Autor: Richard Robertson

Usando o monitoramento inteligente para manter os trens funcionando

Nosso especialista em monitoramento de condicionamento, Richard Robertson, Diretor Administrativo da Pandrol em Plymouth, compartilha seu conhecimento sobre o uso do monitoramento de dados para evitar paralisações com as condições impostas pelo outono

“As folhas na linha são um problema comum, especialmente no outono, quando podem representar um sério desafio para os operadores ferroviários, fazendo com que os trens se atrasem e até mesmo precisem ser retirados de serviço temporariamente. Essa situação é ainda pior em países ao redor do mundo com áreas densamente florestadas como os Estados Unidos, Canadá, partes do Reino Unido e países da Europa.

Para contextualizar o problema, uma árvore madura pode perder entre 10.000 e 50.000 folhas e, a cada outono, literalmente milhares de toneladas de folhas caem sobre linhas ferroviárias só no Reino Unido. A Network Rail, proprietária e operadora da maior parte da infraestrutura ferroviária do Reino Unido, tenta manter os atrasos ao mínimo, mantendo árvores e vegetação ao longo dos trilhos cortados, bem como implantando “corta-folhas” que pulverizam poderosos jatos de água diretamente sobre as linhas de trem para remover as folhas.

Alguns operadores ferroviários chegam ao extremo de publicar “cronogramas de folhas” no outono, que dão aos seus trens mais tempo para concluir suas viagens e diminuir a velocidade nas estações, ajudando-os a permanecer no horário. Mas, deixando de lado os cronogramas, por que folhas na linha são um problema tão grande para os operadores ferroviários e que inovações existem para oferecer soluções?

Entendendo o problema

As folhas na linha tornam os trilhos escorregadios e reduzem a aderência dos trens. Isso pode levar ao deslizamento das rodas quando o trem está tomando força e freando. Embora grandes avanços tenham sido feitos no desenvolvimento de melhores sistemas de proteção antipatinagem das rodas (WSP) para trens, estes só podem otimizar a aderência predominante da roda ao trilho. Os sistemas WSP tentam proteger as rodas do trem durante uma parada, mas as rápidas transições entre trilhos escorregadios e secos e vice-versa às vezes podem resultar no aparecimento de áreas planas nas rodas durante a frenagem.

As áreas planas ocorrem quando o conjunto de rodas de um veículo ferroviário é arrastado ao longo do trilho após a roda/eixo ter parado de girar. As áreas planas geralmente são causadas pelo uso do freio de emergência, ou condições de patinamento e deslizamento que causam o travamento das rodas enquanto o trem ainda está em movimento. As áreas planas são mais comuns no outono e inverno quando os trilhos estão escorregadios, mas também podem ser causadas por freios defeituosos ou rolamentos do conjunto de rodas. Uma vez criadas, essas áreas planas apresentam um ruído característico que pode ser ouvido pelos passageiros durante o outono, pois as rodas danificadas impactam os trilhos duros abaixo delas. O som é gerado à medida que as bordas da roda se chocam sobre o trilho, mas, como os cantos afiados da área plana se desgastam com o tempo, a força de impacto aumenta e o ruído diminui, dificultando a detecção humana.

Se a área plana for muito pequena, o veículo ferroviário poderá continuar sendo utilizado. A falha é removida mais tarde no processo de giro do conjunto de rodas. No entanto, devido ao calor provocado pelo arrasto ao longo do trilho e aos impactos sofridos posteriormente, essas rodas têm maior probabilidade de quebrar devido a mudanças na estrutura da liga. Se a área plana for muito grande, fios de metal fundido podem ter ficado presos em um lado da área plana, impossibilitando que a roda gire devido ao espaço insuficiente entre a superfície de rolagem e o bloco de freio. Nesse caso, o conjunto das rodas deve ser substituído imediatamente. Em casos extremos, uma roda com uma área plana não tratada pode danificar a via e causar um descarrilamento. Caso contrário, rodas lisas mas “ovaladas” geram cada vez mais força à medida que o trem fica mais rápido até que as forças se tornam muito prejudiciais para os trilhos. Em seu extremo, essas forças podem ser suficientemente grandes para quebrar trilhos que já apresentam pequenas rachaduras ou defeitos.

Mantenha-se alerta ao estado da roda e do eixo

Um bom exemplo de uma situação extrema causada por uma roda plana aconteceu na Metro-North Railroad em Nova York, onde uma área plana gerou tanta força de “desequilíbrio” no eixo que o eixo quebrou, fazendo com que a roda caísse no rio Hudson. As consequências poderiam claramente ter sido consideravelmente piores, já que os trens viajam em um viaduto atravessando Manhattan, a caminho do Grand Central Terminal. A Federal Railroad Administration (FRA), portanto, determinou que a Metro-North deveria fazer inspeções visuais regulares de suas rodas. Essa não é uma tarefa fácil, pois representa um total de 20 quilômetros de superfície de rodagem a ser inspecionada para detectar defeitos diariamente!

Ao invés de implementar a abordagem de verificação visual, a Metro-North escolheu um Sistema de Inspeção Automática (AIS) significativamente mais eficiente com o WheelChex®, que consiste em 32 MultiSensors™ Vortok em cada uma das quatro vias do túnel da Park Avenue sob Manhattan; um total de 128 sensores por instalação. Ao contrário do AIS tradicional que utiliza extensômetros colados, que são difíceis de instalar e requerem alta manutenção, os sensores Vortok são embutidos nos trilhos e formam uma matriz que mede o perfil de força de cada roda à medida que ela passa sobre o sistema. Esse perfil de força é utilizado para determinar a circularidade e suavidade de cada roda por meio do monitoramento do peso médio e da força de pico (dos impactos) das rodas.

"Os sensores Vortok são embutidos nos trilhos e formam uma matriz que mede o perfil de força de cada roda à medida que ela passa sobre o sistema".

Uma boa medida da condição da roda é calcular a relação entre a carga média e o pico e expressar isso como um número simples. Qualquer valor acima de dois é digno de atenção e é passado para os mantenedores do trem, e qualquer valor acima de cinco representa uma emergência, causando a parada dos trens assim que for seguro fazê-lo. Essas informações, combinadas com a análise dos dados das rodas, permitiram que a Metro-North iniciasse um sistema de gerenciamento de rodas que permite que as rodas sejam medidas precocemente e, em seguida, rastrear a condição de qualquer dano às rodas ao longo do tempo.

O sistema WheelChex, alimentado por sensores Vortok, tem sido tão confiável para a Metro-North que a empresa, em parceria com a Long-Island Railroad, lançou um Pedido de Proposta para a construção e entrega de três câmaras de “Detectores de Falhas do Trem” (TFD) a serem construídas sobre a implementação original, adicionando a detecção de rodas e rolamentos quentes, juntamente com uma melhor análise de dados. A Vortok International fechou esse contrato e combinou a tecnologia existente do WheelChex com os sistemas de detecção de rodas e rolamentos quentes da Progress Rail para criar um recurso “inédito” na indústria de transporte ferroviário dos EUA ao combinar essas medidas em um único local.

Esse inovador sistema TFD fornece uma visão abrangente das condições das rodas e eixos e permite que as ferrovias se beneficiem de informações operacionais na forma de mensagens e alertas para informá-las se um determinado veículo está apresentando um risco à infraestrutura. Com novos algoritmos de tendência será possível planejar com antecedência e evitar parte do pânico que acontece quando as folhas caem no outono, quando a maioria dos danos às rodas ocorre.

A inovação nesse setor levou a soluções que não apenas superam os problemas originais e óbvios, como o achatamento das rodas no outono, mas também abordam questões complexas, como a detecção de rodas e rolamentos quentes. Com os dados estatísticos do TFD, as ferrovias também estarão em uma posição mais forte para planejar compras de material e se beneficiar de melhores preços e prazos de entrega. Será emocionante ver para onde essa tecnologia vai a partir daqui.