2012).
Quando da existência de tráfego simultâneo nos dois sentidos, tornava-se
necessário eleger um pátio para, obrigatoriamente, cruzar esses trens em sentido
contrário entre a origem e o destino dos mesmos. Por exemplo, na Figura 3.1, vê-se
que os trens um e dois só podem deixar a estação C quando ambos se cruzarem
nesta mesma estação (CAZELLI, 2012).
Figura 3.1 Pátio de Cruzamento (CAZELLI, 2012)
3.1.2: Utilização de meios de comunicação
Conforme o volume de tráfego aumentava, tornou-se necessário aumentar o
número de cruzamentos obrigatórios entre trens de sentidos opostos. Esse aumento
tornou a operação cada vez mais complexa e houve necessidade de maior controle
sobre o tráfego.
Além disso, o aumento da velocidade de alguns trens tornou necessário o
início de manobras de ultrapassagem. Assim, a utilização de comunicação entre
estações e o registro das partidas e chegadas dos trens nas estações foi possível
através do telégrafo. (CAZELLI, 2012)
Concomitantemente, surge o conceito de licenciamento. O licenciamento
nada mais é que uma autorização de movimento por ordem escrita. Assim, quando
uma licença era emitida a um trem, a mesma era informada às estações seguintes
para que os operadores dessas estações não licenciassem trens para o mesmo
trecho (CAZELLI, 2012).
3.1.3: Intertravamento e Sinais Mecânicos
Sinais mecânicos foram desenvolvidos com a funcionalidade de fornecer uma
indicação aos maquinistas da posição da chave (CAZELLI, 2012). Um sinal
levantado indicava que a chave estava corretamente posicionada e, assim, que o
maquinista poderia prosseguir. A Figura 3.2 mostra um exemplo de sinal mecânico.
Figura 3.2 Sinal Mecânico (CAZELLI, 2012)
Por volta de 1860, os primeiros dispositivos mecânicos surgiram na GrãBretanha. Eles eram compostos de alavancas para operação de elementos a partir
de uma estação e também provinha o intertravamento entre esses elementos
(THEEG & VLASENKO, 2009).
Figura 3.3 Alavancas de Operação e Intertravamento Mecânicos (CAZELLI, 2012)
Um exemplo de intertravamento fornecido era a alavanca de um sinal
mecânico, que só o poderia abrir se a chave próxima a ele estivesse corretamente
posicionada. Em contrapartida, a alavanca do sinal que controla o sinal em sentido
oposto ao mencionado ficaria travada com a abertura do mesmo sinal citado
anteriormente (CAZELLI, 2012).
No mesmo período surgiu o conceito de Seção de Bloqueio: "trecho de via
férrea, de limites definidos, cuja utilização para movimento de trens é controlada por
sinais de bloqueio". (CAZELLI, 2012). Segundo seu conceito, uma seção de bloqueio
pode ser ocupada por apenas um trem por vez, portanto seus sinais de bloqueio
devem permanecer fechados para qualquer outro trem que tente o adentrar.
Com as tecnologias apresentadas, já se era possível controlar o tráfego de
trens sem a necessidade de licenças verbais ou escritas passadas ao maquinista
pelo operador de estação. Contudo, isso não era feito, pois toda a segurança estava
nas mãos do homem. Dessa forma, as licenças ainda eram transmitidas aos
maquinistas em todas as estações a fim de se mitigar possíveis incidentes e
acidentes.
3.1.4: Circuitos de Via, Sinais Luminosos e Intertravamento a Relés
Inventado em 1872 por William Robinson, o Circuito de Via é utilizado para a
detecção de trens dentro de uma seção de bloqueio. Seu princípio de funcionamento
é a injeção de uma corrente em uma extremidade da seção e a recepção pelo outro
(CAZELLI, 2012).
A passagem dos rodeiros na seção causa um curto-circuito de forma que a
não chegada de corrente ao receptor indica a ocupação dessa seção de bloqueio.
Um exemplo pode ser visto na Figura 3.4.
Figura 3.4 Esquema de um Circuito de Via (CAZELLI, 2012)
Com o advento e a diminuição do custo de utilização de energia elétrica, foi
possível substituir os então sinais mecânicos por luminosos. Os sinais luminosos
apresentam como principal vantagem sua melhor visualização, principalmente à
noite. A Figura 3.5 mostra um exemplo de sinaleiro luminoso.
Figura 3.5 Sinaleiro Luminoso
Além disso, os sinais luminosos podem apresentar diferentes aspectos de
acordo com a cor, combinação de cores ou intermitência. Cada aspecto indica uma
velocidade máxima e um modo de operação até, normalmente, o próximo sinal.
(CAZELLI, 2012).
Ao fim da Segunda Guerra Mundial, surgiram os primeiros sistemas de
intertravamento a relés (THEEG & VLASENKO, 2009). Esses sistemas se
caracterizam pela utilização de relés especiais que minimizam a possibilidade de
falhas inseguras.
Segundo THEEG & VLASENKO (2009), as principais características desses
relés são:

Tem um alto limiar de operação, a fim de evitar que o mesmo seja energizado
erroneamente;

Todos os contatos que pertencem a uma mesma armadura rigidamente, de
forma que se um contato está em uma posição, é possível afirmar que todos
os demais também o estão;

Os contatos são feitos de materiais especiais que não se colam ou se
fundem.
Com o advento das tecnologias descritas nesse tópico, foi possível a
invenção do CTC, Controle Centralizado de Tráfego. Esse modelo de controle
permitiu aumento significativo da velocidade e da densidade de tráfego na malha.
Ele é apresentado nas seções 2.5.4 e 3.5.2.
3.2: Sinais
O objetivo dos sinais é fornecer informações e instruções às pessoas, sejam
elas maquinistas ou pessoas ao longo da via. Sinais são a interface entre os
equipamentos e as pessoas (THEEG & VLASENKO, 2009).
Exemplos de informação a ser comunicadas pelos sinais são (THEEG &
VLASENKO, 2009):

Licenças de movimento;

Velocidade permitida;

Direção da rota;

Posição de chaves.
Segundo THEEG & VLASENKO (2009), os sinais devem ainda satisfazer
alguns requisitos:

O maquinista deve reconhecer facilmente o sinal e seu aspecto;

A informação dada pelo sinal não deve possuir ambiguidade;

A mesma informação deve ser dada sempre da mesma maneira;

A informação deve ser dada no momento certo, nem mais cedo, nem mais
tarde;

Falha segura. Em caso de falha, o sinal deve mostrar sempre um aspecto
mais restritivo ou não mostrar aspecto algum.
Os sinais utilizados mundialmente variam de acordo com o país e a empresa
fornecedora da solução de sinalização. Sendo assim, os sinais possuem diversas
classificações, dentre as quais se destacam (THEEG & VLASENKO, 2009):
1. Tecnologia de apresentação:
a. Sinais de mão: manualmente por pessoas;
b. Sinais mecânicos: de acordo com a posição de objetos que o
compõem;
c. Sinais luminosos: de acordo com o arranjo e diferença de cores;
2. Formação dos aspectos:
a. Sinais luminosos coloridos: os aspectos são diferenciados apenas pela
cor das luzes do sinal;
b. Sinais luminosos de posição: os aspectos são diferenciados apenas
pela posição das luzes do sinal;
c. Sinais luminosos coloridos de posição: os aspectos são diferenciados
por ambas cor e posição das luzes do sinal.
Como os sinais luminosos são os mais utilizados atualmente e possuem
tecnologia mais recente dentre os citados, eles serão abordados a seguir.
3.2.1: Sinais Luminosos
Os sinais luminosos apresentam como principal vantagem em relação aos
demais: a facilidade de ser visualizado, principalmente à noite; e, junto com sistemas
de intertravamento a relé, serem comandados à distância.
Esses sinais normalmente situam-se às margens das vias de forma a serem
melhor visualizados pelos maquinistas. Sua principal função é transmitir visualmente
os aspectos de licenças e limites de velocidade (CAZELLI, 2012).
Os sinais luminosos mais usualmente utilizados são os coloridos, ou seja, a
cor da luz acesa indica seu aspecto. Os sinais desse tipo podem ser construídos de
duas maneiras:

Sinais unifocais: o sinal é representado por apenas um foco, internamente há
um conjunto de lentes de cores diferentes que se movem para formar o
aspecto. Também conhecido como sinal searchlight;

Sinais multifocais: cada sinal apresenta mais de um foco, ou seja, possui um
foco para cada cor.
Historicamente os sinais luminosos tinham como fonte de luz lâmpadas
incandescentes. Por não haver soluções melhores, grande parte dos sinais ainda
utiliza essa tecnologia (THEEG & VLASENKO, 2009).
Recentemente, passaram-se a utilizar também diodos emissores de luz, ou
LED, por possuírem maior vida útil, manutenção mais fácil, baixo consumo de
energia (THEEG & VLASENKO, 2009).
Os aspectos de sinais e seus significados variam de acordo com a ferrovia na
qual estão instalados. Os aspectos são regulamentados de acordo com o
Regulamento de Operações Ferroviárias de cada ferrovia.
No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, a ABNT, criou um
padrão de aspectos e significados. A Figura 3.6 ilustra esses aspectos.
Figura 3.6 Aspectos de sinais luminosos e seus significados (adaptado de ABNT
apud CAZELLI, 2012)
3.3: Aparelhos de Mudança de Via
Os aparelhos de mudança de via são elementos que possuem partes móveis.
Podem ser utilizados para transferir o material rodante de uma via para outra, fazer o
cruzamento de vias e proteger que veículos façam movimentos não autorizados,
através do descarrilamento dos mesmos. (THEEG & VLASENKO, 2009).
Embora existam diversos aparelhos de mudança de via de acordo com as
diversas situações em que se necessita suprir as funções descritas acima, este
trabalho focará nas chaves.
3.3.1: Chaves
Uma chave é um aparelho de mudança de via que faz a interface somente
entre duas vias. A Figura 3.7 representa a estrutura de chave e suas principais
partes.
Figura 3.7 Esquema de chave (adaptado de BRINA, 1979)
A máquina de chave é a parte responsável pelo dispositivo de movimentação
da chave. Nela estão presentes os tirantes de operação, que causam a
movimentação das agulhas; e, quando existentes, os tirantes de indicação, que
indicam a correspondência da chave em uma posição: normal ou reversa.
As agulhas são as partes efetivamente móveis de uma chave. Elas são as
responsáveis por fechar o caminho a ser percorrido pelas rodas de um veículo
ferroviário, levando-o para determinada via.
Os contratrilhos são os trilhos que impedem que as rodas, ao passarem pelo
jacaré, entrem na via errada e ocasionem um descarrilamento.
O jacaré é a região de intersecção entre as duas vias. Neste ponto é onde
podem ocorrer desvios de uma roda, causando descarrilamento do veículo. Desse
fato surge a necessidade da utilização de contratrilhos.
3.3.2: Associações de Chaves
De acordo com a necessidade, diferentes layouts podem ser formados
a partir da associação de duas ou mais chaves. A Figura 3.8 apresenta as mais
facilmente encontradas.
Figura 3.8 Exemplos de arranjos de chaves (adaptado de THEEG & VLASENKO,
2009)
Um travessão é um arranjo simples entre duas chaves e solução típica de
conexão entre duas linhas paralelas (THEEG & VLASENKO, 2009). Podem ser tanto
operadas em conjunto quanto individualmente, porém o alinhamento de rotas
depende de as duas estarem em posição favorável a essa rota.
Um travessão duplo ou travessão universal é a junção de dois travessões,
podendo ser juntos, como na Figura 3.8, p. 33, ou separados. Dessa forma, todas as
possibilidades de rota podem ser realizadas. A fim de garantir a segurança,
movimentos retos nas linhas podem ser realizados independentemente, mas
qualquer rota com mudança de linha bloqueia outras rotas (THEEG & VLASENKO,
2009).
Linhas em feixe são formadas por duas ou mais chaves com mesmo ângulo
para separar uma linha em três ou mais (THEEG & VLASENKO, 2009). São
utilizados normalmente em pátios de manobra com diversas linhas, pois sua
configuração permite maior densidade de malha, ou seja, melhor aproveitamento do
espaço.
3.3.3: Máquinas de chave
Dá-se o nome de máquinas de chave aos dispositivos responsáveis pela
movimentação das agulhas de um aparelho de mudança de via (CAZELLI, 2012).
Sendo três, as funções associadas ao movimento (THEEG & VLASENKO, 2009):

Alterar a posição da chave: aplicar força sobre as agulhas;

Travar a chave: segurar as agulhas na posição após o término do movimento;

Supervisionar a chave: indicar a posição atual das lâminas às pessoas de
interesse e/ou ao sistema de sinalização.
A indicação, em especial, é muito importante por questões de segurança. Um
trem que passe sobre uma chave que não está corretamente posicionada e indicada
pode gerar destruição da máquina de chave e, no pior dos casos, descarrilamentos
ou colisões com veículos que estão na linha adjacente.
As máquinas de chave podem ser talonáveis ou não-talonáveis. As primeiras
permitem que os rodeiros do trem, ao passarem por sobre as agulhas em posição
contrária, movimente-as a fim de permitir sua passagem e a não quebra da chave.
As últimas, em contrapartida, não permitem esse movimento das agulhas, sendo
elas travadas mecanicamente (CAZELLI, 2012).
Os tipos mais comuns de máquinas de chave são (THEEG & VLASENKO,
2009):

Manual: são operadas local e manualmente através da movimentação de uma
alavanca;

Eletro-pneumáticas: o movimento das agulhas é governado pela força do ar
armazenado em reservatórios;

Eletromagnéticas: a energia elétrica é transformada em energia mecânica
através de solenóides;

Eletromecânicas: a energia elétrica é transformada em mecânica através de
motores conectados a engrenagens;

Eletro-hidráulicas: o movimento das agulhas é governado por motores
hidráulicos.
3.3.4: Máquinas de Chave Elétricas
Dá-se o nome de máquinas de chave elétricas às maquinas eletromecânicas
e eletro-hidráulicas, por serem as mais comumente utilizadas (THEEG &
VLASENKO, 2009). Este trabalho focará apenas nas máquinas de chave
eletromecânicas.
As máquinas de chave elétricas possuem algumas características peculiares
(THEEG & VLASENKO, 2009):

Tempo de operação: dependendo do modelo, conseguem operar em até um
mínimo de 2 a 7 segundos;

Centralização da operação: podem ser operadas de maneira centralizada
numa estação ou centro de controle, ou de maneira local;

Travamento mecânico: podem ser talonáveis, ou não-talonáveis;

Comutação dos circuitos operacionais e de supervisão: os mecanismos de
contato são aplicados usando contatos mecânicos ou sem contatos.
Esse tipo de máquina de chave também pode ser operado manualmente em
modo degradado. Quando se utiliza essa operação, deve-se cortar a energia da
máquina por questões de segurança (THEEG & VLASENKO, 2009).
As características de centralização e pouco tempo de operação tornaram
viáveis a operação remota e popularização desse tipo de máquina de chave.
3.3.4.1: Operação da Máquina de Chave Elétrica (THEEG & VLASENKO, 2009)
A seguir serão apresentados a operação e os componentes de uma máquina
de chave elétrica e sua interface com as agulhas do aparelho de mudança de via. A
Figura 3.9 mostra as partes de uma máquina de chave.
Figura 3.9 Partes de uma máquina de chave (adaptado de THEEG & VLASENKO,
2009)
A energia elétrica é convertida por um motor de corrente contínua ou
alternada em energia mecânica. O rotor do motor está conectado em uma caixa de
redução, formada normalmente por um jogo de engrenagens, para aumentar o
torque aplicado. O movimento rotativo é transferido para a progressão dos tirantes
de operação que movimentam as agulhas da chave.
Os contatos de detecção verificam a posição das agulhas através da conexão
com os tirantes de indicação. Os contatos fecham de acordo com o alinhamento das
agulhas, indicando para qual posição a chave está alinhada, ou se não está alinhada
corretamente para nenhuma das duas posições.
3.4: Detecção
Os sistemas de detecção são utilizados para fornecer informação da posição
de objetos e veículos na ferrovia. Essas informações são utilizadas, principalmente,
para questões de segurança e prevenção de acidentes por licenciamento (THEEG &
VLASENKO, 2009).
Os tipos de objetos que podem ser detectados são os seguintes (THEEG &
VLASENKO, 2009):

Veículos ferroviários: trens e veículos rodoferroviários;

Objetos em passagens de nível: veículos rodoviários e pessoas não
relacionadas à ferrovia, que cruzam a mesma;

Obstáculos: todos os outros objetos que possam de alguma forma interferir no
movimento dos veículos ferroviários.
3.4.1: Propósito da detecção (THEEG & VLASENKO, 2009)
Basicamente, a detecção tem três propósitos: detectar a chegada de um
veículo a um determinado ponto, o término da passagem de um veículo de um
determinado ponto, e a liberação da via. Cada um será detalhado a seguir.
A chegada de um trem a determinado ponto é imprescindível para as
seguintes situações ou funções:

Fechar passagens de nível ativas com a aproximação de trens;

Fechar um sinal assim que um trem o cruzar;

Acendimento de sinais por aproximação, para economia de lâmpadas;

Suporte a decisões de controle de tráfego;
O término da passagem de um trem por determinado ponto é importante para
definir que um veículo chegou a esse ponto e sua parte final também passou por
esse ponto. Exemplos de utilização dessa informação são:

Abrir uma passagem de nível ativa após a passagem do trem;

Liberar uma rota após a passagem do trem por ela;

Desbloquear determinado bloco após a passagem do trem.
Por fim a detecção de via livre é utilizada para duas funções: a via deve estar
livre para se permitir o licenciamento de um trem para ela; e, aparelhos de mudança
de via necessitam estar livres, ou seja, sem veículos passando sobre eles, para
serem operados.
3.4.2: Circuito de Via
Como visto na seção 3.1.4:, p. 25, circuitos de via são utilizados para a
detecção de trens através da injeção e recepção de corrente elétrica no trilho.
Para delimitar um circuito de via e, também, evitar a interferência de um
circuito no adjacente, são instaladas juntas isolantes entre os trilhos. Essas juntas,
como o nome sugere, isolam eletricamente um circuito do outro.
Circuitos de via funcionam no princípio de falha segura, ou seja, quando há
alguma falha no circuito de via, ele indica uma situação mais restritiva. Nesse caso,
a situação mais restritiva é a indicação de ocupação.
Os circuitos de via podem ser de três tipos (CAZELLI, 2012):

Circuito de via de corrente contínua: são normalmente utilizados para circuitos
codificados, que transmitem informações de velocidade ou aspecto de sinal.
Sua principal vantagem é o alcance de até 5.000m;

Circuito de via de corrente alternada: também podem ser utilizados para
codificação em frequência, porém seu alcance é menor, de até 3.000m;

Circuito de via de impulsos de tensão elevada: injetam impulsos de tensão ao
redor de 100V em determinada frequência. Sua grande vantagem é a alta
imunidade contra interferências;

Circuito de via em audiofreqüência: transmitem sinal em freqüências na casa
de kilo Hertz. Usam chaveamento de frequência e sincronismo para comparar
o sinal emitido com o captado. Podem ser instalados sem juntas isolantes.
3.4.3: Contadores de Eixos
Outra maneira de detectar a presença de um trem em uma seção da via é a
utilização
de
contadores
de
eixos.
Esses
dispositivos
utilizam
sensores
eletromagnéticos instalados nos trilhos que, com a variação do fluxo magnético
causado pela passagem dos rodeiros, contam-nos (CAZELLI, 2012).
A Figura 3.10 mostra um exemplo de sistema de contadores de eixos.
Figura 3.10 Sistema de Contadores de Eixos (adaptado de THEEG & VLASENKO,
2009)
Os contatos (sensores) detectam a passagem de um rodeiro. A fim de se
detectar o sentido do movimento, utilizam-se dois sensores próximos (THEEG &
VLASENKO, 2009).
O digitalizador transforma o sinal analógico em digital. Normalmente são
situados próximos aos sensores de forma a não perder o sinal analógico (THEEG &
VLASENKO, 2009).
O avaliador calcula informações de acordo com as informações do
digitalizador. As informações fornecidas são “via livre” ou “via ocupada” de acordo
com o número de eixos contados (THEEG & VLASENKO, 2009).
Para funcionar como detetor de um segmento de via, é necessário a utilização
de sensores nas duas extremidades dessa seção (CAZELLI, 2012). A Figura 3.11
exemplifica esse layout.
Figura 3.11 Utilização de contadores de eixos para detecção (fonte: CAZELLI, 2012)
O trem ao entrar nessa seção faz com que haja incremento do no contador de
eixos. Ao sair da seção, passando pelo outro contador, causa um decremento no
número de eixos da seção. A seção é dada como livre quando a conta chega a zero
(CAZELLI, 2012).
Erros típicos que podem acontecer nesse sistema são: eixo que passa sem
ser contado, eixo contado duas vezes, eixo que não passa e é contado, eixo contado
para a direção errada. Quando isso acontece, é necessário reiniciar os contadores,
mas antes, deve-se verificar que realmente a via está livre (THEEG & VLASENKO,
2009).
3.4.4: Comparação entre circuitos de via e contadores de eixos
A utilização de um sistema ou outro para a detecção é uma decisão técnica
de cada ferrovia. Normalmente, utilizam-se circuitos de via onde se deseja obter
informações de trilhos partidos ou para a transmissão de informação via trilhos. Já
os contadores de eixos são mais utilizados quando se deseja somente a função de
detecção, dada sua maior confiabilidade (THEEG & VLASENKO, 2009).
A Tabela 3.1 compara as duas soluções, mostrando suas vantagens e
desvantagens.
Tabela 3.1 Tabela comparativa: Circuito de Via x Contadores de Eixos
(adaptado de THEEG & VLASENKO, 2009)
Item
Circuito de Via
Contadores de Eixos
Não detecção de
Veículos completamente
Veículos colocados na via
veículos ferroviários
descarrilados
há pouco tempo
Detecção de obstáculos
Somente em poucos
Não
casos
Detecção de trilho
Parcialmente
Não
Requerimentos dos
Rodas e eixos condutores
Rodas ferromagnéticas
veículos
elétricos
Requerimentos da via
Isolamento elétrico
partido
Sem requerimentos
especiais
Tratamento do retorno
Necessárias medidas
Não necessário
de correntes de tração
especiais
Problemas de excesso
Presente, devido ao
de tensão (queda de
aterramento de muitos
raios)
dispositivos aos trilhos
Sensibilidade a
Relativamente alta
Baixa
Limitadas pela eletricidade
Ilimitadas
Extremamente baixa
Extremamente baixa
Relativamente alta
Baixa
Leve
influências climáticas
Tamanho das seções de
via
Frequência de falhas
inseguras
Frequência de outras
falhas
3.5: Sistemas de Supervisão e Controle de Tráfego
Os sistemas de supervisão e controle de tráfego são utilizados para melhorar
a segurança e a capacidade de uma ferrovia. Os sistemas de supervisão atuam
diretamente nos trens, através de equipamentos de bordo, e os de controle são de
nível gerencial, de manipulação do tráfego e emissão de licenças para os trens.
Ambos os sistemas tem sua capacidade definida pelo sistema de sinalização
utilizado, uma vez que é este que define o nível de sofisticação e os protocolos de
comunicação entre campo e centro de controle e entre elementos do campo.
3.5.1: Sistemas de Supervisão
Segundo FENNER (2007), historicamente os condutores não recebiam o
mesmo tipo de suporte recebido pelos controladores de tráfego devido a suas
tarefas serem muito baseadas em resposta a informações recebidas, ou seja,
comandos por voz ou por sinalização de campo.
Entretanto, conforme o avanço da tecnologia e o aumento de falhas humanas
por descumprimento de licença, sistemas de supervisão começaram a ser utilizados
através de equipamentos a bordo das locomotivas.
Os sistemas de bordo não se limitam apenas a mostrar o aspecto do sinal à
frente de maneira contínua ao maquinista, mas também à supervisão e
monitoramento das licenças e velocidades dos trens de acordo com a tecnologia
implantada (CAZELLI, 2012).
A seguir serão apresentadas algumas tecnologias utilizadas para supervisão
de trens.
3.5.1.1: Automatic Train Stop (ATS)
A licença do veículo é monitorada e, sempre que há alguma quebra de
licença, o sistema atua diretamente nos freios parando o veículo (CAZELLI, 2012).
3.5.1.2: Automatic Train Protection (ATP)
Uma evolução do sistema acima pois monitora a velocidade constantemente.
Quando um trem tem de reduzir sua velocidade devido a um sinal vermelho a frente,
ou alguma restrição de velocidade do trecho, o processo de frenagem é
supervisionado continuamente ou em certos pontos por este sistema (THEEG &
VLASENKO, 2009).
Para que haja monitoramento contínuo da velocidade, são necessárias curvas
de frenagem para diversos trens-tipo que circulam na ferrovia (THEEG &
VLASENKO, 2009). Todas devem estar armazenadas nos equipamentos de bordo e
serem escolhidas de acordo com a formação do trem.
3.5.1.3: Automatic Train Operation (ATO)
Também conhecido como piloto automático. São responsáveis por fazer a
operação dos trens de acordo com a programação do centro de controle operacional
(CAZELLI, 2012). Executa as partidas, marchas e paradas dos trens, controlando
também o tempo de parada, abertura e fechamento de portas no caso de trens de
passageiros (CAZELLI, 2012).
Normalmente, os trens com sistema ATO possuem três modos de operação:
Melhor desempenho (percurso em menos tempo), Economia de Energia e Baixa
Aderência (para dias de chuva, por exemplo) (CAZELLI, 2012).
As velocidades e curvas de frenagem de um sistema ATO são obtidas de um
sistema ATP que fará a supervisão das mesmas (CAZELLI, 2012).
3.5.1.4: Automatic Train Control (ATC)
De um modo geral, esses sistemas podem ser entendidos como a soma de
dois sistemas apresentados anteriormente: ATP e ATO (CAZELLI, 2012).
As principais funções desse sistema são (CAZELLI, 2012):

Interpretar os códigos da via, que indicam a velocidade máxima autorizada;

Emitir alertas quando há mudança de código na via, ou seja, mudança de
velocidade;

Supervisionar a velocidade real, comparando-a com a velocidade autorizada;

Aplicar o perfil de frenagem quando da mudança de código na via;

Aplicar frenagem de serviço quando há infração de velocidade;

Aplicar frenagem de emergência na insuficiência da frenagem de serviço.
3.5.2: Sistemas de Controle de Tráfego
Como visto na Seção 2.1.4:, p. 10, os sistemas de controle de tráfego são
utilizados para gerenciar o tráfego ferroviário de acordo com as regras e prioridades
de circulação.
O Controle de Tráfego Centralizado (CTC) se tornou o modelo mais difundido
de sistema de controle. Segundo CAZELLI (2012), "atualmente são concebidos com
arquitetura distribuída (redundante), de conexão aberta, cliente-servidor, com
conexão via rede local: consoles de comando, servidores, painéis de visualização e
integração com sistemas gerenciais e corporativos."
A Figura 3.12 mostra o esquema em blocos da estrutura do centro de controle
e sua interface com o campo.
Figura 3.12 Esquema em blocos de um Centro de Controle Operacional (CAZELLI,
2012)
As principais funções de um Centro de Controle Operacional são (CAZELLI,
2012):

Comandos de rotas, comando de rotas em modo automático;

Comando de AMV e sinais, sinais em modo automático;

Representação das vias e estados de seus componentes;

Indicação de restrições na via;

Rastreamento dos trens por prefixo;

Programação operacional por Gráfico Horário de Trens (GHT);

Despacho automático pela programação do GHT;

Previsão de chegada ao destino;

Registro de eventos;

Estatísticas operacionais.
Capítulo 4: Métodos de Análise de Falhas
A manutenção é o processo pelo qual se busca garantir a minimização dos
impactos causados por falhas de determinados sistemas em operação e, também,
manter seus níveis de performance e disponibilidade. A manutenção pode ser
corretiva ou preventiva.
Segundo LAFRAIA (2001), manutenção pode ser definida como "conjunto de
ações destinadas a manter ou recolocar um item num estado no qual pode executar
sua função requerida."
Do ponto de vista econômico, uma boa manutenção garante um custo de
produção a um custo global otimizado (MONCHY, 1989 apud SUCENA, 2002). Ou
seja, um bom plano de manutenção procura mitigar perdas inesperadas de produção
devido a falhas em operação.
De forma a auxiliar a compreensão e facilitar a manutenção desses sistemas,
existem métodos de análise de falhas. Os dois principais, FTA e FMEA, serão
melhor explicados neste capítulo.
4.1: Confiabilidade
Quando se adquire um produto ou sistema, espera-se que o mesmo tenha a
vida útil máxima possível e que apresente o mínimo de falhas possível nesse
período (LAFRAIA, 2001). A confiabilidade tenta representar quantitativamente esse
desejo.
A confiabilidade de um sistema ou componente está relacionada com a
probabilidade desse sistema ou componente não falhar. LAFRAIA (2001), assim a
define: "Probabilidade de que um componente, equipamento ou sistema exercerá
sua função sem falhas, por um período de tempo previsto, sob condições de
operação especificadas."
A partir dessa definição se pode verificar quatro pontos sobre a confiabilidade
(LAFRAIA, 2001):

É uma probabilidade;

Há definição do desempenho esperado;

Há definição do tempo de operação exigido entre falhas, e;

Há definição das condições ambientais em que o sistema irá operar.
Portanto, dadas as definições do desempenho esperado e das condições
ambientais, a confiabilidade é a probabilidade de um sistema não falhar no tempo
pré-estabelecido ou desejado. A confiabilidade, então, pode ser matematicamente
representada assim (LAFRAIA, 2001):
Equação 4.1 Fórmula da Confiabilidade
Na Equação 4.1, C(t) representa a confiabilidade e F(t) a probabilidade de
falha no tempo t.
4.1.1: Outras Definições
Com o objetivo de se garantir o entendimento completo desse texto, alguns
conceitos relacionados à confiabilidade precisam ser definidos. Os mesmos serão
definidos segundo LAFRAIA (2001):

Função: Toda e qualquer atividade que o item desempenha, sob o ponto de
vista operacional;

Falha: Perda de uma função;

Causa da Falha: Circunstância que induz ou ativa um mecanismo de falha;

Modo de Falha: Conjunto de efeitos pelos quais uma falha é observada.
4.2: FMEA
A FMEA, Failure Mode and Effect Analysis, em português, Análise de Modo
de Falha e Efeito, é uma ferramenta para prevenção de falhas de um sistema
através da análise de falhas potenciais (TOLEDO e AMARAL, 2012).
A FMEA pode se dividir em duas (LAFRAIA, 2001): FMEA de produto e FMEA
de processo. A primeira tem como objetivo mitigar falhas no produto final que
possam ser identificadas e corrigidas no projeto. A última, evitar falhas decorrentes
do processo de fabricação de determinado produto.
Alguns benefícios do FMEA são (LAFRAIA, 2001):

Redução das falhas potenciais em serviço;

Desenvolver uma metodologia de prevenção de falhas, em vez de haver
tratamento reativo às falhas;
Por tratar-se de análise de potenciais falhas, a equipe responsável por sua
elaboração deve ser multidisciplinar (TOLEDO e AMARAL, 2012). Dentre os papéis,
normalmente se encontram Engenheiros de Produção, Projetistas de Produto e
Engenheiros de Qualidade (LAFRAIA, 2001).
A utilização desta ferramenta é baseada na utilização de um formulário
específico. Um exemplo deste formulário pode ser visto na Figura 4.1.
Figura 4.1 Exemplo de formulário para FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001)
O primeiro passo é definir se o FMEA é de produto ou processo. Em seguida,
preenchem-se
as
três
primeiras
colunas
com
os
dados
de
Item,
Componente/Processo e Funções (LAFRAIA, 2001).
Os modos de falha, como mencionado anteriormente, são como as falhas são
observadas. Portanto, os próximos passos são listar os possíveis modos de falha e
seus efeitos para o sistema e para o usuário ou cliente.
Logo em seguida, necessita-se levantar as causas das falhas e os meios de
detecção. LAFRAIA (2001) mostra a relação entre causa, modo e efeito de falha de
acordo com o nível de detalhamento que se deseja utilizar na análise. A Tabela 4.1
exemplifica essa questão.
Tabela 4.1 Exemplo dos efeitos das falhas de componentes (adaptado de LAFRAIA,
2001)
Sistema
Subsistema
Componente
Parte
Processo de
Fabricação
Efeito
Modo
Efeito
Causa
Modo
Efeito
Causa
Modo
Efeito
Causa
Modo
Efeito
Causa
Modo
Causa
4.2.1: Análise de Criticidade
A criticidade representa o risco que uma determinada falha pode levar à
segurança do sistema analisado ou do usuário/cliente. A análise de criticidade ou de
risco "é o processo ou procedimento para identificar, caracterizar, quantificar e
avaliar os riscos e seu significado." (LAFRAIA, 2001)
O risco pode ser calculado pela seguinte fórmula, sendo cada elemento
explicado em seguida (LAFRAIA, 2001):
Risco = Probabilidade de Ocorrência x Detecção x Severidade
Cada item deve ser observado independentemente, ou seja, embora se possa
pensar diretamente no risco associado a uma falha (junção dos três parâmetros),
cada um deve ser analisado separadamente.
Por exemplo, o vazamento de resíduos nucleares de uma usina possui uma
severidade altíssima, porém a probabilidade de ocorrência é baixíssima, o que leva
ao risco não ser tão alto.
A probabilidade de ocorrência está ligada diretamente a quão frequente cada
sistema ou componente falha, independentemente de seus dos seus efeitos.
LAFRAIA (2001) sugere uma classificação de acordo com a taxa de falhas, vista na
Tabela 4.2.
Tabela 4.2 Tabela de Probabilidade de Ocorrências (adaptado de LAFRAIA, 2001)
Probabilidade de Falha
Ranking
Taxa de Falhas
Remota: a falha é improvável
1
< 1 em 106
Baixa: relativamente poucas falhas
2
1 em 20.000
3
1 em 4.000
4
1 em 1.000
5
1 em 400
6
1 em 80
7
1 em 40
8
1 em 20
9
1 em 8
10
1 em 2
Moderada: falhas ocasionais
Alta: falhas repetitivas
Muito alta: falhas quase que inevitáveis
A detecção está relacionada com a facilidade ou a probabilidade de uma falha
ser detectada pelo usuário. LAFRAIA (2001) sugere uma classificação subjetiva de
acordo com a probabilidade de detecção, vista na Tabela 4.3.
Tabela 4.3 Tabela de Probabilidade de Detecção (adaptado de LAFRAIA, 2001)
Probabilidade de Detecção
Ranking
Muito alta: a falha será certamente detectada durante o processo de
1
projeto/fabricação/montagem/operação
2
Alta: boa chance de determinar a falha
3
4
Moderada: 50% de chance de determinar a falha
5
6
Baixa: não é provável que a falha seja detectável
7
8
Muito baixa: a falha é muito improvavelmente detectável
9
Absolutamente indetectável: a falha não será detectável com certeza
10
A severidade está ligada à gravidade das consequências da falha de um
determinado sistema ou subsistema. LAFRAIA (2001) sugere uma classificação
subjetiva de acordo com a severidade das consequências, vista na Tabela 4.4.
Tabela 4.4 Tabela de Severidade (adaptado de LAFRAIA, 2001)
Severidade das conseqências
Ranking
Marginal: a falha não teria efeito real no sistema. O cliente
1
provavelmente nem notaria a falha
Baixa: a falha causa apenas pequenos transtornos ao cliente. O
2
cliente notará provavelmente leves variações no desempenho do
sistema.
3
Moderada: a falha ocasiona razoável insatisfação no cliente. O cliente
4
Ficará desconfortável e irritado com a falha. O cliente notará razoável
5
deterioração no desempenho.
6
Alta: alto grau de insatisfação do cliente. O sistema se torna
7
inoperável. A falha não envolve riscos à segurança operacional ou o
descumprimento de requisitos legais.
8
Muito alta: a falha envolve riscos à operação segura do sistema e/ou
9
Descumprimento de requisitos legais.
10
Por fim, o RPN, Risk Priority Number, ou Número de Prioridade de Risco, do
formulário da FMEA (Figura 4.1, p. 49) é anotado como o produto dos elementos
citados anteriormente (LAFRAIA, 2001). Dessa forma é possível elencar quais falhas
ou sistemas devem ser tratados prioritariamente.
4.3: FTA
A Análise de Árvore de Falhas, ou Fault-Tree Analysis, é uma metodologia
que, a partir de um evento de falha, busca descobrir todas as possíveis causas raiz.
É um processo dedutivo e pode ser utilizado para avaliação de riscos (ERICSON,
1999).
O descrito acima refere-se à análise qualitativa, porém a análise quantitativa
também é possível para calcular a probabilidade de que um evento indesejado
ocorra de acordo com as probabilidades de falhas das suas causas raiz (LAFRAIA,
2001).
Segundo CLEMENS (1993), o FTA é melhor utilizado para eventos de alto
risco, com diversos contribuintes e em sistemas ou processos complexos, de vários
elementos. Já ERICSON (1999) diz que a metodologia pode ser aplicada para
certificações, investigação de acidentes/incidentes/anomalias e para descobrir a
causa raiz de eventos em cascata.
Como limitações da metodologia, pode-se citar que ela não permite
determinação direta de itens críticos e execução de análise de criticidade (LAFRAIA,
2001). Além de não ser um modelo para todas as falhas possíveis de um sistema
(ERICSON, 1999).
4.3.1: Estrutura e Simbologia
A árvore de falhas é montada à partir de um evento-topo, descendo até os
eventos básicos, fazendo a inter-relação entre cada um deles. A Figura 4.2 mostra
os elementos básicos de uma árvore de falhas.
Figura 4.2 Elementos de uma Árvore de Falhas (adaptado de CLEMENS, 1993)
Segundo CLEMENS (1993), os elementos assim se caracterizam:

Evento Topo: representa o evento a ser estudado, evento previsível e
indesejado;

Evento Intermediário: representa um estado do sistema causado pelos
eventos básicos. Utiliza o mesmo elemento do evento topo;

Evento Básico: falha inicial, não desenvolvida adiante. Limita a análise;

Porta OU: porta lógica que produz uma saída verdadeira quando qualquer
uma de suas entradas for verdadeira;

Porta E: porta lógica que produz uma saída verdadeira quando todas as suas
entradas forem verdadeiras.
4.4: Relação entre FMEA e FTA
Ambos FMEA e FTA são ferramentas para estudo e previsão de falhas em
produtos e processos (LAFRAIA, 2001). Porém cada ferramenta tem suas
características, prós e contras, como visto neste capítulo.
Há, ainda, uma relação entre essas duas ferramentas. Segundo LAFRAIA
(2001), cada um dos eventos intermediários são modos de falha que podem ter suas
causas, evento básico na FTA, estudadas. Assim, é possível fazer a análise de risco
para cada modo de falha. A Figura 4.3, exemplifica a relação.
Figura 4.3 Relação entre FMEA e FTA (LAFRAIA, 2001)
A Tabela 4.5 e a Tabela 4.6 mostram as diferenças entre os dois métodos.
Tabela 4.5 Vantagens FTA x Vantagens FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001)
Característica (Melhor para)
Analisar falhas múltiplas
FTA
FMEA
X
Analisar falhas isoladas
Identificar eventos de alto nível causado por eventos de nível
X
X
mais baixo
Ter uma abrangência maior ao analisar a falha
X
Ter menos restrições e ser mais fácil de seguir
X
Identificar influências externas
X
Identificar características críticas
X
Tabela 4.6 Utilização de FTA e FMEA (adaptado de LAFRAIA, 2001)
Característica (Deveria ser usado quando)
Análise quantitativa
FTA
FMEA
X
Não há necessidade de se garantir que a falha de cada
X
componente seja analisada
Avaliar alternativas de projeto/abordagem
X
Avaliar redundâncias
X
Avaliar integridade do projeto, incluindo: detecção de falhas e
X
failure-safe
Análises dedutivas de cima para baixo
Análises indutivas de baixo para cima
X
X
Capítulo 5: Análise
de
Criticidade
do
Sistema
de
Sinalização
Este capítulo trata da análise de criticidade do sistema de sinalização da MRS
Logística, concessionária ferroviária. Apresenta a empresa, seu sistema de
sinalização, bem como a análise de criticidade do mesmo.
5.1: A MRS Logística
A MRS Logística nasceu em 30 de agosto de 1996 para participar do leilão de
privatização da Malha Sudeste da Rede Ferroviária Federal S/A, ou RFFSA (MRS,
2012). A Malha Sudeste é composta pelas antigas Superintendências Regionais 3 e
4 (SR 3 e SR 4) da antiga RFFSA.
A empresa está presente em três estados do Sudeste do País: Minas Gerais,
Rio de Janeiro e São Paulo. Sua malha possui 1.642 quilômetros de via férrea que
possuem acesso aos portos do Rio de Janeiro e de Itaguaí, ambos no estado do Rio
de Janeiro; e de Santos, em São Paulo (MRS, 2012).
A Figura 5.1 mostra o mapa da malha ferroviária da MRS.
Figura 5.1 Malha Ferroviária da MRS (MRS, 2012)
O transporte ferroviário de cargas é o foco da MRS sem, contudo, deixar de
oferecer serviços com ponta rodoviária a seus clientes.
Os principais produtos transportados pela empresa são divididos em dois
grupos: Heavy Haul e Carga Geral. No primeiro estão minério de ferro, carvão e
coque; no segundo, produtos siderúrgicos, cimento, bauxita, produtos agrícolas,
contêineres e outros.
Devido sua localização, e vocação histórica da região, os produtos Heavy
Haul são responsáveis por mais de 70% de tudo que é transportado na MRS. Em
2011, o transporte Heavy Haul representou 74,6% do transporte da companhia,
ficando a Carga Geral com os 25,4% restantes (MRS, 2012).
5.2: Sistema Teórico de Sinalização
Como mostrado no Capítulo 3, o sistema de sinalização de uma ferrovia é
extremamente importante para a segurança operacional e capacidade de produção.
O estudo desse sistema se mostra de grande valia, uma vez que sua falha pode
impactar na operação ferroviária.
A primeira abordagem de estudo será a definição do elemento crítico de um
sistema de sinalização. Para tal, um procedimento baseado na FMEA desenvolvido
por SUCENA (2002) para definição de alocação de recursos financeiros em
elementos críticos será utilizado.
A metodologia desenvolvida tem como objetivo melhor alocar recursos
financeiros para a manutenção dos subsistemas ferroviários de acordo com sua
criticidade (SUCENA, 2002). A criticidade é definida de acordo com o impacto que a
perda de uma função ou falha de componente tem na operação ferroviária.
O intuito deste trabalho também é definir um elemento crítico, porém não para
alocação de recursos financeiros, num primeiro momento, mas para o estudo
aprofundado do subsistema crítico. Ainda no caso deste trabalho, analisar-se-á
apenas o sistema de sinalização de uma ferrovia.
O fluxograma desse procedimento pode ser visto na Figura 5.2.
Figura 5.2 Fluxograma procedimento para definição do componente crítico
(SUCENA, 2002)
5.2.1: Conhecimento, Decomposição e Diagramação Hierarquizada do
Sistema
O primeiro passo do procedimento é conhecer o sistema. Parte do
conhecimento disponível na literatura foi abordado no Capítulo 3. Com esse
conhecimento é possível avançar para o segundo passo para o sistema teórico.
O segundo passo consiste na decomposição do sistema. A decomposição é
feita de acordo com os subsistemas e componentes dentro da sinalização ferroviária
(SUCENA, 2002).
No terceiro passo é realizado a diagramação hierarquizada, ou seja, junta-se
o sistema decomposto no passo anterior de forma que se possa estabelecer um
relacionamento gráfico entre as partes que o compõem (SUCENA, 2002).
O resultado desses três passos para um sistema de sinalização teórico é
mostrado na Figura 5.3.
Figura 5.3 Diagramação Hierarquizada do Sistema de Sinalização Ferroviária
5.2.2: Determinação dos Pesos e Cálculo do Índice de Risco
Em continuação ao processo, no quarto passo determinam-se os pesos para
cada subsistemas e cada critério. Os critérios utilizados são os mesmos da FMEA
apresentados na Seção 4.2.1: (p. 50) para a análise de criticidade.
Para cada critério, são determinados os pesos de acordo com as tabelas
sugeridas por LAFRAIA (2001), que também se encontram na Seção 4.2.1: (p. 50).
Os pesos devem ser determinados apenas para os subsistemas de nível mais
baixo, ou seja, a base do diagrama hierarquizado (SUCENA, 2002).
Para a determinação dos pesos pode-se utilizar duas metodologias: a Ad Hoc
e a Delphi (BRANDÃO, 1996 apud SUCENA, 2002). Ambas são detalhadas a seguir:

Ad Hoc: consiste em reunir especialistas em uma mesma reunião e, juntos,
através de sua experiência, atribuir os pesos a cada critério;

Delphi: consiste em entrevistar especialistas individualmente, ocasião na qual
cada um atribui seus pesos aos critérios. As informações são compiladas e
enviadas novamente aos mesmos para nova avaliação, com o objetivo de
possuir um resultado mais homogêneo.
Devido a sua flexibilidade, o método Delphi foi utilizado sem, entretanto, haver
a reunião final para discussão dos resultados. Para tal, foram consultados quatro
especialistas em sinalização ferroviária na empresa, tendo cada um deles
determinado seus pesos para cada critério e cada subsistema.
Em seguida, o quinto passo determina o cálculo dos índices de risco de cada
subsistema de nível mais baixo. Esse índice é o mesmo apresentado na Seção
4.2.1: (p. 50), ou seja, é assim calculado:
Risco = Probabilidade de Ocorrência x Detecção x Severidade
A Figura 5.4 mostra os índices obtidos após obter as opiniões dos
especialistas.
Figura 5.4 Subsistemas com pontuação de acordo com especialistas da empresa
5.2.3: Determinação do Sistema e Subsistema Críticos
O sexto passo consiste em alocar o valor máximo de índice de risco ao nível
imediatamente acima. Dentre os subsistemas de nível mais baixo avaliados,
identifica-se o que possui maior valor de índice de risco e o aloca no subsistema ou
sistema de nível imediatamente superior correspondente (SUCENA, 2002). A Figura
5.5 mostra os resultados do sexto passo.
Figura 5.5 Subsistemas com pontuação levada aos níveis acima
O sétimo passo acontece assim que o passo anterior aloca o valor de índice
de risco ao topo do sistema. O subsistema crítico é identificado como aquele que
possui o maior índice de risco que está no segundo nível, de cima para baixo.
Após a identificação do subsistema crítico, no oitavo passo é possível gerar
uma lista hierarquizada dos componentes/subsistemas daquele identificado no
passo anterior (SUCENA, 2002). A Figura 5.6 mostra os subsistemas hierarquizados
de acordo com sua criticidade.
Figura 5.6 Subsistemas hierarquizados de acordo com sua criticidade
O nono passo não será realizado nesse trabalho, pois o mesmo deve ocorrer
após alguma intervenção no sistema.
Como resultado do procedimento apresentado, o componente crítico do
sistema é a junta isolante dentro do subsistema de circuito de via. Como explicado
na Seção 3.4.2:, p. 38, a junta isolante serve para delimitar dois circuitos de via, que
normalmente correspondem a duas seções de bloqueio.
5.3: Estudo Aprofundado do Subsistema Crítico
Uma vez hierarquizados os subsistemas, elencados pelos especialistas da
empresa, cria-se uma lista de prioridades de acordo com a criticidade de cada um.
Dessa forma, é possível focar esforços, de qualquer natureza, no determinado
subsistema.
No escopo desse trabalho, o esforço é em torno de criar conhecimento sobre
o novo sistema de sinalização ferroviária em implantação na empresa. Para tal, as
árvores de falhas do subsistema crítico serão desenvolvidas.
5.3.1: Circuito de Via: o Subsistema Crítico
No novo sistema de sinalização em implantação, são utilizados dois tipos de
circuito de via: circuito de via de corrente contínua e o circuito de via codificado.
O circuito de via de corrente contínua já teve sua explicação fornecida na
Seção 3.4.2:, p. 38. No projeto em instalação, esse tipo de circuito de via é utilizado
apenas em circuitos de detetora de chaves e em final de linhas ou em desvios
mortos sinalizados.
Já o circuito de via codificado funciona através de uma codificação de tensão
em degrau injetada nos trilhos que, de acordo com a frequência e espaçamento,
determinam um código específico. Cada código tem seu significado para o
intertravamento.
Embora os circuitos de via também tenham seus limites estabelecidos por
juntas isolantes, para a utilização desse circuito de via, é necessário que haja um
sistema compatível nas duas extremidades do circuito. As duas extremidades
transmitem e recebem códigos de maneira sincronizada.
A sincronização das transmissões e recepções é dada pelo código 1, que
também indica que o bloco está livre. A ausência de códigos na recepção indica que
o bloco está ocupado. Os demais códigos são utilizados para determinar os
aspectos dos sinais, quando estes estão abertos. A Figura 5.7 demonstra o
funcionamento da codificação do circuito de via.
Figura 5.7 Codificação dos degraus do Circuito de Via Codificado
5.3.2: Os Efeitos das Falhas do Subsistema Crítico
Para o subsistema crítico eleito foram levantados os principais efeitos de suas
falhas. Os efeitos são a forma como os usuários enxergam a falha do sistema, que
será utilizada como evento topo na análise por árvore de falhas. Nos dois tipos de
circuito de via utilizados, os principais efeitos são:

Circuito de via ocupado indevido: ocorre quando o circuito de via indica uma
ocupação mesmo quando não há veículos naquela seção de bloqueio. Ou
seja, algo está causando a falha na recepção da corrente do circuito de via;

Circuito de via ocupado intermitente: ocorre quando o circuito de via indica de
maneira intermitente uma ocupação mesmo quando não há veículos naquela
seção de bloqueio. Ou seja, algo está causando a falha intermitente na
recepção da corrente do circuito de via.
Embora os efeitos de suas falhas sejam os mesmos, os componentes e
subsistemas que participam no seu funcionamento são, em parte, diferentes.
Portanto, serão elaboradas árvores de falhas para cada um dos tipos de circuitos de
via separadamente.
5.3.3: Árvores de Falhas do Subsistema Crítico
A elaboração das árvores de falhas foi realizada a partir dos efeitos das falhas
percebidos pelos usuários. Ela foi feita com base na verificação dos componentes
que interferem nos circuitos de via, suas falhas e como se interrelacionam para gerar
o efeito percebido pelos usuários. Esses efeitos serão utilizados como os eventostopo na árvore de falhas para terem suas causas-raiz encontradas.
Como os principais efeitos são dois, ocupação indevida e ocupação
intermitente, e; os tipos de subsistemas utilizados também são dois, corrente
contínua e codificado, serão elaboradas quatro árvores de falhas.
A seguir as seguintes figuras apresentarão as árvores de falhas conforme
abaixo:

Figura 5.8, p. 70: Ocupação Indevida em Circuito de Via Codificado;

Figura 5.9, p. 71: Ocupação Intermitente em Circuito de Via Codificado;

Figura 5.10, p. 72: Ocupação Indevida em Circuito de Via de Corrente
Contínua;

Figura 5.11, p. 73: Ocupação Intermitente em Circuito de Via de Corrente
Contínua.
Figura 5.8 Árvore de Falhas para Ocupação Indevida de CDV Codificado
Figura 5.9 Árvore de Falhas para Ocupação Intermitente de CDV Codificado
Figura 5.10 Árvore de Falhas para Ocupação Indevida de CDV DC
Figura 5.11 Árvore de Falhas para Ocupação Intermitente de CDV DC
Capítulo 6: Conclusões e Perspectivas
Durante este trabalho fez-se a introdução aos assuntos abordados como
ferrovias, sinalização ferroviária e métodos de análise de falhas. Devido às
característica peculiares e tecnológicas de cada empresa ferroviária elaborou-se um
sistema teórico de sinalização ferroviária elegendo-se o seu subsistema crítico. Por
fim, um estudo deste elemento crítico foi realizado de forma mais detalhada
utilizando-se a técnica Árvores de Falhas.
Após a conclusão dos trabalhos, pôde-se perceber que, embora quando se
pense em sinalização ferroviária, normalmente se pense em sinais e máquinas de
chave, o principal subsistema, ou seja, aquele que tem maior impacto como
consequência de suas falhas, é o circuito de via.
A falha do circuito de via traz muita dúvida a todos da operação,
principalmente ao controlador de tráfego ferroviário, que utiliza essas informações
para tomar decisões de movimentação e licenciamento de trens. Isso se deve ao
fato de que uma ocupação indevida pode até ser uma falha no sistema de
sinalização, mas também pode ser alguma obstrução na via ou veículo sem
autorização.
A utilização de uma metodologia para encontrar o subsistema crítico
fundamental, pois fornece indicação clara de onde a empresa deve atuar para
melhorar o seu negócio, no caso deste trabalho, para diminuir as perdas de
circulação.
O estudo aprofundado do subsistema crítico permitiu a elaboração de árvores
de falhas para o mesmo. Dessa forma, é possível melhorar o conhecimento desse
subsistema por parte das equipes de engenharia e, principalmente, de manutenção.
Estes com a função de realizar o atendimento de ocorrências e realizar a
manutenção corretiva.
A disseminação do conhecimento é extremamente relevante, essencialmente
em casos de introdução de novas tecnologias e sistemas numa empresa. Assim, a
gestão da mudança é facilitada.
Após o término deste trabalho, sugere-se dar continuidade às demais
possibilidades da utilização de árvores de falhas. Realização dos cortes mínimos e
análises quantitativas com base no histórico de falhas também podem trazer muitos
resultados positivos.
Sugere-se, também, expandir a elaboração das árvores de falhas aos demais
subsistemas, tendo como prioridade os subsistemas de maior criticidade, como
levantado no presente trabalho.
É possível, ainda, a elaboração de guias de solução de problemas, também
conhecidos como “troubleshooting”, a partir das árvores de falhas e das análises
quantitativas.
Bibliografia
ABNT Sinal Ferroviário ABNT NBR 7601:1982, Associação Brasileira de
Normas Técnicas. 1982
ANTF Balanço do Transporte Ferroviário de Cargas 2010, Associação
Nacional dos Transportadores Ferroviários - ANTF, 2011.
ANTF
Material
Ferroviários
Rodante,
–
Associação
ANTF,
Nacional
2010.
dos
Transportadores
Disponível
http://www.antf.org.br/index.php/informacoes-do-setor/material-rodante.
em
Acessado
em 23/03/2012.
AREMA Manual for Railway Engineering 4 volumes. American Railway
Engineering and Maintenance-of-Way Association - AREMA. 2009.
BALLOU, R. H. Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos/Logística
Empresarial Quinta edição. Bookman Editora, 2004.
BRANDÃO, G. B. Transportes e o Meio Ambiente no Brasil. Instituto Militar de
Engenharia, 1996.
BRINA, H. L. Estradas de Ferro. Editora UFMG, 1979.
CAZELLI, M. Sistemas de Sinalização Ferroviária - Objetivos, Elementos e
Funções em Curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Cargas. Instituto
Militar de Engenharia, 2012.
CLEMENS, P. L. Fault Tree Analysis. 4ª edição, 1993. Disponível em
www.fault-tree.net
CNT Transporte de Cargas no Brasil, Ameaças e Oportunidades para o
Desenvolvimento do País. Confederação Nacional do Transporte – CNT. Disponível
http://portal2.tcu.gov.br/portal/pls/portal/docs/2062408.PDF.
Acessado
em
23/03/2012.
DEVOE, D. B.; STORY, A. W. Guidelines for Writing Railroad Operating Rules
Report No. FRA-RT-74-1. Department of Transportation - Federal Railroad
Administration, 1973.
ERICSON, C. A. Fault Tree Analysis. 1999.
FENNER, D. Railway Signaling, 3rd IET Professional Development Course on
Railway Electrification Infrastructure and Systems, 2007.
FRA,
Federal
Railroad
Administration
website.
Disponível
em
http://safetydata.fra.dot.gov/OfficeofSafety/publicsite/query/statsSas.aspx. Acessado
em 28/03/2012.
GODDARD, E. Overview of Signalling and Train Control, The 9th Institution of
Engineering and Technology Professional Development Course on Electric Traction
Systems, 2006.
INTERMODAL
Log-In
Logística
Disponível
em
https://www.loginlogistica.com.br/Mercado/Entendendo-Transporte-Multimodal.aspx
Acessado em 17/03/2012
LAFRAIA,
J.
R.
B.
Manual
de
Confiabilidade,
Mantenabilidade
e
Disponibilidade. Qualitimark Editora. 2001.
LEWIS, M. J. T. Railway in the Greek and Roman World. University of Hull.
Disponível em
http://www.sciencenews.gr/docs/diolkos.pdf.
Acessado
em
10/03/2012.
MONCHY, F. A Função Manutenção: Formação para a Gerência da
Manutenção Industrial. Editora DURBAN / EBRAS, 1989.
MRS, Site da. Disponível em http://www.mrs.com.br/. Acessado em
11/03/2012.
ROSA, P. M. F. Vagões - Visão Geral.
Curso de Especialização em
Transporte Ferroviário de Cargas. Instituto Militar de Engenharia, 2011.
SUCENA, M. P., Subsídios para a Alocação de Recursos Financeiros em
Sistemas de Transportes Urbanos sobre Trilhos Baseado em Critérios Técnicos
Dissertação de Mestrado. Instituto Militar de Engenharia, 2002.
THEEG, G., VLASENKO, S. Railway Signalling & Interlocking - International
Compendium Eurail Press, 2009.
TOLEDO, J. C., AMARAL, D. C. FMEA - Análise do Tipo e Efeito de Falha.
GEPEQ - Grupo de Estudos e Pesquisa em Qualidade. Universidade Federal de São
Carlos.
Disponível
em:
http://www.gepeq.dep.ufscar.br/arquivos/FMEA-
APOSTILA.pdf. Acessado em 01/06/2012.
TRANSPORTES, Ministério do. PAC Transportes, 2012.
WIKIPEDIA www.wikipedia.org Acessado em 10/03/2012.