DINÂMICA EM TRENS LONGOS COM TRAÇÃO DISTRIBUÍDA

Sérgio Luiz de Oliveira

Cel. Silveira Lopes

Carmen Dias Castro Instituto Militar de Engenharia - IME

RESUMO

O estudo da dinâmica longitudinal do trem de carga foi elaborado devido à necessidade de implantar

composições maiores com tração distribuída no corredor do heavy haul. O propósito de estudar trens mais longos

esta na complexidade na operação por apresentar aumento dos esforços sobre a via permanente e componentes

dos veículos, os mais solicitados diretamente são os engates e o aparelho de amortecimento. As forças são

causadas pela grande variação no perfil na via permanente formada por ondulações, rampa em aclive e declive

acima de 1% de elevação que acarreta na discrepância de velocidades nós veículos ao longo da composição e

exigem valores de esforços internos muito altos que atuam diretamente nos engates para o trem vencer

resistência da rampa, gerando forças longitudinais que podem desencadear em um descarrilamento. A partir

deste trabalho realizado foi possível coletar dados com utilização de simulador de trem, instrumentação de via

permanente e vagões, com base nessas informações elaborou procedimento padrão de condução do trem para

minimizar os esforços, outro desafio era reduzir os elevados valores de choques de compressão e tração após

aplicação de freio de emergência no trem vazio, a solução foi utilizar um equipamento instalado na cauda do

trem. Obras de artes túneis e cortes no percurso do trem foram avaliadas são barreiras que impactam na

comunicação de radio entre a locomotiva líder e as remotas distribuídas ao longo da composição

impossibilitando plena operação do equipamento do sistema de tração distribuída.

ABSTRACT

The study of the longitudinal dynamics of the freight train was elaborated due to the need to implant larger

compositions with distributed traction in the corridor of heavy haul. The purpose of studying longer trains is in

the complexity of the operation because of the increased effort on the permanent track and components of the

vehicles, the most sought after are the couplings and the damping apparatus. The forces are caused by the large

variation in profile in the permanent path formed by ripples, slope ramp and slope above 1% of elevation which

entails in the discrepancy of velocities nodes along the composition and require values of very high internal

forces acting directly In the couplings for the train to overcome resistance of the ramp, generating longitudinal

forces that can trigger in a derailment. From this work it was possible to collect data using train simulator,

permanent track instrumentation and wagons, based on this information elaborated standard train driving

procedure to minimize the efforts, another challenge was to reduce the high values of compression shocks And

traction after applying emergency brake on the empty train, the solution was to use an equipment installed in the

tail of the train. Works of tunnels and cuts in the trajectory of the train were evaluated are barriers that impact on

the radio communication between the leading locomotive and the remote distributed throughout the composition

making it impossible to fully operate the equipment of the distributed traction system.

1. INTRODUÇÃO

Desde o início das privatizações no Brasil, que se intensificou a busca por melhores resultados

na economia em toda a área de transportes, principalmente no transporte ferroviário. Nas

ferrovias que movimentam basicamente carga em grandes escalas, o direcionamento é no

sentido do total aproveitamento da sua capacidade, utilizando vagões de tara reduzida e

capacidade de carga elevada, e formação de trens mais longos e mais pesados.

Segundo Borba (2001) Como pode ver inúmeras são as vantagens da operação com tração

distribuída, mas existem riscos muito evidentes se os controles não forem manipulados

corretamente, ou se houver falha na comunicação entre as locomotivas. Neste caso, as

consequências podem ser substancialmente mais severas do que num trem regular e esta

parece ser a causa principal de tão pouca familiaridade com a técnica no Brasil. Além disto,

implantar exige investimentos substanciais. É preciso considerar não apenas os equipamentos

de bordo, mas os sistemas auxiliares e toda a logística de sistemas para que não haja solução

de continuidade na comunicação entre as locomotivas. Os trens extralongos exigem também

aporte substancial de recursos na ampliação de pátios de manobra e de pátios intermediários

para cruzamento, condição essencial para efetiva aplicação do sistema.

As ferrovias Canadenses investiram tempo e dinheiro para aperfeiçoar a operação de trens

longos conforme Figura 1, como parte de seus esforços para melhorar a eficiência de suas

operações. Enfatiza (Lowenger 2011), nós temos grandes montanhas, longas curvas,

condições climáticas adversas e condições diferentes, apenas atravessando as Montanhas

Rochosas.

Figura 1: Trem com tração distribuída nas montanhas do Canadá

Fonte IHHA (2011)

Empresa ferroviária relacionada ao estudo tem em sua operação focada no transporte de

minério de ferro no corredor do heavy haul com trens vazios e carregados. Os trens

atualmente são formados com locomotivas AC-44 e 134 vagões GDT/GDU, a composição

mede em torno de 1500 metros de extensão que o limite máximo no tamanho do trem para

atendimento aos terminais dos clientes. Os trens vazios são formados conforme a Figura 2, os

trens carregados são formados pesando entre 17.000 e 17.500 toneladas brutas com uma

locomotiva na cauda do trem utilizando sistema de tração distribuída conforme a Figura 3.

Figura 2: Formação do trem com 134 vagões vazios

Figura 3: Formação do trem com 134 vagões carregados

O estudo do tema esta relacionado a implantar no corredor do heavy haul operação para os

trens mais longos com tração distribuída sem que descaracterize a base do modelo formado

com 134 vagões conforme a Figura 2. O trem vazio passa a ser formado com duas

composições de 134 vagões conforme a FIGURA 4, o trem carregado passa a ser formado

com duas composições de 134 vagões, e duas locomotivas na cauda do trem conforme a

Figura 5, ambos medindo em torno de 3000 metros de extensão o trem carregado com peso

entre 34.000 e 35.000 toneladas.

Figura 4: Formação do trem com 268 vagões vazios

Figura 5: Formação do trem com 268 vagões carregados

As formações dos trens terão configuração conforme as Figuras 4 e 5, distribuir as

locomotivas em mais pontos do trem reduz os esforços, porém implicam no aumento do

tempo de manobras de formação e desanexação e consequentemente utilização de mais

recursos, dado que não serão necessárias as locomotivas na cauda do trem carregado em todo

o percurso, reduzindo os impactos e gerando economia, assim como é de grande importância

para o negocio manter o atendimento aos clientes, dado as limitações atuais dos tamanhos dos

terminais de embarque e desembarque de minério.

Para (Spinola 1993) o aumento das composições ferroviárias tem dificultado a circulação

segura dos trens, por ser mais difícil de controlar os efeitos dinâmicos e as forças internas nos

veículos, que são produzidos pela condução em perfil de via acidentado, típico nas ferrovias

brasileiras. Isto tem acarretado problemas operacionais, como por exemplo, alteração na

distância de parada fraturas de engates e descarrilamentos.

A motivação para o desenvolvimento deste tema está pautada na necessidade de conhecer o

comportamento dinâmico longitudinal dos novos modelos dos trens com tração distribuída

que foram apresentados, tornando fundamental para obtenção dos resultados, soluções dos

problemas permitindo aprimorar todo o processo de implantação especialmente na elaboração

de procedimento padrão sendo essencial na condução dos trens. O procedimento padrão de

condução esta relacionado diretamente em controlar e mitigar a discrepância da velocidade

em que os veículos estão subordinados devido à variação de perfil sob a composição,

tornando imprescindível para redução das forças longitudinais evitando acidentes e reduzindo

avarias nos componentes dos veículos.

Objetivo do tema e estudar os obstáculos na aplicação dos trens logos com tração distribuída,

tratar seus impactos relacionados ao tamanho do trem, elaborar modelo de procedimento

padrão especifico de condução para mitigar os efeitos dinâmicos na direção longitudinal da

composição que são forças de compressão, tração e choques internos desenvolvidos durante a

circulação entre os veículos do trem.

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este tópico abordará temas importantes ao desenvolvimento do artigo que são descritos nós

subitens a seguir.

2.1 DEFINIÇÃO DE LOCOMOTIVA

Locomotiva é um veiculo automotor que utiliza varias formas de energia (vapor, eletricidade,

diesel, etc.), fornecendo força motriz que é transmitida através da sua estrutura destinada a

rebocar os vagões de uma composição sobre a via férrea.

2.1.1 ESFORÇO TRATOR

Força de tração de uma locomotiva é o conjugado do motor na periferia das rodas que

proporciona o deslocamento da locomotiva e consequentemente a movimentação dos trens

para manter ou aumentar sua velocidade durante o período que estamos rebocando uma

composição. Existem cálculos que indicam a força necessária para que as resistências ao

movimento sejam vencidas.

2.1.2 ADERÊNCIA

O fator físico fundamental que determina e limita a capacidade de tração é o atrito estático

antes que haja algum deslocamento é propriedade fundamental para que o movimento ocorra.

Quanto maior este coeficiente de atrito estático, mais força se pode fazer no eixo para que o

trem entre em movimento sem que ocorra deslizamento ou patinação de rodas.

2.2 DEFINIÇÃO DE VAGÃO

É o veículo destinado ao transporte ferroviário exclusivamente de cargas dos mais diversos

tipos. Os vagões gôndolas de acordo a Figura 6, transportam produtos que não necessitam de

proteção contra o tempo, atualmente é o mais comum nas ferrovias brasileiras em função da

grande quantidade de minérios que circulam por nossas linhas, trens longos de exportação são

formados por gôndolas que tem facilidade de carregamento e na descarga em viradores de

vagões nos portos.

Figura 6: Vagão gôndola modelo GDT

2.2.1 ENGATE

O uso mais frequente dos engates do tipo F é nos longos, pesados e lentos trens tipo unitário,

onde a estabilidade é fundamental para uma boa operação ferroviária. O engate F através de

seu travamento lateral (interlocking) não permite o movimento vertical entre as cabeças,

aumentando a proteção contra desacoplamentos indesejáveis com a consequente paralisação

dos trens conforme Figura 7.

.

Figura 7: Engate tipo F, modelo usado no vagão GDT

2.2.2 APARELHO DE CHOQUE DE TRAÇÃO

O aparelho de choque de tração (ACT) conforme Figura 8, tem a função básica de absorver a

energia dos impactos produzidos pelo movimento relativo entre dois vagões. Este dispositivo

permite reduzir picos de força transmitidos através da estrutura do veículo poupando-a de

danos.

Figura 8: Visão interna do aparelho de choque de tração

2.3 VIA PERMANENTE

De acordo com Brina (1979), a via permanente é a superestrutura da ferrovia, sendo

constituída por subleito, sublastro, lastro, dormente, trilho e acessórios conforme Figura 9. Os

dormentes e o lastro têm a função de amortecimento, acomodando o sistema sob o efeito das

forças sofridas no momento da passagem do trem. 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.

Figura 9: Via permanente é a superestrutura da ferrovia

2.3.1 CURVA E RAMPA

De acordo com Brina (1979), a existência da curva, no traçado ferroviário, acarreta problemas

para circulação dos trens, que devem ser estudados, para que a via seja estabelecida de modo

a proporcionar as melhores condições possíveis de segurança e conforto na circulação. Na

altimetria, os elementos básicos são curvas e tangentes vistos sob um plano vertical conforme

Figura 10. As tangentes poderão estar posicionadas em rampas ou em nível. As curvas são os

elementos de concordância que interligam as tangentes, podendo ser côncavas ou convexas.

As curvas verticais podem ser materializadas através de várias curvas. As rampas são

ascendentes ou descendentes de acordo com o sentido de circulação de determinado trem e

seus valores são expressos em porcentagem que indicam a variação da cota ou posição

vertical entre dois pontos em relação à distância horizontal entre eles.

Figura 10: Curvas e tangentes vistos sob um plano vertical

2.3.2 RAMPA COMPENSADA

A rampa compensada expressa um valor fictício de rampa no qual a resistência imposta à

circulação do trem é equivalente à soma das resistências impostas pela curva horizontal e pela

rampa real da linha.Assim, quando se especifica uma rampa máxima de 1% compensada, quer

dizer que em um segmento da ferrovia em tangente em planta o valor real da rampa será de

1%. Já em segmentos da ferrovia em curva em planta a rampa real será maior que o 1%

especificado, de modo a compensar o fator restritivo adicional da curva. Resistência da rampa

é devido à inclinação da via o valor é informado em %. Uma Inclinação de +1% Indica que a

elevação aumenta 1metro a cada 100 metros na via.

2.4 FATORES QUE AFETAM AS FORÇAS LONGITUDINAIS

Os esforços nos engates estão associados com efeitos causados pelo número de veículos do

trem. O problema mais frequente causado pelas forças longitudinais excessivas é a quebra de

engates. Dois efeitos importantes devem ser mencionados, vertical e lateral. Devido ao fato do

centro de gravidade do veículo estar acima da linha de centro dos acoplamentos, o

desenvolvimento de choques internos pode produzir um binário de forças de tal forma a

aliviar a carga vertical de um dos truques aumentando o risco de descarrilamento.

➢ Quantidade de locomotivas e vagões no trem;

➢ Tamanho do trem,

➢ Posição e distribuição do peso relativo dos vagões;

➢ Características do sistema de freio utilizado;

➢ Tipo do aparelho de choque e tração instalados nos vagões;

➢ Inclinações verticais, curvaturas ou irregularidades da via férrea na qual o trem

circula;

➢ Velocidade de operação do trem e a forma de manipulação do acelerador e do freio.

2.5 TREM COM TRAÇÃO CONVENCIONAL

Quando o trem se move em curvas acentuadas podem ocorrer componentes de esforço

longitudinal na direção lateral suficiente para deslocar o veículo de sua trajetória sobre a via

férrea conforme Figura 11. Um trem com tração convencional as locomotivas estão

posicionadas na frente do trem, todo o esforço de tração necessário para movimentar os

veículos em geral está concentrados no início do trem considerando que todos os engates se

encontram tencionados, o trem com tração convencional tende a sair da curva interna,

formando por efeito corda uma linha reta que só não se observa devido à resistência interposta

pela fila interna de trilhos de encontro a cada um dos eixos.

Figura 11: Trem passando em trecho de curva

Fonte Internet

Em ferrovias de traçado sinuoso, a formação de trens mais longos fazendo uso da tração

convencional, composta por locomotivas de grande potência colocadas na dianteira do trem,

intensifica os esforços que se opõem ao movimento e amplifica as solicitações da estrutura da

composição e da própria estrutura da via. Como consequência, são geradas dificuldades na

condução dos trens, que acentuam os desgastes de componentes e as possibilidades de

descarrilamentos e avarias. Esforço trator elevado na cabeceira do trem desencadeou acidente

com tombamento de vários vagões em uma curva conforme Figura 12.

Figura 12: Acidente com trem tombamento em curva

Fonte Internet

Trem com tração convencional a concentração maior das forças estão nós primeiros vagões. O

sistema do freio pneumático quando é solicitado o sinal da aplicação inicia do primeiro

veiculo e leva um tempo para percorrer a tubulação até chegar ao ultimo veiculo conforme

Figura 13, a energia cinética total a ser dissipada até a parada do trem é dividida entre os

vários veículos que compõem o trem. Entretanto durante o transitório de crescimento da força

de frenagem em cada veículo, cria-se um estado de forças de frenagem diferenciado entre os

vagões.

Figura 13: Representação dos esforços na frente do trem

Fonte autor

Devido às folgas existentes nos engates que interliga cada de vagão no trem como um todo

pode estar trafegando pela via férrea na condição comprimido, esticado ou (slacks). Os

engates estão sujeitos a esforços e choques de compressão conforme Figura 14, e choques de

tração conforme Figura 15. Dependendo da formação do trem (tipo, peso e posição dos

veículos) e da topografia da via férrea (variação da inclinação, curvatura, etc.) uma parte do

trem pode estar comprimida enquanto outra estará distendida, configurando o modo (slacks),

neste caso há possibilidade de ondas de choque produzir forças longitudinais elevadas.

Figura 14: Choque de Compressão

Figura 15: Choque de Tração

2.5.1 TREM COM TRAÇÃO DISTRIBUÍDA

Tração Distribuída proporciona o controle remoto automático e independente de conjuntos de

locomotivas localizados em um trem, a partir de uma locomotiva controladora na posição de

líder. O sistema possibilita controle das unidades remotas (traseiras) por meio de sinais de

comando transmitidos através de comunicação de rádio operando com até quatro locomotivas

remotas. Este sistema tem como principal objetivo distribuir de maneira mais eficiente os

esforços de tração e de frenagem, permitindo a operação com trens maiores e mais pesados

com mais segurança dos trens operados com tração distribuída os esforços que são solicitados

tanto equipamento quanto via são drasticamente reduzido com a distribuição de potência,

havendo com isso maior suavidade de marcha, menor risco de descarrilamentos, menor

desgaste de componentes, menores custos de manutenção e consumo energético. A distância

necessária para frenagem é mais curta, o tempo de recobrimento menor, propiciando ganho

adicional em capacidade entre outras vantagens de acordo com a Figura 16.

2.5.2 PONTOS POSITIVOS PARA TRENS COM TRAÇÃO DISTRIBUÍDAS

Em curvas

➢ Maior eficiência na utilização da potência;

➢ Redução de desgaste roda/trilho;

➢ Ganho de velocidade.

Em rampas

➢ Tração é aplicada somente onde se faz necessária;

➢ Maior eficiência da frenagem dinâmica;

➢ Redução de quebra do trem;

➢ Controle independente das remotas produz economia de combustível por utilizar a

potência somente quando se faz necessário.

Figura 16: Arquitetura do sistema de tração distribuída

Fonte autor

2.5.3 MANOBRA

A possibilidade de separar mais rápido do trem produz um ganho de tempo relativo as

manobras que se fariam necessárias no trem com tração convencional, o que aumenta a

eficiência e a produtividade de acordo com a Figura17.

Figura 16: Manobra de separação dos trens

Fonte autor

2.5.4 PONTOS NEGATIVOS PARA TRENS COM TRAÇÃO DISTRIBUÍDOS

Basicamente o sistema de tração distribuída utiliza dois caminhos de comunicação, um via

rádio outro pneumático pela tubulação do encanamento geral entre as locomotivas na posição

de líder e remota. Quando o trem entre em região de sombra do rádio as locomotivas tem sua

comunicação interrompida ocorre todo um atraso das informações em função desta condição

isso implica na operação do sistema principalmente na aplicação dos freios que ao invés de

propagar via rádio, partirá do comando do trem propagando somente pela linha do

encanamento geral nesta condição caso seja necessário aplicação dos freios pneumáticos

haverá um retardamento na atuação do sistema de freio, isto traz efeitos nocivos no

comportamento dos vagões que pode desenvolver choques internos elevados podendo

ocasionar degradação dos componentes dos engates é até mesmo descarrilamento.

Perda de comunicação de rádio entre líder e remota de acordo com a Figura 17, esta

relacionado por algumas condições que pode ocorrer durante a circulação do trem seja por

falha na arquitetura do sistema de comunicação do radio, zonas de sombra e distância entre

locomotivas. Para mitigar os efeitos em regiões considerado como zona de sombra existem

equipamentos adicionais do sistema de tração distribuída que encarecem a implementação do

projeto que são as repetidoras de comunicação dos rádios, geralmente são aplicadas em túneis

para manter a comunicação de rádio entre as locomotivas do trem.

Figura17: Tração distribuída com e sem comunicação.

3. METODOLOGIA

3.1 SIMULAÇÃO

Os primeiros estudos realizados para aumento do trem formado com 268 vagões para circular

na malha ocorreu ambiente controlado sendo utilizado o simulador de trem dinâmico TDS-

5000 de acordo Figura 18, ferramenta capaz de reproduzir as forças longitudinais demandadas

na circulação do trem e gerar relatórios que serão analisados dentro dos valores conforme

Tabela 1. Com base nas simulações foi elaboração do padrão de condução de ambos os

modelos, analise dos resultados apontaram valores dos esforços que possibilitou inicio os

testes de campo, avaliar os impactos nas operações e nos ativos, caso seja necessário ajustar

adaptando o procedimento.

Figura18: Tela do Simulador de Condução de Trem.

Tabela 1: Valores máximos de Forças em Toneladas nos Vagões

3.2 CENARIO DE SIMULAÇÃO DO TREM VAZIO

➢ Circulação direta entre origem e destino;

➢ Aplicação do freio de emergência do trem;

➢ Aplicação do freio de emergência do trem com falha de comunicação entre a

locomotiva líder e remota;

➢ Solução de instalação do dispositivo de cauda EOT no trem para redução dos choques

após aplicação de emergência.

3.3 CENARIO DE SIMULAÇÃO DO TREM CARREGADO

➢ Circulação direta entre origem e destino;

➢ Circulação com perda de comunicação de rádio do Locotrol;

➢ Aplicação do freio de emergência do trem;

➢ Aplicação do freio de emergência do trem com falha de comunicação entre a

locomotiva líder e remota.

3.4 SIMULAÇÃO COM PERDA DE COMUNICAÇÃO DO LOCOTROL

Simulação com perda de comunicação de rádio entre as locomotivas apontou resultados para

o caso de aplicação de emergência devida ou indevida choques de compressão elevados com

níveis altíssimos para vagão com peso de 19 toneladas de tara, conforme a Figura 18.

Figura 18 Gráfico representa os maiores choques de compressão

3.5 SIMULAÇÃO DE EMERGÊNCIA TREM VAZIO

Resultados da simulação, portanto a instalação do EOT na cauda do trem vazio contribuiu

com a redução dos choques consideradamente comparada aos outros modelos simulados de

acordo com a Figura 19.

Figura 18 Gráfico representa os maiores choques de compressão

3.6 TESTE DE CAMPO TREM VAZIO

Foi dado o inicio dos testes de campo para avaliação de desempenho do trem formado por

duas tabelas de minério de ferro exportação vazias circulando com tração distribuída. O

objetivo destes testes é analisar a viabilidade em se operar o trem com 268 vagões vazios e

quatro locomotivas de forma segura, observando os pontos críticos para a comunicação entre

os equipamentos (Locotrol e EOT End Of Train), a funcionalidade e eficácia do EOT durante

aplicação dos freios de emergência, assim como os esforços nos engates.

➢ Circulação direta entre origem e destino;

➢ Vagões instrumentados;

➢ Aplicação do freio de emergência do trem com EOT, antes de realizar o teste, foi

levantado um ponto de fácil acesso para o caso ocorresse um descarrilamento e

onde as locomotivas do meio da composição estivessem em tangente.

3.7 TESTE DO TREM CARREGADO

➢ Circulação direta entre origem e destino;

➢ Vagões instrumentados.

3.8 INSTRUMENTAÇÃO DE VAGÕES

Com base nas informações do simulador apontando os valores dos esforços mais elevados na

composição podemos definimos os vagões que receberam instrumentos de monitoramento das

forças, com esta condição foi possível mapear e comparar os dados de simulação com teste

real, a posição de instalação seguiram sequencia na composição de acordo a Figura 19 tanto

para a formação do trem vazio quanto o trem carregado.

Figura 19 Posição dos vagões instrumentados

Vagão instrumentado com os seguintes equipamentos de monitoramento de acordo a Figura

20:

1- GPS;

2- Sensor de velocidade;

3- Na haste de ligação entre os vagões;

4- Travessa lateral direta do truque;

5- Travessa lateral esquerda do truque;

Figura 20 Vagão instrumentado

3.9 EOT-END OF TRAIN

EOT de acordo a Figura 21, esse dispositivo telemétrico de pressão da cauda foi utilizado no

trem vazio com a função de atenuar as forças internas no trem após aplicação dos freios de

emergência, tem as seguintes funções básicas:

1. Indicar a pressão do encanamento geral na cauda do trem;

2. Realizar teste de gradiente, vazamento, resposta e de continuidade;

3. Permitir aplicações de emergência pela cauda do trem;

4. Indicar que o trem está completo.

Figura 21 EOT instalado no engate do vagão

Fonte Internet

5. RESULTADOS

O mapeamento das zonas de sombra com perda de comunicação do Locotrol e do EOT

nas viagens completas entre origem e destino e os choques entre os vagões durante o

processo de frenagem em emergência. As simulações realizadas pela Engenharia de

Transportes mostraram valores elevados de choques em diversas situações, com alto risco

de descarrilamento em situações de perda de comunicação. O local selecionado para teste

de emergência no trem vazio foi definidos alguns pontos, acesso rápido e fácil da equipe

de apoio caso que o trem viesse a descarrilar, redução de impacto em passagem de nível e

um dos itens mais importante no momento da aplicação do freio de emergência de acordo

a Figura 21, em destaque vermelho o trecho é uma tangente, este ponto é onde as

locomotivas que estão no meio da composição estão passando e consequentemente onde

ocorre o maior esforço longitudinal no trem.

Figura 21: Imagem aérea do trecho do teste de campo

Fonte: Google Earth

5.1 APLICAÇÃO DE EMERGÊNCIA SEM USO DO EOT

Aplicações do freio de emergência em trens longos mesmo operando em tração distribuída

são danosos aos componentes internos dos vagões e até mesmo podendo desencadear em um

descarrilamento. Em media um trem com extensão de 1500 metros o tempo de propagação do

ar no encanamento geral leva de 5 a 6 segundos para o sinal sair do primeiro veiculo até o

ultimo. O trem de acordo com a Figura 22, esta formado com dois blocos de 1500 metros,

nesta condição a aplicação dos freios pneumáticos acaba tendo um retardamento no tempo de

atuação entre os blocos, fazendo que o bloco 2 colida com o bloco 1. Neste caso o bloco 1 tem

o tempo reduzido entre 3 a 4 segundos em função de estar posicionado entre as locomotivas.

Figura 22: Sentido da aplicação dos freios pneumáticos e forças longitudinais

Fonte: do autor

5.2 APLICAÇÃO DE EMERGÊNCIA COM USO DO EOT

De acordo os estudos definiu a instalação do EOT na cauda de acordo com a Figura 23, foi

possível disparar aplicação do freio de emergência na cauda do segundo bloco reduzindo os

choques entre os vagões, da mesma forma como o Locotrol atua ao enviar o comando de

frenagem para as locomotivas remotas no meio do trem. Desta forma, as aplicações de freio

são iniciadas nos dois sentidos a partir da cabeça e da cauda de cada bloco do trem, mitigando

a onda de choque.

Figura 23: Sentido da aplicação dos freios pneumáticos e utilizando o EOT

5.3 TABELA RESUMO DOS VALORES DE CHOQUES

Resumo dos testes realizados, considerando todas as formações e condições de teste (tipos de

EOT, com e sem EOT e Bail Off). Nesta mesma tabela podem ser observados os picos de

força (choques) e as distâncias de parada durante as aplicações de emergência. Foram

executados 10 testes de campo com trem de 268 vagões vazios e dois testes com trem padrão

de 134 vagões vazios para comparação do desempenho durante aplicação de emergência. As

aplicações de emergência foram realizadas em trecho contendo uma tangente e uma curva de

raio longo para minimizar os riscos de descarrilamento conteúdo já citado acima. Choques

elevados em curvas de raios pequenos potencializam este risco. Dentre os testes de com trem

268, quatro foram viagens completas, sendo que em três delas foram executadas aplicações de

emergência na área escolhida para o teste. Na última das viagens completas, realizada não

houve aplicação de emergência. As outras seis viagens com trem 268 foram realizadas

visando exclusivamente às aplicações de emergência no mesmo trecho no mesmo local. Em relação às diversas formações dos trens 268 vazios, podem ser considerados

homologadas as que seguem: GDT+GDT, GDU+GDU e GDT+GDU. Não houve testes de

emergência com os trens 268 mistos usando o EOT modelo ART-V1 (com eficácia na

aplicação pela cauda). Tanto a formação GDT+GDU (Testes 1 e 6, principalmente) quanto

GDU+GDT (Teste 4) apresentaram valores elevados de choque, desde 125 t até 143 t. A

terceira formação GDT+GDU (Teste 7), entretanto, apresentou valor máximo de 77 t nas

mesmas condições de teste e equipamentos. Assim, a formação GDU+GDT precisa ser mais

bem avaliada, particularmente em razão das menor eficiência de frenagem das tabelas de

GDT, quando comparadas às de GDU (fato evidenciado em diversos levantamentos de campo

e em relatos de maquinistas e inspetores), fazendo com que o bloco 2 se movimente mais

rapidamente em direção ao bloco 1 do trem 268, aumentando os choques na composição de

acordo com a Tabela 2.

Tabela 2: Valores máximos de Forças em Toneladas nos Vagões

5.4 TREM CARREGADO DADOS DE VIAGEM E SIMULAÇÃO

Comparação entre simulação e teste real, nota-se uma aderência nos valores entre a curva de

esforço trator de acordo com a Figura24, e velocidade das locomotivas de acordo com a

Figura25, isso agrega credibilidade nos resultados e na confiabilidade dos equipamentos

envolvidos.

Figura 24: Curva de Esforço trator toneladas

Fonte autor

Figura 25: Curva de velocidade Km/h

Fonte autor

5.5 PROCEDIMENTO DE CONDUÇÃO

Primeira proposta de procedimento padrão de condução de acordo a Figura 26, é utilizado

para orientar o maquinista. Sua elaboração tem como base os resultados positivos das

simulações.

5.6 FORMAÇÃO DO TREM VAZIO HOMOLOGADO

➢ Composições segue estas configurações GDT+GDT, GDU+GDU e GDT+GDU;

➢ Nenhuma formação de trem vazio pode ser operada sem o EOT (modelo com eficácia

na aplicação pela cauda);

➢ Deve-se eliminar as zonas de sombra para que sejam evitadas as perdas de

comunicação do Locotrol e do EOT;

➢ Manter lubrificação dos trilhos em todo o trecho de origem e destino do trem de 268

vagões vazios;

Pontos Positivos

➢ Aumento da capacidade da malha devido ao menor número de trens circulando para

um mesmo volume de transporte;

Pontos negativos

➢ Depende de formação correta das composições

➢ Maior tempo de manobra para anexação e desanexação comparado ao modelo

praticado atualmente;

➢ Condução necessariamente mais refinada;

➢ Investimento para alteração de “layout” de pátios e terminais;

➢ Investimento para solução da zona de sombra do sistema de tração distribuída e EOT.

5.7 FORMAÇÃO DO TREM CARREGADO

Pontos Positivos

➢ Aumento da capacidade da malha devido ao menor número de trens circulando para

um mesmo volume de transporte;

➢ Não há necessidade de formação homologada;

➢ Não necessita de EOT.

Negativos:

➢ Maior tempo de manobra para anexação e desanexação comparado ao modelo

praticado atualmente;

➢ Condução necessariamente mais refinada;

➢ Investimento para alteração de “layout” de pátios e terminais;

➢ Investimento para solução da zona de sombra do sistema de tração distribuída.

6. CONCLUSÃO

Os resultados apresentados neste relatório nos permitem concluir que para a formação do trem

com 268 vagões vazios visando uma operação segura e a minimizado os riscos na circulação

torna-se necessário a utilização do EOT instalado na cauda do trem este equipamento é

imprescindível para mitigar as forças longitudinais em aplicação do freio de emergência.

Também deve ser seguido padrão de formação do trem dado às diferenças da taxa de

frenagem dos vagões.

Para o trem carregado, o estudo está mais recentes, o que esta determinada e a sua formação o

do modelo proposto pesando até 35.000 toneladas brutas utilizando 6 locomotivas modelo

AC-44, este trem já realizou viagem percorrendo por 200 quilômetros atendendo as

expectativas dos esforços nos engates e via permanente. Os próximos passos será analisar

solução da cobertura de rádio do Locotrol, pois o segundo percurso existe muitos túneis que

pode afetar sua operação.

Já solicitou para empresas terceiras mapeamento das zonas de sobra de EOT e Locotrol.

Estamos aguardando relatório para analisar os impactos e tomada de decisão do projeto.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Spinola (1993) Estudo da Dinâmica Longitudinal do Trem Universidade estadual de campinas Faculdade de

Engenharia Mecânica Departamento de Projeto Mecânico

https://www.ihha.net/articles/sharing-canadas-experience-long-freight-trains

Estradas de Ferro – Volume 1 – Helvécio Lapertosa Brina – Editora da UFMG

Estradas de Ferro – Volume 2 – Helvécio Lapertosa Brina – Editora da UFMG

ANTF, Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários.

Material Rodante Locomotivas e Vagões. Disponível: do curso Especialização de Transporte Ferroviário de

Cargas, Instituto Militar de Engenharia

BORBA, José Luiz. Módulo Material de Tração. Pós-graduação em Engenharia Ferroviária. Pontifícia

Universidade Católica de Minas Gerais, IEC - Instituto de Educação Continuada. 2000, MANUAL DE

OPERAÇÕES DO SISTEMA LOCOTROL EB Apostila Equipamentos de Bordo (VM-FC, 2008)

Sérgio Luiz de Oliveira

Luiz Antônio Silveira Lopes

Carmen Dias Castro

Especialização de Transporte Ferroviário de Cargas, Instituto Militar de Engenharia

Praça Gen. Tibúrcio, 80 - Praia Vermelha Rio de Janeiro- RJ