INTRODUÇÃO

A sinalização é uma das partes mais importantes que compõem um sistema

ferroviário. A segurança da movimentação dos trens depende dela e o controle e

gerenciamento dos trens também. Através dos anos, muitos sistemas de sinalização e

controle de trens se envolveram tanto que hoje uma indústria altamente técnica e

complexa se desenvolveu.

SINALIZAÇÃO VISUAL

No inicio não havia sinalização fixa, os trens eram operados de forma visual, ou seja,

os maquinistas tinham de ficar atentos quando os trens se aproximavam para evitar

que os mesmos não colidissem. Essa forma de sinalização se mostrou ineficiente

devido aos problemas técnicos que os trens enfrentavam na época como freios

precários, o peso elevado do trem precisaria de um espaço muito grande para parar

com segurança.

As lanternas utilizadas pelos manobradores eram feitas nas oficinas das estradas de

ferro e com elas o “controlador-ferroviário” mantinha contato com o maquinista,

orientando-o. Assim como as lanternas, as bandeiras também tinham o mesmo

objetivo. Eram três bandeiras, com cores distintas iguais a de um semáforo (Verde,

Vermelho a Amarelo).

SINALIZAÇÃO POR INTERVALO DE TEMPO

Uma forma de se evitar a colisão entre os trens foi aumentar a distancia entre eles

através de um intervalo de tempo entre eles. O tempo era 10 minutos, somente era

permitido que um trem pudesse andar com velocidade máxima 10 minutos após a

partida do trem anterior bandeiras verdes, amarelas e vermelhas eram usadas por um

agente que se encontrava na estação para mostrar ao maquinista como proceder, a

bandeira vermelha era mostrada nos 5 minutos se o trem tivesse partido após cinco

minutos a bandeira amarela era mostrada e se o trem tivesse partido após 10 minutos

uma bandeira verde era mostrada.

Figura 2. Cabine de sinalização ferroviária em Petrópolis.

SINALIZAÇÃO FIXA

Mesmo com o sistema de intervalos de tempo, a regra básica de sinalização era dividir

a via em seções e assegurar que apenas um trem estaria autorizado a entrar em uma

seção por vez, e é assim ainda hoje. Cada seção (ou bloco, como é geralmente

chamado) é protegida por um sinal fixo em sua entrada para mostrar ao maquinista a

aproximação de um trem. Se a seção está liberada – por exemplo, não há trem nela –

o sinal mostrará a indicação de "Prossiga".

Se, contudo, a seção estiver ocupada por um trem, o sinal mostrará uma indicação de

"Pare", geralmente de um aspecto vermelho.

Figura 3 Prossiga, aproximação e pare e Prossiga

A sinalização básica pare/prossiga utilizada para proteger cada seção da linha seria

suficiente enquanto o maquinista de um trem se aproximando pudesse ver o sinal a

tempo de parar. Raramente era este o caso, então um sistema de sinais de "distância"

foi providenciado em diversos locais.

Sinais de distância foram colocados em posições de tal forma que o maquinista

poderia parar a tempo se o próximo sinal de parada estivesse em situação perigosa. O

posicionamento deles dependia da visibilidade, curvatura, velocidade máxima

permitida da linha e cálculo da frenagem do trem. No Reino Unido, trens de carga com

frenagem reduzida (sem carga ou parcialmente carregados) só andavam com suas

velocidades máximas limitadas para permitir uma distância de frenagem (distância

necessária para o trem parar) segura entre os sinais de distância e os sinais de

parada.

BLOCOS

As ferrovias são providas de sinalização primária para garantir que há sempre espaço

suficiente entre os trens, de modo a permitir que um trem pare antes de chocar-se com

o trem à frente. Isso é feito dividindo-se cada via em seções ou "blocos". Cada bloco é

protegido por um sinal localizado na sua entrada. Se um bloco é ocupado por um trem,

o sinal mostrará um "aspecto" vermelho, como é chamado, avisando que o trem deve

parar. Se a seção estiver livre, o sinal pode mostrar um aspecto verde ou um aspecto

de "prosseguimento".

. CIRCUITO DE VIA

Atualmente, para os propósitos da sinalização, os trens são monitorados

automaticamente por meio de "circuitos de via". Os circuitos de via foram primeiro

experimentados nos Estados Unidos nos anos 1890 e logo depois eles apareceram na

Grã-Bretanha. O Metrô de Londres foi o primeiro a utilizá-los em larga escala em

1904-1906.Correntes de baixa tensão aplicadas nos trilhos causam o sinal, por meio

de uma série de relés(originalmente) ou circuitos eletrônicos (mais recentemente) a

mostrar um aspecto de "prosseguimento".

A o fluxo da corrente será interrompido pela presença das rodas de um trem. Tal

interrupção também causará a exibição de um sinal de "pare". Um sistema assim

significa que uma falha gerará um aspecto vermelho – um sinal de parada. Esse

sistema às vezes é referido como sistema de "falha segura" ou "vital". Um sinal de

"prosseguimento" só irá ser mostrado se a corrente flui. A maioria das principais linhas

européias com tráfego moderado ou pesado está equipada sinais de luzes coloridas,

operados de forma automática ou semi-automática por circuitos de via.

RELÉS DE VIA

Os relés de via são relés vitais e correspondem a um dispositivo intermediário, cujos

contatos abrem ou fecham as conexões com os circuitos secundários, de forma que os

circuitos secundários sejam indiretamente controlados pelas condições do circuito

primário: o CDV.

RELÉS NEUTROS

Relés neutros são relés de corrente contínua que exigem para sua energização ou

fechamento de seus contatos apenas a circulação de uma corrente contínua com

intensidade superior a um determinado nível.

RELÉS POLARIZADOS

Relés polarizados são relés de corrente contínua com contatos polarizados, fechados

na direção esquerda ou direita, dependendo da polaridade ou do sentido de circulação

da corrente elétrica pela bobina do relé.

FUNCIONAMENTO DO CDV

Os trilhos de via formam um caminho de baixa resistência p ara a corrente elétrica, a

corrente elétrica, por sua vez, alimenta a bobina do relé de via e retorna desta para a

fonte.Para que um circuito de via funcione adequadamente, a ferrovia deve ser divida

em seções eletricamente isoladas umas das outras por juntas isolantes (ver figura).

Quando um trem ocupa o trecho de via, a corrente elétrica transmitida pela fonte

retorna pelos seus rodeiros, cessando a corrente na bobina do relé de via e fazendo

com que esta seja desenergizada. Consequentemente, os contatos da lâmpada verde

se abrem e os da lâmpada vermelha se fecham, indicando ocupação do circuito de via.

Oestado do circuito de via, portanto, é indicado em função do estado da bobina do relé

de via, de forma que se esta estiver energizada, o circuito de via estará livre; caso

contrário, estará ocupado.

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE SINALIZAÇÃO

Com o passar do tempo novos aspectos foram sendo incluídos no sistema visando

facilitar o controle de velocidade pelo condutor do trem.

PRINCIPAIS CARACTERISTICAS CBTC-COMUNICATION BASED TRAIN CONTROL

O primeiro sistema com tecnologia CBTC foi o Seltrac desenvolvido pela Alcatele

implantado no Canadá e na Inglaterra, porém, o grande desenvolvimento

vemocorrendo com a modernização do metrô de Nova Iorque nos Estados

Unidos.Nesse projeto o metrô de Nova Iorque decidiu utilizar essa tecnologia

namodernização da linha CanarsieLine, e em todo o processo dedesenvolvimento tem

se preocupado em desenvolver mais de um fornecedor,para que no futuro possa haver

uma competição no fornecimento do CBTC porocasião da modernização das demais

linhas do metrô de Nova Iorque.

A opção pela tecnologia CBTC deu-se em função principalmente da facilidade

deimplantar esse sistema sem interferirno sistema que está em funcionamento.Além

disso, no projeto da CanarsieLine um dos requisitos fundamentais é que onovo

sistema deveria utilizar propagação de rádio (ar livre) para realizar acomunicação

contínua bi-direcional.

Com o desenvolvimento de vários projetos de CBTC, a IEEE decidiu criar umgrupo de

estudos para padronizar essa nova tecnologia. Como resultados dessesestudos

surgiram as normas IEEE-1474.1 e 1474.2. que estão sendodesenvolvidas

especialmente nas aplicações que se utilizam do CBTC

Um sistema de sinalização com tecnologia CBTC utiliza basicamente os

seguintes equipamentos:

Rádio spread-spectrum (fixos e móveis ) ou loops indutivos para

comunicação contínua e bi-direcional trem - via;

Balisas/transponders para localização ou aferição do posicionamento

dos trens;

Equipamentos eletrônicos nas Zonas de Controle;

Antenas a bordo dos trens para a comunicação contínua e bi-direcional

trem - via;

Sensores de velocidade do tipo ópticos, magnéticos ou a laser.

ETCS - European Train Control System

Em função da unificação da Europa, operadoras e fabricantes de sistemas se

depararam com um grande desafio que era o de conseguir integrar as diferentes

ferrovias, de forma a não interromper ou interferir com a operação da linha. Daí surgiu

o“ ETCS - European Train Control System”, que é um sistema que utiliza

fundamentalmente balisas (ativas e passivas) e, dependendo do tipo de aplicação,

rádio para transferir e receber informações trem - via.

O ETCS vem sendo desenvolvido de forma modular (níveis 1, 2 e 3) permitindo vários

tipos de aplicações, e sua preocupação básica é possibilitar a interoperabilidade entre

os sistemas dos diferentes países europeus. Esta tecnologia permite que as diversas

operadoras possam ir migrando para esse novo sistema de forma paulatina e sem

prejuízos operacionais para linhas emfuncionamento.

Desta forma o ETCS surge com as seguintes propostas:

Interoperabilidade operacional nas linhas européias;

Seguir padrões e normas internacionais;

Aumentar a velocidade operacional nas linhas;

Aumento da capacidade de rotas;

Permitir o “up grade” da infra estrutura existente;

Permitir a remoção das sinalização lateral de via e da cabine.

As principais características que vêm permitindo a implantação do ETCS emdiversas

ferrovias européias é a concepção modular, ou seja, em função doETCS ser sub-

dividido em níveis de complexidade, que dependem do tipo detrafego e

dascaracterísticas de cada linha, é possível implantar o nível 1 eposteriormente ir

incorporando os níveis 2 e 3 caso se queira agregar novasfuncionalidades no sistema.

A concepção do ETCS de Nível 1 tem as seguintes características básicas:

A transmissão dos dados para o trem é realizada utilizando transponder

(Eurobalise) e, em alguns, casos loops indutivos;

Os blocos ou setores são definidos pelo sistema de ocupação de via

existente;

Permite controlar linhas ferroviárias com trens circulando em velocidades de

até 500 km/h;

A movimentação dos trens é realizada através de movimentos autorizados

através de informações advindas das balisas;

A concepção do ETCS de Nível 2 tem as seguintes características básicas:

A transmissão dos dados para o trem é realizada utilizando transponder

(Eurobalise) e, em alguns, casos loops indutivos, assim como rádio do tipo

GSM-R;

A localização e controle do posiciona mento do trem são realizados através de

uma estação central de rádio;

A central determina as características da via e transmite a autorização de

movimento de acordo com o sistema de sinalização;

Pode ser implantado de forma sobreposta a um sistema existente;

A sinalização lateral de via ou de cabine pode ser parcialmente ou totalmente

removida;

O equipamento de bordo envia os dados do trem, especialmente a sua posição

para a central.

Para o nível 3 do ETCS, além das funcionalidades dos níveis 1 e 2, o controle

detráfego contempla inclusive as informações sobre a integridade do trem,

sendoconsiderado esse nível um sistema de bloco móvel “movingblock system”

Aplicabilidade das Novas Tecnologias

A tecnologia CBTC vem sendo largamente aplicada a metrôs leves e pesados,porém

já estão surgindo também aplicações para transportes ferroviários depassageiros. Já a

tecnologia ETCS vem sendo largamente utilizada na Europacom o objetivo de integrar

e modernizar as ferrovias dos diversos paíseseuropeus.

As duas tecnologias, por concepção, são bastante apropriadas para seremutilizadas

na modernização de sistema, uma vez que elas podem ser implantadasde forma

sobreposta e modular ao sistema existente, ou seja, não hánecessidade de se

implantar em todo o trecho ou trens, para poder começar ausufruir de todo o potencial

que essa tecnologia propicia.

Principais Benefícios das Novas Tecnologias no Tranporte Metro-ferroviário a) Econômicos

1. Por possuir uma menor quantidade de equipamentos, os custos de

implantação e operacionais do Sistema são menores;

2. Permite a redução no consumo de energia elétrica;

3. Não necessita de alterações significativas no sistema, para atender aumentos

de demanda e do traçado civil;

4. Possibilita um menor desgaste de equipamentos do material-rodante e da via,

5. pois utiliza perfis contínuos de velocidade;

6. Facilita expansões e “up grade” de sistema, uma vez que se baseia em

7. padrões e normas internacionais.

b) Performance

Aumento da flexibilidade operacional, pois permite que a operação possa ser

realizada utilizando frotas mistas;

Permite redução no tempo de viagem;

Utiliza interfaces padronizadas e no estado atual da arte, permitindo uma

maior troca de informações trem – via;

Maior precisão na localização dos trens, permitindo a obtenção de menores

intervalos entre trens (headway);

Possui maior Confiabilidade e Disponibilidade;

Permite uma maior rapidez na recuperação de atrasos;

Permite uma maior interoperabilidade entre sistemas.

c) Outros

1. Possibilita melhorar os serviços de comunicação aos usuários através do

2. envio informação aos passageiros (destino, tempo de viagem, problemas

notráfego de trens, etc.);

3. Possibilita o diagnóstico “on-line” de equipamentos do trem, melhorando

aatuação das equipes de manutenção e reduzindo o tempo de paralizações no

4. sistema por falha de equipamentos;

5. Pode ser sobreposto a um sistema de sinalização em funcionamento semgerar

interferências;

6. Possibilita a operação totalmente automática dos trens na via (“Driverless”).

Conclusão

Os sistemas com tecnologia CBTC e ETCS estão se mostrando bastantepromissores

não só em linhas novas, mas principalmente na modernização desistemas, visto a sua

facilidade de implantação sem interferir nos sistemas que estãoem funcionamento.

Além disso, as aplicações utilizando CBTC e ETCS possibilitam redução

significativanos custos de investimentos e operacionais de uma linha metro-ferroviária.

Sumário

INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 1

SINALIZAÇÃO VISUAL ............................................................................................................. 1

SINALIZAÇÃO POR INTERVALO DE TEMPO ..................................................................... 2

SINALIZAÇÃO FIXA .................................................................................................................. 3

BLOCOS ...................................................................................................................................... 4

CIRCUITO DE VIA ..................................................................................................................... 4

RELÉS DE VIA ........................................................................................................................... 5

RELÉS NEUTROS ..................................................................................................................... 5

RELÉS POLARIZADOS ............................................................................................................ 5

FUNCIONAMENTO DO CDV ................................................................................................... 6

EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS DE SINALIZAÇÃO ............................................................... 7

PRINCIPAIS CARACTERISTICAS .......................................................................................... 7

CBTC-COMUNICATION BASED TRAIN CONTROL ........................................................... 7

ETCS - European Train Control System ................................................................................. 8

Aplicabilidade das Novas Tecnologias ................................................................................ 9

Principais Benefícios das Novas Tecnologias no Tranporte Metro-ferroviário ........... 10

a) Econômicos .................................................................................................................. 10

b) Performance ................................................................................................................. 10

c) Outros ............................................................................................................................ 10

Conclusão .................................................................................................................................. 11

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL

RODOVIAS E FERROVIAS

MOZER SILVA RIBEIRO MAT: 09118002901

DÉLIO BENTES MAT: 08118005501