sinalização trem (1)

Sistemas de Sinalização

VALeR - eDuCAção VALe

Colaboradores:

Antonio Marcos Serra >Deodato Ramos >Fernando Dellacqua >Jefferson Luis Gomes Andrade >Manuel Gueiral >Paulo Henrique Lima >Paulo Rubiale >

Caro Empregado,

Você está participando da ação de desenvolvimento Sistema de Sinalização de sua Trilha Técnica.

A Valer – Educação Vale construiu esta Trilha em conjunto com profissionais técnicos da sua área com o objetivo de desenvolver as competências essenciais para o melhor desempenho de sua função e o aperfeiçoamento da condução de suas atividades diárias.

Todos os treinamentos contidos na Trilha Técnica contribuem para o seu desenvolvimento profissional e reforçam os valores saúde e segurança, que são indispensáveis para sua atuação em conformidade com os padrões de excelência exigidos pela Vale.

Agora é com você. Siga o seu caminho e cresça com a Vale.

Vamos Trilhar!

mensagem Valer

módulo i: FundamentoS de Sinalização Ferroviária 6

Primórdios da sinalização Ferroviária 7linhas de Circulação e de Pátio 15bloqueio e licença 17relés 19Circuito de via 21Circuito elétrico Típico Circuito de via alternada 31

módulo ii: SiStemaS de Sinalização 44

sistemas de sinalização 45Centro de Controle 59Intertravamento 61sinalização de Campo 77

modulo iii: SintomaS e FalHaS 86

Correlação sintomas X Falha 87

Primórdios da sinalização ferroviária

Fazer uma breve apresentação das origens da sinalização ferroviária. >

Linhas de circulação e de pátio >

Conceituar linha de circulação e linha de pátio. >

Bloqueio e licença

Apresentar os conceitos de bloqueio e licença. >

Relés >

Conceituar relés e relés vitais. >

Circuitos de via

Conceituar circuito de via. >

Descrever relé de via e seus tipos: neutro e polarizado. >

Descrever o funcionamento dos circuitos de via. >

Listar as funções dos circuitos de via. >

Circuito elétrico típico

Descrever circuitos elétricos típicos. >

Demonstrar o funcionamento de circuitos típicos. >

Circuitos de via de corrente alternada

Descrever circuitos de via de corrente alternada. >

Descrever o funcionamento de circuitos de corrente alternada. >

Listar as funções e aplicações deste tipo de circuito. >

Descrever circuitos de via de corrente alternada de trilho único e com dois elementos >de controle (tipo Vane).

módulo iFundamentoS de Sinalização Ferroviária

| 7 | Prim

órdios d

a sinalização ferroviária

Primórdios da Sinalização FerroviáriaImAgIne ConDuzIR um tRem sem nenhuma sinalização.

Imagine não ter nenhum sistema que lhe informe sobre as condições à frente.

era nesta condição insegura que os maquinistas eram obrigados a trabalhar até o início do século XX.

A era ferroviária teve início na Inglaterra, em 1825, quando foi inaugurada a primeira ferrovia pública do mundo.

o aumento da frequência, do peso e da velocidade dos trens foi acompanhado por um número cada vez maior de acidentes.

FerrovIa anTIga: 1825, na InglaTerra.

Para tentar garantir a segurança na circulação de trens, inicialmente um homem a cavalo sinalizava para o maquinista com uma bandeira vermelha, indicando as condições à frente. na ferrovia Liverpool-manchester (1ª a adotar um sistema de sinais), vigilantes distribuídos ao longo da linha mantinham as pessoas afastadas da via e sinalizavam para os condutores. Com o braço estendido, eles comunicavam que o trem poderia prosseguir, pois a via estava livre; já quando abaixavam o braço, indicavam que havia problemas à frente e o trem deveria parar.


| 8 |

Inicialmente, as ferrovias possuíam uma única linha férrea, por onde circulava somente um trem. o aumento do número de trens levou à necessidade da criação de desvios ou pátios localizados em pontos estratégicos, eles tornaram possível o cruzamento e a ultrapassagem entre os trens.

desvIo Para CruzamenTo de Trens

| 9 | Prim

órdios d


Inspirando-se nas práticas adotadas pela marinha, foram inseridos sinais luminosos giratórios na traseira dos trens, favorecendo a segurança nas viagens noturnas.

Sinais fixos instalados ao longo da via foram utilizados pela primeira vez na ferrovia Liverpool-manchester. o posicionamento de uma bandeira vermelha no topo de um mastro indicava se a linha estava livre (CLeAR) ou com problemas.

uma variação muito difundida desse modelo foi a sinalização por balões: o balão era abaixado para indicar que o trem partia, e erguido para confirmar a sua chegada. Com isso, o avanço do trem era sinalizado, a sua circulação não era controlada. Quando utilizados nas estações, os balões autorizavam a partida dos trens, e, em cruzamentos em nível entre linhas férreas, indicavam o direito de cruzar.

desvIo Para CruzamenTo de Trens

semáForos

A partir da década de 1840, os sinais semafóricos, antes adotados em navios, passaram a ser utilizados na sinalização ferroviária.

o tipo de quadrante e o número de posições da lâmina determinam a identificação do semáforo. Abaixo, você pode ver um semáforo de quadrante alto de três posições.


| 10 |

À noite, a visualização das posições da lâmina é garantida por aspectos luminosos.

Prossiga (Clear)Lâmina no alto•Trecho à frente livre•

Aproximação (aPPrOaCH)Lâmina 45º•Aproximação de parada, reduza para parar no próximo •semáforo

Pare e Prossiga (STOP aND PrOCeeD)Lâmina embaixo•Pare e observe. Se as condições à frente permitirem, prossiga •com velocidade permissiva, para poder parar a qualquer instante

Tabela de TemPos

A tabela de tempos foi a primeira regra básica adotada no controle do tráfego de trens. no princípio, o espaçamento de tempo entre os trens era em geral de dez minutos.

um agente sinalizador informava o condutor do trem sobre a possibilidade de prosseguir viagem, utilizando bandeiras coloridas.

Bandeira vermelha: exibida durante cinco minutos após a partida do primeiro trem – parada >obrigatória para qualquer trem que chegar neste intervalo.

Bandeira amarela: exibida após cinco minutos da partida do trem – alerta. >

Bandeira verde: exibida após 10 minutos da partida do trem – autorização para circular com >velocidade máxima.

Como parte da tabela de tempos, o plano de trem relacionava classe, direção, número e movimento para um trem regular. As ordens para os trens eram usadas para controlar desvios ou exceções no planejamento, como, por exemplo, a circulação de um trem extra, que não está autorizado no plano da tabela.

| 11 | Prim

órdios d


regras de prioridade de circulação

Para solucionar conflitos de circulação, eram aplicadas as regras de priorização da circulação. Conheça cada uma delas a seguir.

Prioridade por classe do trem

Quando trens se encontram, a prioridade era o fator determinante para indicar qual deve ter precedência para continuar a circular na via. os trens apresentavam as seguintes classificações: primeira classe, segunda classe, terceira classe e assim por diante. os de classe superior são aqueles que devem passar primeiro.

Veja a representação de um conflito de trens com classes diferentes e tráfego igual:

Veja a representação de um conflito de trens com classes e tráfego diferentes:


| 12 |

Prioridade por sentido de tráfego

e quando trens de mesma classe, com movimentos opostos, se encontravam para circular numa mesma via? neste caso, a precedência para seguir em frente era decidida em função da prioridade de sentido de tráfego superior.

no exemplo ilustrado abaixo, o sentido de tráfego para trens subindo foi definido como prioritário:

Fragilidades do sistema

A tabela de tempos se mostrou muito pouco eficaz na prevenção de acidentes. Falhas na atuação do agente sinalizador e nos recursos utilizados para sinalizar as penes de trem; possibilidade de o condutor do trem descumprir a ordem de trem, circulando num tempo diferente do esperado; e equívocos na emissão de ordens de trem eram alguns dos problemas mais comuns.

outra desvantagem desse sistema era a limitação da capacidade de circulação de trens. Com o aumento de número de trens em circulação, o tradicional intervalo de dez minutos foi reduzido, entretanto, as colisões eram cada vez mais frequentes.

| 13 | Prim

órdios d


TelégraFo

A invenção do telégrafo elétrico revolucionou o desenvolvimento do controle do tráfego de trens. o inseguro sistema de controle por tabela de tempos começou a ser superado somente no final de 1950, quando uma linha telegráfica passou a interligar duas ferrovias americanas.

estações de ordenamento foram estrategicamente alocados em distribuídas ao longo de toda a ferrovia, a intervalos regulares. os telegrafistas copiavam as ordens de trens, que alteravam ou se sobrepunham à programação estabelecida na tabela de tempos, e as transmitiam ao agente despachador da estação à frente do trem.

Passagem de ordem de trem utilizando argola. neste caso, o trem não precisava parar na estação para que a ordem fosse transmitida ao maquinista.


| 14 |

| 15 | Lin

has d

e circulação e d

e pátio

Linhas de Circulação e de Pátio

em ReLAção À FoRmA de controle, os trechos das linhas ferroviárias podem ser classificados como de circulação ou de pátio.

lInhas de CIrCulação

São trechos de linha ferroviária controlados por sistema de sinalização ou sistema de licenciamento.

As linhas de circulação se ligam aos aparelhos de mudança de via (AMVs) de desvio para os pátios, que podem ser controlados por:

travadores elétricos; >

pedido de autorização de entrada ou de saída; >

intertravamento de rotas. >

lInhas de PáTIo

São trechos de linha ferroviária controlados pelo Sistema de Telecomando de Pátio, que pode ter ou não ligação a uma linha de circulação.


| 16 |

TrajeTo

trajeto é um caminho de um ponto de origem a um ponto de destino, e que pode ou não transpor os aparelhos de mudança de via (AmV). Se uma das linhas for de circulação ou de cliente e a outra de pátio, o trajeto é de desvio de entrada. Se a linha de pátio for origem, o trajeto é de desvio de saída.

trajeto pode ser um percurso ou uma rota.

Percurso

Percurso é um trajeto sem supervisão de ocupação do trecho de origem e do trecho de destino. o conceito de percurso tem aplicação apenas nos Sistemas de telecomando de Pátios. Se existirem SDCS o percurso tem supervisão de execução, caso contrário a sua execução é simulada, considerando-se as informações prestadas pelo operador do pátio.

rota

Rota é a licença de circulação do sistema de sinalização para o trem, a rota promove a detecção de ocupação do Circuito de Via do trecho de origem, e das regiões de chaves até do trecho destino.

| 17 | B

loqu

eio e licençaBloqueio e Licença

o bloqueio (ou seção de bloqueio) é um trecho da via férrea onde só é permitida a circulação de um único trem. o acesso a este local só se realiza mediante uma autorização formal: a licença para circulação. esta só é concedida após a verificação de que o trecho de bloqueio está desimpedido e de todas demais as condições de segurança. este conceito, criado pelos ingleses, é adotado até hoje para garantir que os trens circulem de forma segura.

seção de bloqueIo ab

no trecho de via férrea representado na figura acima, o bloqueio AB somente será liberado para a circulação do trem se:

não houver a presença de nenhum trem neste trecho, em qualquer sentido; >

não houver qualquer liberação para a circulação no bloqueio AB; >

o AmV – aparelho de mudança de via – estiver na posição normal e travado. >

A operação e travamento dos AmVs, a preservação das condições de segurança do bloqueio e a concessão da licença ao maquinista são atribuições de um agente, presente em cada pátio. Seu trabalho segue os seguintes passos:


| 18 |

Agente de origem (pátio A), Antes de emitir licença para um trem, consulta seus registros e verificaseoúltimotremlicenciadopormeiodebloqueio e com destino ao seu pátio já chegou.

Caso positivo, o agente do pátio A se comunica com o agente do destino (pátio B), via telégrafo com registro de telefone, e solicita autorização para “mandar o trem”.

Agente com destino consulta seus registros e verificaseoúltimotremlicenciadopormeiodebloqueio e com destino ao seu pátio chegou.

Caso positivo, o agente do destino da OK ao agente de origem, garantindo que o bloqueio AB está liberado.

Agente de origem concede licença ao seu trem.

os agentes devem registrar formalmente em livro o licenciamento e a passagem dos trens pelos pátios. Isso permite a identificação de todos os trens que partiram licenciados por ele, que foram licenciados na direação do seu pátio e que já chegaram até ali.

A licença é concedida por meio de formulário escrito, bastão de staff, autorização verbal gravada ou sinal. Pode conter outras informações, tais como:

restrições de velocidade; >

precauções; >

serviços de manutenção da via etc. >

| 19 | R

elés

Relés

Atenção

relé Relé é um dispositivo eletromecânico equipado de uma bobina e contatos, que abrem ou fecham sob a ação do campo magnético produzido pela corrente que circula pela sua bobina.

A bobina de um relé consiste de espiras de fios, enroladas em torno de um núcleo de material ferromagnético. Quando uma intensidade de corrente suficientemente grande passa pela bobina do relé, uma armadura metálica é movimentada sob a ação do campo magnético produzido pela circulação de corrente, comutando as ligações dos contatos e fazendo com que estes abram ou fechem, dependendo da posição da armadura. A armadura é mantida alta quando a bobina é adequadamente energizada, e liberada ou caída quando a corrente é insuficiente.

relé vITal

Atenção

Relé vital é um relé com contatos robustos e qualidade mecânica de fabricação que favorecem a segurança, uma vez que permitem prever os modos de falha desse dispositivo.

relés de vIa

Relé de Via é um Relé Vital utilizado na confecção de um circuito de via. e pode ser entendido como um dispositivo intermediário, cujos contatos abrem ou fecham as conexões com os circuitos secundários, de forma que os circuitos secundários são indiretamente controlados pelas condições do circuito primário: o CDV.

As partes fundamentais do relé de via:

Bobina “(Coil)”, >Conjunto de Contactos e terminais. >

Se houver corrente circulando pela bobina, o campo magnético criado faz com que a lâmina ou armadura seja movimentada, fechando seus contactos.


| 20 |

Se não houver corrente suficiente circulando pela bobina do relé de via a força gravitacional faz com que essa lâmina fique caída mantendo os contactos abertos.

os relés de via utilizados na confecção de um circuito de via podem ser de dois tipos: neutros ou polarizados.

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.

relés vane

Relés de via de corrente alternada de dois elementos de controle são popularmente denominados relés Vane, cuja tradução para a língua portuguesa é leque. Recebem essa denominação em virtude da semelhança do movimento de sua armadura com o movimento de um leque.

na figura, é possível observar detalhes de um relé vital tipo Vane, em especial a bobina e os contatos.

Leque

Bobinas

Contatos

deTalhe de relé TIPo vane de FabrICação kyosan

| 21 | C

ircuitos d

e via

Circuitos de Via

CIrCuITo de vIa

Circuito de via (CDV) é um circuito elétrico aplicado em ferrovias para detecção da presença de trens. Por isso, ele é fundamental na obtenção da segurança e no travamento das condições da via para permitir que os trens circulem. É um dos mais importantes componentes de um sistema de sinalização e controle de tráfego.

na confecção de um CDV são utilizados 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.

relé de vIa TIPo vane de

FabrICação kyosan

relés de vIa

os relés de via utilizados na confecção de um circuito de via podem ser de dois tipos: neutros ou polarizados.

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.


| 22 |

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.

relés PolarIzados de CorrenTe ConTínua

Atenção

Se forem utilizados contatos de uma única polaridade no circuito de via, a possibilidade de interferência de correntes externas é reduzida, pois, além da intensidade de corrente, será exigido que a polaridade da corrente seja adequada para o fechamento dos contatos do relé.

FunCIonamenTo do Cdv

o circuito de via funciona da seguinte maneira:

os trilhos de via formam um caminho de baixa resistência para 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).

| 23 | C

ircuitos d

e via

SENTIDO DE CIRCULAÇÃO Juntas Isolantes

Juntas Isolantes

Circuito de via

Fonte

Relé de via

Bobina

Contato do relé

Resistor

CIrCuITo de vIa oCuPado Pelos rodeIros de um Trem

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.

o estado 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.


| 24 |

Atenção

A sensibilidade do circuito de via, para detectar a presença do trem, é medida pelo maior valor de resistência elétrica admissível no curto-circuito dos trilhos, em qualquer ponto do circuito. este valor é de 0,1 Ω para a maioria dos circuitos de via.

Ao se curto-circuitar um CDV com um shunt de 0,1 Ω, o relé de via deve ficar desenergizado e ser desoperado. Quando o shunt for retirado, o relé deverá voltar a ser energizado e operar novamente. Portanto, as condições do trem para curto-circuitar os trilhos deverão ser compatíveis com uma resistência elétrica inferior a 0,1 Ω.

A área de contato entre a roda e o trilho é muito pequena. o valor da resistência no curto-circuito depende, também, dos seguintes fatores:

número de rodeiros sobre o circuito de via; >

carga por eixo do trem ou veículo de linha; >

velocidade de circulação do trem ou veículo de linha. >

os veículos de linha, mais leves, com apenas dois rodeiros não articulados e circulando com velocidade considerável, são casos críticos para se conseguir um bom curto-circuito

FunçÕes dos CIrCuITos de vIa

os circuitos de via possuem as seguintes funções:

detectar o trem na via, por meio da ocupação de via; >

detectar trilhos quebrados; >

enviar cabsignal ao trem. >

deTeCção de oCuPação Por Trem na vIa

A principal função de um circuito de via é indicar a presença do trem no trecho de via.

na ausência de trem no trecho de via entre juntas isoladas, a corrente elétrica flui entre a fonte e a bobina do relé de via através dos trilhos da via, fazendo com que o relé de via opere e feche os seus contatos.

na presença de trem no trecho de via, um caminho de menor resistência elétrica é formado pelas rodas e pelos eixos do trem, fazendo com que a corrente elétrica da fonte retorne por estes sem atingir a bobina do relé de via. Isso faz com que o relé de via desopere e que sua armadura caia, abrindo os contatos. nesta condição, diz-se que o circuito de via está ocupado por um trem. Quando o trem liberar o trecho de via, o fluxo de corrente entre a fonte e o relé é restabelecido, fazendo com que a bobina seja energizada e a armadura seja levantada, fechando novamente os seus contatos. nesta condição diz-se que o circuito de via está livre.

| 25 | C

ircuitos d

e via

CIrCuITo de vIa oCuPado Por Presença de Trem

A ausência ou presença de trem no trecho de via provoca o fechamento ou a abertura de contatos no relé de via, provocando mudança de estado nas conexões com o circuito secundário, o que pode ser utilizado nos circuitos de controle para proteger a circulação de trens.

um exemplo simples de aplicação do relé de via é no controle dos aspectos do sinaleiro de entrada do trecho de via, conforme ilustrado a seguir.

CIrCuITo de vIa lIvre – asPeCTo amarelo aCeso


| 26 |

Se o circuito de via está livre, o sinaleiro de entrada exibe o aspecto amarelo, indicando permissão para entrar no trecho.

CIrCuITo de vIa lIvre – asPeCTo vermelho aCeso

Se o circuito de via se encontra ocupado por um trem, o sinaleiro de entrada exibe o aspecto vermelho, indicando que o trem está proibido de entrar no trecho.

envIo de CabsIgnal na vIa

Função do circuito de via que consiste no envio de sinal a via.

este circuito controla a direção da corrente de código no circuito de via. Quando o bloqueio está Aberto (Relé HR está energizado), a corrente de código flui no sentido oposto ao sentido que o trem está trafegando.

deTeCção de TrIlho quebrado

A outra função do circuito de via é a detecção de quebra de trilho.

Quando ocorre a quebra de um trilho no trecho de via, o fluxo de corrente para a bobina do relé é interrompido, fazendo com que a armadura do relé caia, ocasionando a mesma indicação que a ocupação por trem na via.

| 27 | C

ircuitos d

e via

CIrCuITo de vIa oCuPado Por TrIlho quebrado

Portanto, se ocorrer a indicação de ocupação do circuito de via, é impossível distinguir pelo estado do relé de via se o CDV está ocupado por presença de trem ou por trilho quebrado. Por motivos de segurança, em qualquer uma dessas condições o licenciamento de trens para esse trecho deve ser impedido.

Para que haja uma perfeita interrupção do fluxo de corrente, a quebra do trilho deve ser completa. Se for incompleta, pode apenas aumentar a resistência linear do trilho, diminuindo a intensidade da corrente que chega até a bobina do relé de via. Se o aumento de resistência for insuficiente, o relé de via pode ser energizado.

A figura abaixo ilustra uma situação de trilho quebrado, em que a via foi restabelecida de forma provisória utilizando-se tala metálica.

eXemPlo de TrIlho quebrado Preso Por Tala meTálICa


| 28 |

| 29 | C

ircuito elétrico típ

icoCircuito Elétrico Típico

CIRCuIto eLÉtRICo tíPICo É aquele composto por:

transmissão; >

trilhos; >

recepção. >

CIrCuITo eléTrICo TíPICo de CIrCuITo de vIa


| 30 |

TransmIssão

A transmissão é composta por uma fonte e um resistor. no circuito ilustrado na Figura, a fonte é uma bateria. o resistor, geralmente denominado resistor de via, é empregado para limitar a corrente do circuito e, consequentemente, proteger a fonte.

TrIlhos

os trilhos são isolados eletricamente do segmento adjacente por juntas isoladas, instaladas em cada uma das extremidades.

reCePção

A recepção é composta por um relé vital, denominado Relé de Via.

SENTIDO DE CIRCULAÇÃO Juntas Isolantes

Juntas Isolantes

Circuito de via

Fonte

Relé de via

Bobina

Contato do relé

Resistor

| 31 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

Circuitos de Via de Corrente Alternada

desCrIção e FunCIonamenTo

Nos circuitos de via de corrente alternada, a alimentação do circuito é aplicada por meio da ligação de um transformador, denominado transformador de via (TRv), que efetuará o adequado rebaixamento da tensão da rede para os níveis baixos exigidos para a conexão à via. Além disso, nos CDVs de corrente alternada, também se fazem necessários:

o resistor de via (RLv), para limitar a corrente fornecida pela alimentação, quando de curto-circuito aplicado pelos rodeiros do trem, e desta maneira proteger a fonte de alimentação;

o indutor de via (Lv), também denominado reator, para corrigir e adequar as características elétricas da linha férrea para a detecção de ocupação ou liberação do circuito por trem.

Nesse tipo de circuito, o relé de via (Rv) é energizado apenas por corrente alternada e deve ser imune a correntes contínuas. Portanto, quando a corrente alternada atingir o nível para energizar sua bobina, seus contatos se fecham.

C.A.

TRV

RLV

RV

LV

Trilho1

Trilho2

CIrCuITo de vIa de CorrenTe alTernada


| 32 |

Para minimizar a possibilidade de interferência de correntes estranhas por falhas de isolação das juntas isolantes de separação de circuitos de via adjacentes, também é adotada a alimentação com polarização oposta.

A Figura ilustra a forma de onda da tensão de alimentação de corrente alternada obtida da rede a cada meio período da onda, a mesma troca de polaridade, de positiva para negativa ou vice-versa. Portanto, a polarização dos circuitos também pode ser adotada.

+

-

v

t

+

-T0 T/2

Forma de onda da Tensão de alImenTação do CIrCuITo de vIa

O circuito elétrico típico do trecho de linha férrea contida dentro dos limites do circuito de via, quando alimentado por corrente alternada, é descrito na Figura.

RL LL

CL

CIrCuITo eléTrICo TíPICo da lInha em CorrenTe alTernada

A resistência de linha (RL) representa a soma das resistências lineares dos trilhos ao longo do circuito e é diretamente proporcional ao tamanho do circuito de via, sendo da ordem de alguns ohms (Ω).

A indutância ou reatância da linha (LL) representa a soma das indutâncias apresentada pelos trilhos da linha, depende da geometria e do tipo de trilho e é também diretamente proporcional ao tamanho do circuito de via, sendo da ordem de alguns milésimos de henrys (mH).

| 33 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

Da mesma forma, a capacitância da linha representa a capacitância característica da linha e depende inversamente do afastamento entre os trilhos e diretamente ao tamanho do circuito de via. Como o afastamento entre os trilhos é grande, essa capacitância é normalmente muito pequena, podendo ser desprezada no cálculo da impedância característica da via (ZL), que é calculada pela seguinte expressão:

ZL = V / I = RL + (j*2*π* f *LL) Ω

Em que:

V = Tensão aplicada aos trilhos da linha

I = Corrente fornecida aos trilhos da linha

j= (-1)1/2,

f = Frequência da rede: 60 Hz.

O módulo da impedância ZL é dado por:

ZL = ((RL2) + (4π2LL

2))1/2 Ω.

O ângulo da impedância ZL é dado por:

= arco-tangente ((2*π* f * LL) / RL).

A seguir são apresentados valores típicos de impedância do trilho para circuitos de corrente alternada em função da frequência:

Tabela: Impedância dos trilhos

FrequênCIa em hz ImPedânCIa (Ω / km)

50 1,0083,3 1,40500 4,75

1.000 8,832.000 16,774.000 32,85


| 34 |

FunçÕes dos CIrCuITos de vIa

os circuitos de via possuem as seguintes funções:

detectar o trem na via, por meio da ocupação de via; >

detectar trilhos quebrados; >

dnviar cabsignal ao trem. >

CIrCuITos de vIa de CorrenTe alTernada Com doIs elemenTos de

ConTrole (vane)

Os relés de corrente alternada com dois elementos de controle foram desenvolvidos para tornar os relés de via de corrente alternada mais imunes a interferências externas e, consequentemente, tornar a detecção de presença de trem mais confiável.

Nos relés de via de corrente alternada com dois elementos de controle, a energização da bobina do relé depende:

da circulação de corrente pelos trilhos e pelo relé de via; >

de uma informação local que deve ter uma determinada relação com o primeiro elemento de >controle, para que seja produzido um campo magnético capaz de movimentar a armadura do relé, proporcionando o fechamento dos contatos.

| 35 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

RV

LV

Trilho1

Trilho2

C.A.

TRV

RLV

TRlocal

CIrCuITo de vIa de CorrenTe alTernada Com doIs elemenTos de ConTrole (vane)

Para que seja produzido o campo magnético adequado para a movimentação dos contatos, deve existir um determinado ângulo de fase, entre a corrente recebida e a tensão de alimentação local. É necessário que a corrente recebida seja proveniente da mesma fonte de tensão de corrente alternada que a alimentação local, e não de interferências externas, possíveis em circuitos de via de corrente alternada, em que a alimentação geralmente é feita ao longo da via férrea.

Relés de via de corrente alternada de dois elementos de controle são popularmente denominados relés Vane, cuja tradução para a língua portuguesa é leque. Recebem essa denominação em virtude da semelhança do movimento de sua armadura com o movimento de um leque.


| 36 |

meCanIsmo leque ou vane

ClassIFICação

Os relés Vane são classificados de acordo com a quantidade de posições de seus contatos: duas ou três posições.

RV

IRX

Vlocal

Relé Vane de 2 Posições

RV

IRX

Vlocal

Relé Vane de 3 Posições

C

N

R

C

R

relés vane de duas ou Três PosIçÕes

| 37 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

relés vane uTIlIzados na vale e sua aPlICação

As figuras a seguir ilustram relés Vane utilizados na Vale.

Os relés Vane de fabricação Union Switch and Signal (US&S), do sistema de Sinalização da Linha DD-FA da EFVM, são de duas posições.

Os relés Vane de fabricação Safetran aplicados no sistema de sinalização do ramal CS-BH também são de duas posições.

Os relés Vane do sistema de sinalização Kyosan aplicados na linha tronco da EFVM são de duas e de três posições.

relé vane kyosan de duas PosIçÕes: normal (n) ou reversa (r)


| 38 |

relé vane kyosan de Três PosIçÕes: normal (n),

desenergIzado (d) ou reversa (r)

relé vane kyosan de duas PosIçÕes

Nas imagens é possível observar que as bobinas (cubos pretos) local e de via encontram-se fisicamente instalados em posições ortogonais.

O circuito elétrico equivalente da via férrea apresenta resistências e indutâncias inerentes à linha, que dependem do tamanho do circuito de via, o que acarreta um ângulo de fase provocado por estes componentes indutivos.

| 39 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

Para adequar a linha à exigência de um determinado ângulo de fase entre as correntes local e de via, faz-se necessário ajustar a resistência ou indutância de via, nesta forma procuramos um ângulo mais próximo de 90º, com este ângulo o leque tem seu torque máximo, veja a expressão abaixo.

T (Torque) = k el et cos ( m- ).

m = diferença de fase entre el e et para o máximo torque (máximo ângulo de torque).É característico do relé.

= diferença de fase obtida no campo.

Nos relés Vane de três posições, o mecanismo de operação assume, quando em repouso, pela ação da gravidade, a posição central ou neutra, fechando esses contatos e abrindo todos os demais.

Se existir tensão local e recepção de corrente no sentido normal, os contatos normais se fecham.

Se existir tensão local e recepção de corrente no sentido reverso, os contatos reversos se fecham.

A inversão de polaridade de corrente é feita por meio da comutação dos lados de ligação do relé e da fonte de via, o que depende do sentido de tráfego, uma vez que a transmissão do circuito deve ser feita, normalmente, pela frente do trem.


| 40 |

FunCIonamenTo

o circuito de via de corrente alternada Vane funciona da seguinte maneira:

1. a bobina de via recebe a corrente dos trilhos;

2. a bobina local recebe a tensão local da fonte de alimentação de tensão alternada do circuito.

Atenção

o relé Vane, para operar, necessita da presença simultânea das duas correntes: local e de via. A falta de corrente em uma dessas bobinas provoca a desoperação do relé.

Para que o relé opere, é exigido que as correntes de via e local tenham um valor mínimo e uma defasagem de aproximadamente 90O, ou seja, estejam em quadratura. Essas condições geram um campo magnético que movimenta o disco de metal que, por sua vez, movimenta o eixo e os contatos do relé.

A figura abaixo apresenta o circuito de via Vane livre e preparado para o deslocamento de trem para a direita.

LV

Trilho1

Trilho2

C.A.

TRV

RLV

TRlocal

C

N

R

CIrCuITo vane lIvre Com CorrenTe no senTIdo normal

| 41 | C

ircuitos d

e via de corren

te alternad

a

A corrente circula na bobina do relé de via no sentido normal, fechando os contatos normais (N).

A figura a seguir apresenta o circuito de via Vane livre e preparado para o deslocamento de trem para a esquerda.

LV

Trilho1

Trilho2

C.A.

TRV

RLV

TRlocal

C

N

R

CIrCuITo vane lIvre Com CorrenTe no senTIdo reverso

A corrente circula na bobina do relé de via no sentido reverso, fechando os contatos reversos (R).

AfiguraabaixoapresentaocircuitodeviaVaneocupadoporumtremsedeslocandoparaadireita.

LV

Trilho1

Trilho2

C.A.

TRV

RLV

TRlocal

C

N

R

CIrCuITo vane Com Trem se desloCando Para a dIreITa


| 42 |

A corrente é retornada pelo rodeiro do trem. A falta de corrente na bobina do relé de via faz com que esta se desenergize, fechando os contatos centrais (C), o que indica circuito de via ocupado.

AfiguraabaixoapresentaocircuitodeviaVaneocupadoporumtremsedeslocandoparaaesquerda.

LV

Trilho1

Trilho2

C.A.

TRV

RLV

TRlocal

C

N

R

CIrCuITo vane Com Trem se desloCando Para a esquerda

A corrente é retornada pelo rodeiro do trem. A falta de corrente na bobina do relé de via faz com que esta se desenergize, fechando os contatos centrais (C), indicando circuito de via ocupado.

Sistemas de sinalização

Citar os tipos de sistemas de sinalização (tradicional e moderno). >

Apresentar as funções básicas do sistema. >

Apresentar os subsistemas que geralmente compõe o sistema de sinalização. >

Conceituar e descrever semáforos. >

Citar tabela de tempos, telégrafo, sistemas de blocos fixos de controle manual, sinais >home, sinais distance, sistemas de bloco de controle automático.

Conceituar blocos e seções de bloqueio. >

Descrever blocos e circuitos de via. >

Centro de controle

explicar a função do centro de controle. >

Intertravamento

Conceituar intertravamento. >

Listar as funções dos intertravamentos. >

Descrever o funcionamento do intertravamento por meio do diagrama funcional. >

Descrever os subsistemas de intertravamento e seu funcionamento. >

Conceituar e descrever travadores elétricos. >

Sinalização de campo

Abordar sinalização de campo (conceito, configuração e funções). >

Apresentar o conceito de sinal e citar as suas diversas classificações (quanto à sua >localização, quanto à sua indicação etc.).

Apresentar o conceito de circuito de via, explicar os tipos de circuito de via e explicar o >que é um plano de vias sinalizadas.

explicar a função da máquina de chave > .

Abordar supervisão e controle da velocidade > .

módulo iiSiStemaS de Sinalização

| 45 | Sistem

as de sin

alização

Sistemas de Sinalizaçãoo SIStemA De SInALIzAção é composto por um conjunto de sistemas, equipamentos e dispositivos que permitem controlar o processo de licenciamento de trens, de forma segura, flexível e econômica. Desta forma, os operadores podem perceber a licença concedida de forma imediata e automática, bem como o estado de ocupação da via.

vanTagens da uTIlIzação de um sIsTema de sInalIzação

estas são as principais vantagens do uso do sistema de sinalização:

aumento da velocidade comercial; >

aumento da segurança operacional (eliminação da falha humana); >

redução dos impactos de acidentes; >

centralização da operação ferroviária; >

redução de consumo de combustível; >

otimização do uso da frota de material rodante. >

FunCIonalIdades de um sIsTema de sInalIzação FerrovIárIa

um sistema de sinalização ferroviária possui as seguintes > funcionalidades básicas:

detecção de ocupação ou de presença de trens; >

operação, travamento e detecção de posicionamento das agulhas dos AmVs equipados com >máquinas de chave elétricas;

estabelecimento e intertravamento de rotas para os trens, evitando colisões frontais e laterais; >

manutenção do espaçamento entre trens para evitar colisões traseiras; >

impedimento da operação de chaves sob ou à frente do trem. >


| 46 |

esquema sImPlIFICado de um sIsTema de sInalIzação.

TIPos de sIsTemas de sInalIzação

um sistema de sinalização pode ser de dois tipos:

tradicional > – baseado em secções de trilhos isolados eletricamente e utilizando relés vitais ou microprocessadores para detecção de trens;

moderno > – baseado em rádio (CBtC) e utilizando microprocessadores para detecção de trens.

Atenção

Falha segura Quando um sistema de sinalização tem a capacidade de detectar qualquer tipo de falha, e no caso de ocorrência de falha o sistema é levado a um estado seguro (circulação restrita ou parada total do trem), ele é do tipo falha segura.

| 47 | Sistem

as de sin

alização

subsIsTemas de um sIsTema de sInalIzação e suas FunCIonalIdades

Confira na tabela abaixo os subsistemas que compõem um sistema de sinalização e as suas funcionalidades.

subsIsTemas FunCIonalIdades

Painel mímico e consoles operacionais Comandos e indicações de controle

Código Licenciamento

Circuito de via Detecção e posicionamento dos trens

Intertravamento garantia da segurança das rotas, impedindo o comando de qualquer rota conflitante com a que estiver alinhada

Supervisão de velocidades garantia da velocidade limite

sIsTema de bloCos FIXos

os blocos são trechos da via férrea com limites estabelecidos, onde só é permitida a presença de um trem. Já os blocos fixos são aqueles cujos limites são estabelecidos de forma fixa por marcos quilométricos da via.

Sinais instalados na entrada de um bloco – os chamados sinais de bloqueio – se fecham ou se abrem, controlando a entrada do trem naquele trecho. os sinais podem ser semáforos com lâminas ou sinaleiros com aspectos luminosos.

os métodos de licenciamento de trens podem se basear no tempo (controle dos sinais de bloqueio) ou na distância (espaçamento de separação entre trens).

Controle de espaçamento de tempo entre trens – a partida de um trem de um bloco só é liberada depois de transcorrido um tempo após a partida do trem anterior.

Controle de espaçamento de distância entre trens – a partida de um trem de um bloco só é liberada depois da confirmação de chegada do trem anterior num bloco à frente.


| 48 |

sistemas de blocos fixos de controle manual

Com o tempo, o sistema de tabela de tempos foi substituído pela técnica de dividir a via em secções ou blocos fixos e garantir que apenas um trem fosse permitido por seção ou bloco. esta regra básica de controle permanece eficiente até os dias de hoje, tendo sofrido apenas modificações na forma ou na tecnologia com que é implementada.

os sistemas de bloco são uma das formas mais simples de controle de circulação de trens. Podem ser entendidos como uma série de sinais consecutivos, controlados manualmente por um operador ou despachador de trens, por meio do acionamento de alguma botoeira ou alavanca num painel de controle. o sistema utiliza o telégrafo ou o telefone, entre outros, como meio de comunicação com as estações adjacentes.

na foto ao lado, você pode ver como era feito o intertravamento mecânico, empregado no início do desenvolvimento dos sistemas de bloco fixo de controle manual.

sinais home

Cada extremidade do bloco possui um semáforo ou sinaleiro, conhecido como sinal Home.

a FIgura aCIma IlusTra a sITuação em que são emPregados sInaleIros de doIs asPeCTos

| 49 | Sistem

as de sin

alização

Como normalmente o maquinista está posicionado à direita da via (no sentido do sentido de tráfego do trem), os sinaleiros devem ser colocados neste lado, preferencialmente. Desta forma, o sinaleiro da esquerda é visível para o maquinista do trem que se desloca para a direita, e o sinaleiro da direita é visível para o maquinista do trem que se desloca para a esquerda.

Por meio da operação manual dos Sinais Home o operador ou despachador de trens, localizado em alguma estação próxima, poderá regular a circulação de trens, controlando o espaçamento entre eles. Com base na informação de presença ou não do trem no bloco, o operador ou despachador determinará a abertura (aspecto VeRDe) ou fechamento (aspecto VeRmeLHo) dos sinais Home.

Classificação de sistemas de blocos

os sistemas de bloco podem ser classificados como:

sistemas absolutos > : são aqueles em que só será permitida a presença de um único trem no bloco.

sistemas permissivos > : são aqueles em que, sob condições excepcionais, será admitido que um trem prossiga na cauda de outro. nesta condição, mais de um trem estará presente no bloco.

sinais dIsTanCe

Instalados a uma distância de aproximação dos sinais Home, os sinais DIStAnCe têm a finalidade de alertar o maquinista sobre as condições à frente. Com base nestas informações, ele poderá melhorar a sua condução.


| 50 |

os aspectos típicos dos sinais DIStAnCe são:

aProXImação (vermelho sobre amarelo) – Reduza a velocidade se preparando para parar no sinal Home à frente.

ProssIga (amarelo) – Pode prosseguir com velocidade máxima autorizada, pois o sinal Home a frente está aberto com o aspecto PRoSSIgA.

os sinais DIStAnCe devem ser localizados numa posição que permita uma boa visão pelo maquinista, e a uma distância que possibilite a parada do trem com segurança, caso isso seja necessário.

sistemas de bloco de controle automático

nos primeiros sistemas de sinalização ferroviária, os sinaleiros ou semáforos eram acionados mecanicamente. Até que, em 1860 cabines de sinalização passaram a controlar o acionamento remoto dos sinaleiros.

De início, a passagem de um trem e a ocupação do bloco era controlada visualmente por um agente.

| 51 | Sistem

as de sin

alização

Quando um trem livrava o seu bloco, o agente, de sua cabine, informava que estava liberado para a cabine do bloco atrás, e que, se necessário, estava habilitado a receber outro trem. A mensagem entre as cabines de sinalização era transmitida por sinais elétricos codificados via telégrafo.

Por utilizarem sinaleiros instalados fixos à margem da via, esses sistemas de sinalização são denominados sistemas de sinalização fixa.

Posteriormente, surgiram os sistemas de bloco de controle automático: sistemas de blocos consecutivos equipados com sinais de bloqueio controlados automaticamente por condições que afetem a permissão para a entrada no bloco, tais como a presença de trem no bloco ou posicionamento correto dos aparelhos de mudança de via.

o funcionamento do sistema depende alimentação de energia, e a mudança de estado dos sinaleiros se dá em função da obtenção de informações obtidas por circuitos de via.

o sinal de bloqueio é um sinal que indica as condições que afetam a movimentação dos trens e o uso do bloco. ele pode ser:

um > semáforo instalado à margem da via em cada extremidade do bloco;

um > sinal elétrico aplicado aos trilhos que, uma vez captado por antenas à frente da locomotiva, permite a exibição de seus aspectos na cabine da locomotiva. São os chamados sinais de cabine ou cabsinais.

os primeiros sistemas de bloco de controle automático empregavam sinaleiros à margem da via, mas gradualmente estes sinais migraram para a cabine da locomotiva.

blocos e seções de bloqueio

em sistemas de bloco de controle manual, os limites físicos dos blocos são definidos pela distância entre dois sinaleiros de bloqueio no mesmo sentido de tráfego.

em sistemas de bloco de controle automático, costuma-se adotar o conceito de seção de bloqueio – distância entre sinais de bloqueio no mesmo sentido – em vez de blocos simples, adotados nos sistemas de controle manual.

nos sistemas de controle automático um bloco pode ser composto por mais de um circuito de via.

Atenção

os circuitos de via empregados para proteger as regiões chaves (SDCs) devem receber atenção especial.


| 52 |

os sinais de bloqueio são classificados em função do tipo controle de abertura:

abertura controlada > : além da condição de que o bloco à frente ou de que o destino está livre, requer um comando de abertura originado pelo despachador de trens;

abertura automática > : requer apenas a confirmação de que o bloco à frente está livre.

S1D

S2D

S4DS3D

S1E

S2E

S3ES4E

CDV1 CDV2 CDV3 CDV4

Bloco 1 Bloco 2

SDC1SDC2

SB1 SB2

SB1SB2

sInaIs de bloqueIo, bloCos e seçÕes de bloqueIo

na figura acima, os sinais com nome terminado em d são voltados para trens se deslocando para a direita, e os com nome terminado em e são voltados para trens se deslocando para a esquerda.

| 53 | Sistem

as de sin

alização

Para trens se deslocando Para a direita

Para trens se deslocando Para a esquerda

seção de bloqueIo 1

Composta pelos circuitos de via SDC1, CDV1 e CDV2

Demarcada pelos sinais S1D e S3D se o AmV estiver posicionado em noRmAL

Demarcada pelos sinais S2D e S3D se o AmV estiver posicionado em ReVeRSA

Composta pelos circuitos de via SDC2, CDV4 e CDV3

Demarcada pelos sinais S1e e S3e se o AmV estiver posicionado em noRmAL

Demarcada pelos sinais S2e e S3e se o AmV estiver posicionado em ReVeRSA

seção de bloqueIo 2 Composta pelos circuitos de via CDV3 e

CDV4

Demarcada pelos sinais S3D e S4D

Composta pelos circuitos de via CDV2 e CDV1

Demarcada pelos sinais S3e e S4e

os sinais de S1D, S2D, S4D, S1e, S2e ou S4e são de bloqueios de abertura controlada. os sinais S3D ou S3e são de bloqueios de abertura automática

bloCos e CIrCuITos de vIa

os blocos podem ser compostos por um ou mais circuitos de via. o número de CDVs depende:

do tamanho do bloco e do tamanho máximo possível para o tipo de CDV utilizado; >

do número de mudanças de limites de velocidade possíveis dentro do bloco ou de circuitos de >aceleração de tráfego (expedite track).

Abaixo, são indicados por cores os códigos de limite de velocidade em cada CDV:


| 54 |

em geral, o código de velocidade aplicado nas SDCs repete o código aplicado no CDV adjacente, podendo ser o da frente ou o de trás.

A figura abaixo ilustra uma situação em que despachador comandou a abertura do sinal de bloqueio S1D com o AmV da SDC1 em noRmAL. Como o bloco 2 está ocupado pelo trem 1, o bloqueio de abertura automática S3D está fechado. Como ainda não foi comandada a sua abertura, o bloqueio S4D também está fechado.

sequênCIa Com bloqueIo de aberTura auTomáTICa FeChado

nessa condição, o trem 2 estará autorizado a circular do sinal S1D (origem) até o sinal S3D (destino). o bloqueio deste sinal abrirá automaticamente se o bloco à frente ficar livre.

A sequência de códigos de velocidade a ser seguida pelo trem 2 será:

verde > no circuito SDC1;

amarelo > no circuito CDV1;

vermelho > no circuito CDV2.

Se o bloco 1 não fosse dividido em 2 CDVs, o trem 2 deveria seguir o código VeRmeLHo ao longo de todo o bloco. Portanto, a divisão do bloco contribui para o aumento da velocidade média de circulação do trem sem comprometimento da segurança. Por isso, os circuitos que compõem o bloco são denominados de circuitos aceleradores ou expedite track.

| 55 | Sistem

as de sin

alização

sequênCIa Com bloqueIo de aberTura auTomáTICa aberTo

A figura acima ilustra uma situação em que despachador comandou a abertura dos sinais de bloqueio S1D e S4D com os AmVs da SDC1 e da SDC2 em noRmAL.

o trem 1 está executando a sua licença e já liberou o bloco 2, portanto o sinal S3D é aberto automaticamente.

nessa condição, o trem 2 estará autorizado a circular do sinal S1D (origem) até o sinal S3D (destino). mas como o sinal S3D está aberto, o limite de sua licença de circulação é estendido até o próximo sinal fechado: S4D. o bloqueio deste sinal abrirá automaticamente se o bloco à frente ficar livre.

A sequência de códigos de velocidade a ser seguida pelo trem 2 será:

verde > nos circuitos SDC1, CDV1 e CDV2;

amarelo > no circuito CDV3;

vermelho > no circuito CDV4.

os sinais localizados na entrada de cada seção de bloqueio precisam de apenas 2 aspectos para indicar o estado do bloco à frente: se ocupado o sinal do bloqueio deve ficar fechado, se livre o sinal do bloqueio deve abrir. geralmente os aspectos empregados são:

verde > para bloqueio aberto;

vermelho: > para bloqueio fechado.


| 56 |

estes sistemas mais simples são chamados de sistemas de sinalização de um bloco. A abertura do bloqueio depende apenas do estado de um único bloco: livre ou ocupado. o bloco que controla a abertura do bloqueio é o imediatamente à frente.

Sistemas de sinalização de um bloco, onde o bloco é composto por mais de um circuito de via, utilizam circuitos aceleradores, que permitem a mudança de código de velocidade dentro do bloco. também podem empregar sinais de cabine ou sinalização externa à margem da via, tais como semáforos intermediários ao bloco, para indicar a mudança de código de limite de velocidade.

os sistemas de um bloco se mostraram adequados para circulação em baixas velocidades, geralmente abaixo de 50 Km/h, e exigiam distância de parada geralmente grandes, o que acaba regulando o tamanho do bloco.

Isso impulsionou a introdução de aspectos adicionais nos sinais, para indicar ao maquinista a necessidade de preparação para parar, ou sob outro enfoque: a condição do próximo sinal.

Curvas de Frenagem

um trem não pode parar de repente, pois necessita de uma distância considerável para a sua parada, que depende:

da velocidade com que a parada é iniciada; >

do peso do trem; >

das condições de frenagem do trem; >

da geometria da via. >

nas frenagens, há o risco de que um trem ultrapasse um sinal PARe, podendo colidir com um trem à frente. Isso pode acontecer ainda que o sistema de sinalização conte com o auxílio de sistemas de controle automático de parada (AtS – Automatic Train Stop). o risco é maior se o trem à frente estiver parado muito próximo à fronteira entre os blocos.

esse problema de segurança pode ser resolvido pela adoção de um overlap, ou seja, um espaço a mais de resguardo para que o trem pare dentro do bloco.

dImensIonamenTo do Tamanho dos bloCos

em sistemas de dois blocos, é preciso considerar duas principais curvas de frenagem:

redução da Velocidade máxima para a Velocidade média – inicia-se ao cruzar um sinal com >aspecto: APRoXImAção mÉDIA;

redução da Velocidade média para a parada – inicia-se ao cruzar um sinal com aspecto: >APRoXImAção.

| 57 | Sistem

as de sin

alização

As curvas de redução devem ser concluídas até o próximo sinal à frente. Já que os gradientes de velocidade são menores, as distâncias entre os sinais podem ser menores do que nos sistemas de dois blocos, que possuem apenas uma curva de redução (da velocidade máxima para a parada, ao cruzar um sinal de APRoXImAção).

nas ferrovias em que estes sistemas se aplicam, como por exemplo, as de trens de passageiros, a velocidade máxima autorizada, em geral, é de aproximadamente 96 Km/h, e a velocidade média é a metade desse valor: 48 Km/h. os trens de passageiros costumam exigir uma distância aproximada de 700 m para a redução de 96 Km/h para 48 Km/h, enquanto a parada de um trem partindo de 96 Km/h requer aproximadamente 1.000 m.

em caso de falha, os trens podem ser obrigados a fazer uma parada emergencial. nesta situação excepcional, o espaçamento seguro deve ser de 1.000m do ponto de vista operacional, em condições normais de circulação, 300 m estariam sendo desperdiçados, por exigências de segurança. Do ponto de vista da segurança, o sistema tem uma margem de 300 m para realizar com segurança a parada do trem.

Se a velocidade máxima fosse reduzida para 72 Km/h, e mantido o valor da velocidade média. A redução de 72 para 48 Km/h exigira 273 m. A redução de 72 Km/h para 0 exigiria 556 m. Como a redução da velocidade máxima para a parada se dá com no mínimo 2 blocos à frente livres, é possível se regular o espaçamento de sinais, ou tamanho dos blocos, pela curva de frenagem da transição da velocidade máxima para a média. Portanto, nesta situação, o tamanho mínimo dos blocos deveria ser de 273 m.

Conclusão: a curva de frenagem da velocidade máxima para a média impõe o valor mínimo para o tamanho dos blocos, ou do afastamento entre sinais.


| 58 |

| 59 | C

entro d

e controle Centro de Controle

PARA Se ComunICARem, oS agentes no campo utilizam o telégrafo, o telefone e um centro de controle conhecido como centro seletivo.

o centro seletivo tem a função de acompanhar toda a malha da ferrovia, regularizando a circulação dos trens, tornando-a dinâmica e eficiente. Para isso, identifica e recupera atrasos e concessões de prioridades.

os agentes de campo informam ao centro seletivo os horários de partida e de chegada dos trens nos pátios. Com esses dados, o centro confecciona um gráfico do movimento dos trens, cujo percurso é plotado em coordenadas espaço (posição do pátio) e tempo (horas e minutos). Isso possibilita uma ampla visão e a análise de toda circulação.

gráFICo de Trens

Quando começaram a ser adotados, os centros de controle eram cabines mecânicas, onde um operador (cabineiro) operava os sinais mecânicos e os aparelhos de mudança de via do pátio por meio de alavancas, dentro de uma sequência predeterminada. esse sistema ficou conhecido como intertravamento mecânico.

Com a evolução dos sistemas de telecomunicações e a criação de sistemas para transmissão de dados em pulsos codificados, o controle das cabines de pátio passou a ser centralizado e operado por meio de painéis mímicos.

em 1940, surge o cabsinal: o sinal foi colocado dentro da cabine da locomotiva para licenciar o trem, acompanhado por um sistema para supervisão do cumprimento das velocidades máximas permitidas no trecho, o AtC (Automatic Train Control).


| 60 |

| 61 | In

tertravamen

toIntertravamento

Atenção

o sistema de intertravamento é um sistema de sinalização que tem como função controlar o alinhamento e a execução de rotas, impedindo o comando de qualquer rota conflitante com a que estiver alinhada.

Na figura, o sistema de intertravamento está representado por meio de um diagrama funcional. Nele, é possível observar que esse sistema possui vários blocos, com funções diversas.

Remota deComunicação

de Dados

Sistema deComunicação de Dados

Interface deCentro

Comunicação

Centro deControle Operacional

IntertravamentoCircuito deSentido de

Tráfego

Circuito deComando eIndicação

Máquinas deChave

Geradores de Código ou Sinais

Circuito de Controle de Sinal

Circuito de Verificação de

Rota

Circuito de Controle de

Aproximação

Circuito de Travamento

de Rota

Circuitos de Via

Detectores de Descarrilhamento

Circuito de Alinhamento

de Rotas

Circuito de Travamento de

Chaves

Circuito de Controle de

Chaves

Indicação deMáquinas de

Chave

dIagrama FunCIonal de um sIsTema de InTerTravamenTo


| 62 |

Veja abaixo a explicação dos elementos do diagrama funcional:

Interface com o CCo: neste item são descritas as funcionalidades dos blocos da interface entre o intertravamento e CCo. na figura estes blocos estão no quadro com fundo amarelo.

Interface Centro Campo: o módulo de Interface Centro Campo é o responsável pelo controle da comunicação de dados entre os equipamentos de campo e o Centro de Controle operacional. Através desta comunicação de dados é efetuado o envio de comandos para o campo, e a aquisição das indicações de estado dos dispositivos e equipamentos de campo.

sistema de Comunicação de dados: o sistema de Comunicação de dados é meio através do qual é feita a troca de mensagens de dados entre a Interface Centro Campo e as Remotas de Comunicação de Dados. os sistemas de comunicação de dados da VALe empregam, muitas das vezes, redundância:

meios físicos de comunicação: Cabos de fibra óptica, cabos coaxiais, cabos telefônicos, etc.

rádio comunicação

remota de Comunicação de dados: nos intertravamento mais antigos, implementados com relés, a remota é um equipamento em separado. nos Intertravamentos mais modernos, implementados com microprocessadores, a remota de comunicação de dados faz parte do equipamento de Intertravamento. Portanto devemos entender a remota de comunicação de dados como uma função de aquisição de dados de indicação de estado de campos, e de transferência de comandos para o campo.

o subsistema de Intertravamento

neste item são descritas as funcionalidades dos blocos do sistema de intertravamento. na figura estes blocos estão no quadro com fundo verde.

Circuito de Comando e Indicação: tem a função de transferir para os demais módulos os comandos recebidos da remota de comunicação de dados, e de transferir para esta as indicações de estado dos detectores do sistema. este circuito recebe, basicamente, indicações dos detectores de descarrilhamento, das máquinas de chave e dos circuitos de via. este circuito aciona comandos de alinhamento de sentido de tráfego, de comando de chaves e de alinhamento de rotas.

Circuito de sentido de Tráfego: tem a função de controlar o alinhamento e o travamento do sentido de tráfego, de forma que os aspectos da licença de circulação sejam exibidos à frente do trem, quando uma rota for alinhada, e que o trafego fique travado pelas condições definidas.

Circuito de alinhamento de rotas: tem como função comandar se necessário, através do Circuito de travamento de Chaves, as máquinas de chave. o comando se fará necessário se as máquinas de chave se encontrarem em posições diferentes das requeridas pelo alinhamento de rota. este circuito também controla se as rotas já se encontram alinhas e travadas, recebendo estas indicações do Circuito de Verificação de Rotas, e repassando-as para o Circuito de Comando e Indicação.

| 63 | In

tertravamen

to

Circuito de Travamento de Chaves: este circuito tem a função comandar o posicionamento de chaves, através do Circuito de Controle de Chaves, e de providenciar o travamento elétrico das máquinas de chave, quando receber a indicação de que travamento da rota.

Circuito de Controle de Chaves: tem a função de comandar as máquinas de chave para a posição requerida pelo alinhamento da rota.

máquina de Chave: executa o comando de movimentação recebido, e o respectivo travamento elétrico e mecânico.

Indicação de máquina de Chave: este circuito trata as indicações das máquinas de chave, repassando-as para o Circuito de Comando e Indicação, e para o Circuito de Verificação de Rota.

Circuito de Controle aproximação: tem como função de tratar a presença de trem na aproximação (origem da rota), no sentido de promover o travamento das condições a frente do trem: travamento das máquinas de Chave e travamento da Rota.

Circuito de Travamento de rota: tem como função promover o travamento da rota, durante um tempo de segurança após um comando de cancelamento de rota, ocorrendo a aproximação de um trem.

Circuito de Controle de sinais: tem a função de promover aplicação dos aspectos da licença à frente do trem, mediante o acionamento de códigos de velocidade ou acionamento dos aspectos de sinais, sejam estes de cabine ou externos. A execução desta função depende das indicações de estado de:

Circuitos de Via, >

Detectores de Descarrilhamento, >

travamento das máquinas de Chave, >

Aproximação do trem, >

travamento de Rotas. >

este Circuito comanda atuação sobre os geradores de Código ou de Sinais.

detectores de descarrilamento: A indicação de atuação de Detectores de Descarrilamento deve promover a imediata parada do trem, visando minimizar os danos provocados por este acidente.A parada deve ser feita pelo imediato cancelamento da licença de circulação à frente do trem. nos intertravamentos dos sistemas de sinalização do tipo “fail safe” isto é feito por:

Cancelamento imediato da rota, >

Aplicação do código vermelho. >


| 64 |

Atenção

no sistema de intertravamento inicial, mecânico, o acesso de um trem a um bloqueio só ocorria se os aparelhos de mudança de via de acesso a este bloqueio estivessem na posição correta e os sinais para acesso de outros trens ao bloqueio estivessem fechados.

mais tarde, o circuito elétrico com relés vitais veio substituir o intertravamento mecânico. A lógica desta nova tecnologia baseava-se na interação entre os contatos dos relés que realizavam as funções.

os circuitos de via e o intertravamento foram estendidos aos trechos de via entre os pátios, cobrindo as seções de bloqueio entre eles. Com a evolução dos sistemas de telecomunicações e a criação de sistemas para transmissão de dados em pulsos codificados, o controle das cabines de pátio passou a ser centralizado e operado por meio de painéis mímicos.

em 1940, surge o cabsinal: o sinal foi colocado dentro da cabine da locomotiva para licenciar o trem, acompanhado por um sistema para supervisão do cumprimento das velocidades máximas permitidas no trecho, o AtC (Automatic train Control).

É um circuito elétrico lógico que, a partir da detecção dos trens na via e do controle das máquinas de chave, promove dentro de condições perfeitas de segurança, o estabelecimento do sentido de tráfego e o alinhamento de rota que licenciará o trem. Atualmente já se aplica microcomputadores no intertravamento. em configuração redundante, três microcomputadores processam a mesma informação que é assumida quando da coincidência de, no mínimo dois deles. o Intertravamento a microcomputador já atende ao conceito da “falha segura”.

lógICa sImPlIFICada do InTerTravamenTo

| 65 | In

tertravamen

to

ImPorTânCIa dos sIsTemas de InTerTravamenTo

os sistemas de intertravamento permitem o controle do tráfego dos trens e a segurança das operações. A falha desses sistemas ou sua manutenção errada pode causar acidentes graves e a interrupção do abastecimento das indústrias ao redor do mundo. Além disso, acidentes na ferrovia podem causar derramamento de minério ou outros produtos transportados, gerando impactos no meio ambiente.

ClassIFICação dos InTerTravamenTos

Os intertravamentos são classificados de acordo com:

critérios tecnológicos; >

critérios geográficos; >

critérios de resolução de posicionamento; >

critérios de espaçamento entre trens. >

A seguir estão detalhados cada um desses critérios.

CrITérIos TeCnológICos

A classificação baseada em critérios tecnológicos divide os intertravamentos em:

relés vitais; >

microprocessadores. >

Intertravamento baseado em relés vitais

Nesse tipo de intertravamento, os relés são energizados e desenergizados, na realização de uma lógica que combina contatos abertos e fechados, em cadeia, de forma a haver sempre o cheque da função que se está executando.

A implementação da função lógica a ser realizada pelo circuito com relés é feita por meio da interconexão dos contatos dos relés e dos demais componentes dos circuitos por meio de fios. Por essa razão, essa forma de implementação de uma função lógica é denominada “lógica fiada” ou “lógica a fio” ou “wired logic”.

Para que o princípio da falha segura possa ser obtido no circuito, é necessário que se utilizem relés eletromecânicos robustos e com histórico de falhas conhecido e bem comportado, ou seja, relés vitais. A sua característica eletromecânica e a qualidade de seus contatos permitem predizer em que condições o relé pode falhar e, dessa forma, realizar o tratamento seguro da falha.


| 66 |

Esses circuitos são montados em bastidores, dentro de abrigos de alvenaria (houses) e em caixas metálicas (cases), distribuídos ao longo da ferrovia e interligados por meio de cabos de controle e/ou sistemas de comunicação.

Os abrigos de equipamentos localizam-se nos pátios, próximos dos aparelhos de mudança de via, e as caixas metálicas nos circuitos de via, pontos de desvio, passagens em nível e detectores de anomalias.

Esse tipo de intertravamento está em uso:

na Linha Tronco da EFVM desde 1976, encontrando-se em excelente estado operacional >– sistema japonês (Kyosan);

no ramal DD-FA da EFVM desde 1988, também em bom estado – sistema americano >(US&S);

nas automações de pátio desde 2002: Alegria, Bicas, Costa Lacerda, Desembargador >Drummond e Intendente Câmara.

Intertravamento baseado em microprocessadores

A lógica de intertravamento dos sistemas baseados em microprocessadores é executada em uma plataforma de hardware, geralmente com alguma forma de redundância, por razões de disponibilidade e confiabilidade.

O resultado lógico de cada parte do sistema redundante é processado independentemente e comparado a cada etapa. Se ocorrer divergência, o sistema é levado ao estado seguro com restrição da circulação de trens.

O microprocessador vem substituindo o circuito com relés, pelas vantagens técnicas e econômicas que oferece.

Intertravamento microprocessado do km 540

Esse tipo de intertravamento é baseado em duas plataformas de hardware que executam o mesmo programa lógico de segurança.

Se ocorrer alguma divergência na comparação dos resultados, o sistema é levado ao estado seguro, com restrição da circulação.

| 67 | In

tertravamen

toVital Logic ProcessoAuxiliary Communications Processor

Site Specific ModuleVarious Input/Output Modules

Powers Supply

Serial I/O PortsSerial I/O Module

I/O Cables

InTerTravamenTo mICroProCessado do km 540

Intertravamento microprocessado do ramal Cs-bh

É constituído de dois conjuntos de processadores: A e B, iguais e simétricos, estando sempre um como principal e o outro como reserva. Se ocorrer alguma falha grave, haverá a comutação entre os processadores, obtendo-se desta forma uma alta disponibilidade.

vIsTa do raCk da IPu do ebIloCk 950


| 68 |

ConFIguração TíPICa da IPu 950

Como observado nas figuras acima, cada conjunto A e B ou cada metade da IPU (esquerda e direita), é constituído(a) por:

dois processadores da lógica de segurança: FSA e FSB: em cada um deles é executado >um programa com a lógica de segurança. Os programas em FSA e FSB são diferentes, mas devem produzir o mesmo resultado lógico. Portanto, em caso de divergência, o sistema é levado a um estado seguro e é realizada a comutação do conjunto principal para o reserva. Podemos observar que na parte vital relacionada com a segurança do intertravamento, é implementada redundância de hardware e de software.

um processador de serviços – SPU: este processador é encarregado dos serviços não >vitais, tais como a comunicação de dados ou interface homem-máquina.

| 69 | In

tertravamen

to

Central Interlocking System

FSA

SPU SPU

IOM-L

Rs232 opt. IEE COS

Rs 232 232 opt. IEE

On-line IPU Stand-by IPU

IOM-R

COS

FSB FSA FSB

I/O left side I/O right side

Dual link, sync and fail-over

POW POW

H Disc H Disc

redundânCIa do hardware do InTerTravamenTo do ramal Cs-bh

CrITérIos geográFICos

A classificação baseada em critérios geográficos divide os intertravamentos em:

distribuídos; >

> centralizados.

A decisão por uma dessas opções deve ser fundamentada na:

> qualidade e capacidade do sistema de comunicação disponível;

> confiabilidade do protocolo de comunicação utilizado.

Na opção centralizada, o meio de comunicação é preponderante, pois está inserido dentro da lógica do processamento que responde pela segurança da circulação. Nessa opção, a segurança reside no centro do domínio.

Na opção distribuída, o processamento de segurança é todo local, realizado em cada intertravamento abrigado em house (pátio), havendo somente uma transmissão de dados de controle e indicação para o centro de controle. Nessa opção, a segurança reside no campo.


| 70 |

Intertravamentos distribuídos

Na Vale, são exemplos desse tipo de intertravamento:

na EFVM: os sistemas de sinalização da Linha Tronco, da linha DD-FA e do pátio Terminal >de Tubarão, regiões A, B e C.

na EFC, a parte do sistema ainda não substituída pelo projeto em fase de conclusão, >baseada em tecnologia a relés;

os intertravamentos do escopo de fornecimento do contrato de Renovação Tecnológica >da sinalização da EFVM.

A tecnologia baseada em relés e em microprocessadores é igualmente aplicável nos intertravamentos distribuídos.

Intertravamentos centralizados

Nesse sistema, a lógica de intertravamento é executada em um equipamento microprocessado de alto desempenhado, localizado no centro do dispositivo.

O equipamento central adquire o estado dos elementos detectores da via, por meio da comunicação com os controladores de objeto, e transmite para os controladores de objeto os comandos a serem repassados para as máquinas de chave e os sinais, para que as rotas sejam executadas.

As decisões sobre a prioridade e gestão da circulação continuam sendo dos operadores do Centro de Controle Operacional, que por meio de de consoles microprocessadas se conectam ao Equipamento Central de Intertravamento.

arquITeTura de InTerTravamenTos CenTralIzados

| 71 | In

tertravamen

to

Como o equipamento central detém o conhecimento do estado de todos os detectores do sistema, algumas decisões de intertravamento que necessitavam de troca de informação entre intertravamentos adjacentes podem, nessa abordagem, ser resolvidas mais rapidamente ou mesmo dispensar certas precauções. Um exemplo de precaução passível de dispensa é o tempo de travamento de segurança quando da autorização de controle local de travador elétrico.

Uma grande diferença deste tipo de intertravamento em relação ao intertravamento distribuído é que os equipamentos de campo podem ser bem mais simples, como é caracterizado pelos controladores de objeto, que se constituem em simples repassadores de:

comandos provenientes do centro; >

indicações a serem enviadas para o centro. >

CrITérIos de resolução de PosICIonamenTo

A classificação baseada em critérios de resolução de posicionamento de trens divide os intertravamentos em:

convencionais; >

baseados em comunicação. >

Intertravamento convencional

Esse sistema utiliza, para determinar a posição de um trem na via, detectores de uma tecnologia convencional e consagrada: circuitos de via.

São extremamente confiáveis e robustos, mas a informação de posicionamento do trem, embora não comprometa a segurança do sistema, tem imprecisão elevada. Há precisão na informação de que um trem está ocupando um determinado bloco de via, mas não em que ponto do bloco de via o trem se encontra. Como geralmente os blocos têm tamanho médio de 2000 metros, a imprecisão de posição dentro do bloco é elevada, seja o bloco controlado por circuito de via ou por contadores de eixo.

Esse tipo de intertravamento utiliza sinais externos ou da cabine para exibir as licenças de circulação.

São exemplos desse tipo de intertravamento todos os sistemas de sinalização da EFVM, os da Linha Tronco e da Linha DD-FA.

Intertravamento baseado em comunicação

Emprega métodos que se baseiam em comunicação para a determinação da posição da locomotiva do trem, podendo a imprecisão ser reduzida em 1 ou 2 metros, case se baseie em sistemas GPS diferencial.


| 72 |

Estes sistemas exigem sofisticados sistemas computadorizados instalados a bordo para o controle da circulação e da obediência das licenças. As licenças são transmitidas para o equipamento de bordo via rádio, geralmente digitais.

São exemplos desse tipo de intertravamento o sistema ACT da FCA, o sistema centralizado em implantação na EFC.

CrITérIos de esPaçamenTo enTre Trens

A classificação baseada em critérios de espaçamento entre trens divide os intertravamentos de Blocos:

fixos; >

móveis. >

Intertravamento de blocos fixos

Os intertravamentos de blocos fixos geralmente empregam circuitos de via para compor uma seção de bloqueio ou bloco. Como o bloco está fixamente atrelado à geometria da via e ao tamanho do circuito de via, embora o tamanho dos blocos varie, eles são sempre fixos, daí a razão para essa denominação.

O dimensionamento do bloco deve ser feito para o pior caso, levando em consideração o tamanho e peso do trem, a geometria da via e, por conseqüência, a distância de frenagem que, por razões de segurança, deve ser dimensionada para o pior caso.

Intertravamento de blocos móveis

Nesse tipo de intertravamento, o dimensionamento do bloco e, por conseqüência, o espaçamento entre trens, são variáveis e levam em consideração as características de frenagem do trem, o tamanho do trem, a velocidade do trem e o perfil da via.

Teoricamente, pode proporcionar uma maior ocupação da via, por poder otimizar o espaçamento entre trens, atribuindo blocos de tamanho móvel em função da necessidade de distância de frenagem, que se diferencia para diferentes tamanhos e pesos de trens, velocidade de trens e geometria da via.

O computador de bordo das locomotivas, nesse tipo de intertravamento, deve ter uma base de conhecimento com a geometria da via a ser percorrida e com o espaçamento para o trem à frente.

| 73 | In

tertravamen

to

desCrIção do sIsTema de InTerTravamenTo

A seguir, estão descritos todos os blocos do Sistema de Intertravamento, com suas respectivas funções.

CIrCuITo de Comando e IndICação

Este circuito tem como função é transferir para o campo os comandos feitos pelo centro de controle e devolver para o centro de controle as indicações de cada circuito:

os comandos recebidos da Remota de Comunicação de Dados para os demais módulos; >

as indicações de estado dos detectores do sistema para a Remota de Comunicação de Dados. >

esse circuito recebe, basicamente, indicações dos detectores de descarrilhamento, das máquinas de chave e dos circuitos de via, bem como aciona comandos de alinhamento de sentido de tráfego, de comando de chaves e de alinhamento de rotas.

CIrCuITo de senTIdo de TráFego

Sua função é controlar o alinhamento e o travamento do sentido de tráfego, de forma que os aspectos da licença de circulação sejam exibidos à frente do trem, quando uma rota for alinhada, e que o tráfego fique travado pelas condições definidas.

CIrCuITo de alInhamenTo de roTas

Sua função é comandar, se necessário, as máquinas de chave por meio do Circuito de Travamento de Chaves, O comando se fará necessário se as máquinas de chave se encontrarem em posições diferentes das requeridas pelo alinhamento de rota.

Esse circuito também controla se as rotas já se encontram alinhadas e travadas, recebendo essas indicações do Circuito de Verificação de Rotas e repassando-as para o Circuito de Comando e Indicação.

CIrCuITo de TravamenTo de Chaves

Sua função é comandar o posicionamento de chaves, por meio do Circuito de Controle de Chaves, e providenciar o travamento elétrico das máquinas de chave, quando receber a indicação de travamento da rota.


| 74 |

CIrCuITo de ConTrole de Chaves

Sua função é comandar as máquinas de chave para a posição requerida pelo alinhamento da rota. A máquina de chave executa o comando de movimentação recebido e o respectivo travamento elétrico e mecânico.

Este circuito trata também as indicações das máquinas de chave, repassando-as para o Circuito de Comando e Indicação e para o Circuito de Verificação de Rota.

CIrCuITo de ConTrole aProXImação

Sua função é tratar a presença de trem na aproximação (origem da rota), no sentido de promover o travamento das condições à frente do trem (travamento das máquinas de chave e travamento da rota).

CIrCuITo de TravamenTo de roTa

Sua função é promover o travamento da rota, durante um tempo de segurança após um comando de cancelamento de rota, caso um trem se aproxime.

CIrCuITo de ConTrole de sInaIs

Sua função é promover a aplicação dos aspectos da licença à frente do trem, mediante o acionamento de códigos de velocidade ou dos aspectos de sinais, sejam estes de cabine ou externos.

A execução desta função depende das indicações do estado:

dos circuitos de via; >

dos detectores de descarrilhamento; >

> do travamento das máquinas de chave;

> da aproximação do trem;

> do travamento de rotas.

Este circuito também comanda a atuação sobre os geradores de código ou de sinais.

deTeCTores de desCarrIlhamenTo

A indicação de atuação dos Detectores de Descarrilhamento deve promover a imediata parada do trem, visando minimizar os danos provocados por esse acidente.

| 75 | In

tertravamen

to

A parada deve ser feita pelo cancelamento imediato da licença de circulação à frente do trem. Nos intertravamentos dos sistemas de sinalização do tipo “fail safe” isto é feito por meio:

> do cancelamento imediato da rota;

> da aplicação do código vermelho.

Travadores eléTrICos

Os travadores elétricos são equipamentos que controlam o desvio entre as vias sinalizadas e as regiões sem sinalização, como os pátios de manobra ou de formação de trens. Este equipamento deve manter o AMV travado na NORMAL, liberando-o somente sob autorização do Centro de Controle Operacional.

O acionamento elétrico do AMV do travador elétrico é feito por meio de máquinas de chave elétrica e chave de comando existente no painel de operação.

Os travadores elétricos são constituídos por:

circuito de travamento elétrico, conhecido pela abreviatura EL, de “ > electric lock”: ele executa o controle e o travamento do equipamento travador elétrico;

painel de operação, conhecido pela abreviatura LCB, de “ > local Control Box”: ele contém as chaves de operação e as lâmpadas de indicação do equipamento travador elétrico.

uma ou mais máquinas de chave elétricas. >


| 76 |

| 77 | Sin

alização de cam

poSinalização de Campo

A SInALIzAção De CAmPo é composta por equipamentos, distribuídos ao longo da ferrovia, que cumprem finalidades específicas com o objetivo principal de licenciar os trens, em segurança.

As unidades de campo são conectadas ao centro de controle através de um meio de comunicação. os meios de comunicação usuais são sistemas de transmissão via cabos metálico, ópticos e rádio por estações terrestres ou satélites.

ConFIguração de uma unIdade de sInalIzação no CamPo.

A partir de comandos oriundos de um centro de controle, que são transmitidos através de um sistema de transmissão de dados em um meio de comunicação, o sistema de sinalização executa as seguintes funções:

Detecta a posição dos trens na via férrea, através de circuitos de via ou de outros >equipamentos.

movimenta e trava os aparelhos de mudança de via, através das máquinas de chave. >


| 78 |

Prepara as rotas a serem cumpridas pelos trens, através de seu subsistema de intertravamento >e dentro de rígidas condições para garantir a segurança.

Licencia a circulação dos trens, através de sinais externos, cabsinais ou terminais de dados na >cabine das locomotivas.

Controla o acesso às entradas e saídas da via férrea sinalizada e a sinalização das passagens de nível. >

Promove a parada do trem, quando for registrada alguma anomalia, seja por um detetor de >descarrilamento, rolamento defeituoso, sapata de freio presa, roda trincada ou com deformidade, etc.

o sistema de sinalização fornece ao centro de controle todas as indicações de situação e posição de equipamentos e trens.

A unidade de sinalização de campo pode, ainda, ser operada localmente como opção operacional ou para manutenção.

Além de propiciar facilidades operacionais para execução, controle, gerenciamento e segurança da circulação de trens, o sistema de sinalização proporciona aumento real da capacidade de tráfego na ferrovia ao permitir um aumento da velocidade nominal e comercial dos trens.

sInal

no sistema de sinalização o sinal é o equipamento que licencia o maquinista para conduzir seu trem, através da seção de bloqueio a frente, até o próximo sinal.

o sinal é interface homem-máquina, entre o maquinista e o sistema de sinalização e de importância vital pela informação que transmite. A informação passada pelo sinal é chamada de “aspecto” do sinal.

existe uma grande variedade de tipos de sinais, cujas funções estão definidas em normas americanas, européias, brasileiras e no manual de operação das ferrovias.

os sinais são classificados segundo as seguintes características:

Quanto a sua localização:

Sinal externo, instalado ao lado da via férrea. >

Sinal de cabine ou cabsinal. Instalado dentro da cabine da locomotiva. >

Quanto a sua indicação, o sinal informa: >

Pare, atenção ou siga, licenciando um trem para circular na seção de bloqueio a sua frente e >limitando sua velocidade máxima no trecho.

| 79 | Sin

alização de cam

po

Quanto a sua construção:

Sinal luminoso multi-foco, ou “ > color light” com dois ou três focos, uni-foco, ou “search light” com somente um foco. em quaisquer dos tipos, mostra três cores (vermelho, amarelo e verde) indicando o aspecto.

Sinal mecânico. onde o aspecto é mostrado através de bandeirolas coloridas, acionadas >mecanicamente por cabos de aço ou motores elétricos.

Placa de sinalização. Placa padronizada contendo informações, colocada na margem da via, >de forma provisória ou definitiva.

sInaIs de CamPo ou eXTerno e à bordo ou InTerno

CIrCuITo de vIa

É a base do sistema de sinalização. no sistema tradicional, trata-se de um circuito elétrico em que os dois trilhos são os condutores principais, intercalados entre uma fonte de corrente e um relé receptor e estão isolados eletricamente dos demais trilhos. Sua função é detectar, de forma positiva e segura a presença dos trens nos trechos isolados da via. no sistema moderno os trilhos não são os condutores de código, são utilizados transponders (balizas) entre os trilhos na via que se comunicam com o centro de controle e a locomotiva.

existem vários tipos de circuitos de via, distinguidos por suas características construtivas e tipo da corrente ou sinal elétrico que fazem circular nos trilhos. os tipos mais empregados são os seguintes:

Circuito de via de corrente contínua CC >

Circuito de via de corrente alternada CA >

Circuito de via codificado >

Circuito de via de audiofreqüência >


| 80 |

CIrCuITo de vIa TradICIonal

A desvantagem nesse tipo de sistema de sinalização via trilhos isolados é que, independente do tamanho da composição ferroviária que ocupar o circuito de via, seja essa formada por um trem longo de carga ou uma simples máquina de linha, o sistema de sinalização não altera o comprimento do circuito de via, enquanto que nos sistemas modernos, os circuitos de vias possuem transponders, interligados ao centro de controle e propiciando uma sinalização ferroviária com circuitos de vias “móveis”, não na concepção de mobilidade e sim na condição do circuito de via se ajustar em função do comprimento da composição ferroviária e consequentemente propiciar o aumento do volume de tráfego na via, pois no lugar onde comportaria apenas um trem, o despachador pode alocar dois ou mais veículos ferroviários.

Plano de vIas sInalIzada

É a representação unifilar das características físicas e elétricas dos circuitos de via (CV) e seções de bloqueio (SB) que formam a linha sinalizada. no exemplo abaixo está representado um plano de vias.

Plano de vIas sInalIzada

| 81 | Sin

alização de cam

po

Plano de mudança de vIa e máquIna de Chave

A máquina de chave é o equipamento que movimenta, trava e informa a posição, normal ou reversa, do aparelho de mudança de via, também conhecido como “chave”. Pode ser acionada eletricamente ou manualmente através de uma alavanca ou manivela.

o comando para acionamento operacional da máquina pode ser feito pelo sistema de sinalização, quando da solicitação de uma rota e também no próprio local da instalação, para atender uma manobra ou manutenção, feito de forma motorizada ou manual, desde que devidamente autorizado pelo sistema.

aParelho de mudança de vIa e máquIna de Chave


| 82 |

suPervIsão e ConTrole da veloCIdade

A supervisão do cumprimento da velocidade máxima é feita por um equipamento, a base de microprocessadores, contíguo ao sinal de cabine instalado a bordo da locomotiva e conhecido por AtC, (Automatic Train Control). A partir do conhecimento da velocidade máxima permitida no trecho e da velocidade real do trem, o sistema supervisiona o cumprimento desta velocidade máxima pelo maquinista e, caso a mesma seja ultrapassada, assume o controle da aceleração e da frenagem, podendo promover até a parada total do trem. A lógica do processador permite, em um tempo predeterminado, a reação do maquinista para retomar a velocidade permitida, sem penaliza-lo.

o princípio de funcionamento do AtC convencional baseia-se na comparação entre as velocidades real e máxima no trecho. Seu processador traça duas curvas de velocidades: uma curva de velocidade máxima compatível com a distância de frenagem do trem tipo da ferrovia e outra curva com a velocidade real do trem, naquele instante.

o ponto de interseção entre estas curvas, quando a velocidade real torna-se coincidente com a velocidade máxima, é um ponto de conflito e o sistema promove o corte dos motores de tração da(s) locomotiva(s) para reduzir a velocidade a níveis permitidos. não conseguindo, são feitas aplicações parciais ou aplicação total de freio, levando à parada total do trem.

na figura abaixo é mostrado um exemplo de perfil de velocidade ou curva de velocidade. Foi utilizado o perfil de velocidade do trem tipo da estrada de Ferro Vitória a minas, com 160 vagões carregados e nas velocidades máximas de 60 Km/h para o aspecto de sinal de cabine verde, 44 Km/h para o aspecto de sinal de cabina amarelo e parada total para o aspecto e sinal de cabine vermelho. A distância para mudança do patamar de velocidade é de 1.400 m e nela já está considerado o tempo de, aproximadamente, 1,70 minutos para reação do maquinista à sua inércia, onde são percorridos 580 m a 60 Km/h ou 430 m a 44 Km/h.

Curva Padrão Frenagem aTC (eFvm)

| 83 | Sin

alização de cam

po

Quando um trem entra num circuito de via sinalizada, uma corrente de pulsos elétricos circula entre os trilhos e o rodeiro induzindo, eletromagneticamente, as bobinas existentes e instaladas próximo do rodeiro da locomotiva. Dependendo da forma de como esses pulsos são codificados, o equipamento de bordo (AtC) os decodifica, apresentando o respectivo aspecto do cabsinal como sinal verde, amarelo ou vermelho.

Codificação dos sinas na eFVm

Sinal de 60 Hz puro, aspecto >> > VeRmeLHo para PARAR

Sinal de 60 Hz codificado em 2 Hz, aspecto>> > AmAReLo e VeLoCIDADe máxima 44 km/h

Sinal de 60 Hz codificado em 7 Hz, aspecto>> > Azul Permissivo VeLoCIDADe máxima 25 km/h com reconhecimento pelo maquinista. (utilizado no Ramal de Itabira)

Sinal de 60 Hz codificado em 4,5 Hz, aspecto>> > AmAReLo sobre Vermelho e VeLoCIDADe máxima 35 km/h (utilizado no ramal de Itabira)

Sinal de 60 Hz codificado em 3 Hz, aspecto >> > VeRDe e VeLoCIDADe mÁXImA permitida no trecho 60 km/h.

Codificação dos sinas na eFC

Sinal de 83,3 Hz, aspecto >> > VeRmeLHo para PARAR

Sinal de 60 Hz codificado em 2 Hz, aspecto>> > AmAReLo e VeLoCIDADe máxima 50km/h

Sinal de 60 Hz codificado em 3 Hz, aspecto >> > Azul e VeLoCIDADe mÁXImA 80km/h

Sinal de 60 Hz codificado em 2,35 Hz, aspecto >> > VeRDe e VeLoCIDADe mÁXImA 80 km/h.

Portadora 83,3Hz – Presença de código e ausência de código. >

asPeCTos do CabsInal


| 84 |

dIagrama FunCIonal do aTC

também devido a essa corrente elétrica que circula entre os trilhos, dispositivos como relés, ou microprocessadores, informam ao centro de controle de tráfego a ocupação do circuito de via, através de um sistema de telecomunicações.

no tipo de sinalização tradicional, os circuitos de via são fixos, pois são formados por secções de trilhos pré-determinados em função do “trem tipo” estabelecido na construção da ferrovia.

o perfil de velocidade é obtido a partir de simulações em programas específicos, como o SAFePRo (Safe Speed Profile) e confirmado através de testes reais, com o trem tipo circulando em trechos da ferrovia. o programa de simulação é alimentado com dados sobre o traçado horizontal e vertical da ferrovia, carga por eixo do trem, parâmetros e taxas de variação com o tempo para aceleração e frenagem, tempo de reação (atraso na execução de um comando) e utiliza as curvas características dos motores de tração para simular o movimento do trem.

o perfil obtido corresponde aquele que permitirá o melhor desempenho operacional do trem. nos trechos com traçado em condições menos favoráveis, com curvas, aclives e declives acentuados, as condições de segurança são mantidas através de aspectos mais restritivos para o sinal.

A distância de frenagem é função do traçado, da velocidade, da carga (peso) por eixo e do padrão e condições do sistema de freio do trem tipo.

Sistemas mais sofisticados, empregados em metrôs e trens de alta velocidade como Shinkansen, tgV (train a grande Vitesse ) e outros, realizam a manutenção da velocidade máxima acelerando ou freando o trem automaticamente. estes sistemas são conhecidos como Ato, do inglês Automatic train operation.

os metrôs têm como característica uma circulação em alta velocidade, entre estações próximas. na figura abaixo, temos um exemplo de perfil de velocidade, entre duas estações do metrô de São

Paulo, mostrando as curvas de uma operação manual e pelo Ato.

| 85 | Sin

alização de cam

po

PerFIs de veloCIdade do meTrô.

numa operação manual de um trem de metrô, as sucessivas acelerações e frenagens feitas pelo maquinista, para manter-se dentro dos limites da velocidade máxima, fazem com que o trem apresente um movimento descontínuo e irregular. estas condições trazem, além do desconforto aos passageiros, um desgaste anormal de pastilhas e discos de freio e nos engates dos vagões.

A operação em Ato, através do computador de bordo, com aceleração e frenagem automáticas, veio contornar o problema. A sensibilidade, rapidez e precisão do processador suavizam, para o usuário, a aceleração e a frenagem entre as estações.

Correlação sintomas X falhas

Descrever a correlação entre sintomas e falhas. >

módulo iiiSintomaS e FalHaS

| 87 | C

orrelação sintim

as x falhas

Correlação Sintomas X Falhas

o eStuDo De FALHAS deve começar pelas definições precisas de alguns conceitos segundo as normas SAeJA1011 e IeC60300-3-1-11.

modo de Falha

um evento em condição física que causa falha funcional; >

um dos possíveis estados de falhas de um item para uma dada função requerida. >

Ao contrário da falha funcional, o modo de falha está associado ao evento ou fenômeno físico que provoca a transição do estado normal para o estado anormal de funcionamento dos ativos.

então os modos de falha descrevem como as falhas funcionais acontecem.

desgastes(barras)substituir

desalinhamento(amv)alinhar

desajustes(barras)ajustar

sujeira(pontas de lança)

limpar

aParelho de mudança de vIa e máquIna de Chave


| 88 |

Desta forma, fica claro perceber que cada modo de falha está associado a um item (barras, AmV etc.) que fará parte da árvore de falhas do equipamento cadastrada no sistema informatizado. estas informações serão úteis no dia a dia do mantenedor, que fará o preenchimento correto das ordens de Serviço (oS) para um estudo posterior sobre o comportamento de cada ativo. este grupo é chamado gAF (grupo de Análise de Falha).

Causas de Falha

o modo de falha descreve o que está errado e a causa descreve porque está errado. Desta forma, é função da manutenção combater o modo de falha, assim como é função do projeto combater a causa da falha sempre que ela ocorra.

na impossibilidade de combater o modo de falha, cabe à manutenção indicar à engenharia as necessidades de modificações para eliminar a causa de falha.

eFeITos de Falha

As atividades de manutenção Preventiva e Corretiva baseiam-se nos efeitos provocados decorrentes da falha, bem como de suas conseqüências sobre as condições de segurança e do processo produtivo.

Desta forma, pesquisar e entender como os modos de falha se propagam e influem na disponibilidade do sistema e na sua segurança é fundamental.

Lembre-se! um dos grandes objetivos da sinalização ferroviária é proporcionar um transporte seguro. o mantenedor precisa ter sempre isso em mente.

sIsTema de Falha

o efeito de uma falha é o que acontece com um ativo quando o modo de falha se manifesta.

o sintoma, por sua vez, é uma manifestação visível de que uma falha potencial existe. ele poderá indicar ou não onde a falha está localizada ou pode ser o estágio anterior para a falha funcional.

Assim, uma vez que ocorra a falha funcional, qualquer indicação de sua presença não será mais um sintoma, mas um efeito da falha.

em outras palavras, sintoma é uma manifestação anterior da falha, enquanto que o efeito é uma manifestação posterior à falha.

o mantenedor deve então ficar sempre atento ao sintoma e suas falhas potenciais, pois o objetivo é detectar e prevenir a ocorrência de falhas.


mensagem de dIreITos auToraIs: É proibida a duplicação ou reprodução deste material,ou parte do mesmo, sob qualquer meio, sem autorização expressa da Vale.

sinalização trem (1)

Documents