FACULDADE ANHANGUERA DE TAUBATÉ – UNIDADE 02

ENGENHARIA CIVIL – 8º A

1º Semestre de 2016

ANDRÉ HENRIQUE MARTINS – R.A. 5209936272

HUMBERTO LUÍZ BRAGA MACHADO – R.A. 1299193602

TAIS MONTAGNOLI – R.A. 5222977771

INFRAESTRUTURA VIÁRIA II

TAUBATÉ – SP

2016

FACULDADE ANHANGUERA DE TAUBATÉ – UNIDADE 02

ENGENHARIA CIVIL – 8º A

SINALIZAÇÃO E SEGURANÇA FERROVIÁRIA

Trabalho desenvolvido pelos alunos

André Martins, Humberto Braga e Tais

Montagnoli para a avaliação na disciplina

Infraestrutura Viária II, ministrada pelo

professor Kleber Castro.

TAUBATÉ – SP

2016

Segurança Operacional

A segurança operacional é a base de qualquer operação ferroviária. Devido

às grandes massas e inércias envolvidas, acidentes ferroviários costumam ser

catastróficos e de grandes proporções. Além disso, causam perda de vidas, atrasos e

faturamento devido à interrupção do tráfego.

Toda ferrovia possui seu Regulamento de Operação Ferroviária, documento

que rege todas as regras a serem seguidas pelas pessoas ligadas diretamente à

operação. Espera-se que o cumprimento dessas regras evite acidentes, resguardando

pessoas, meio ambiente e equipamentos.

Além disso, em muitos países existem órgãos governamentais que expõem

em linhas gerais ao menos as regras básicas que toda ferrovia deve obedecer.

Como exemplo tem-se a Federal Railroad Administration, nos Estados Unidos.

A elaboração do conjunto de regras sintetizadas em um ROF não é um

processo simples, necessitando de pessoas de diversas áreas da empresa e de um

enorme esforço de cada uma delas, seja para sua elaboração ou revisão. Segundo

DEVOE & STORY (1973), as regras devem ser as mais claras possíveis sempre

contendo: procedimento, responsabilidade, autoridade, critério, definições,

referências cruzadas e exceções.

A importância da elaboração de regulamentos é evidenciada nos Estados

Unidos. Como visto na Tabela 2.1, segundo FRA, o percentual dos acidentes

ferroviários no país que tiveram causa fatores humanos passaram de 23,84%

em1976 para 36,20% em 2011. Ou seja, em 2011 mais de um terço dos

acidentes foram causados por falhas humanas, dentre as quais se incluem

descumprimento de procedimentos de diversos tipos. Segundo pesquisa com

gestores de ferrovias norte-americanas (FRA, 1999), os principais problemas de

cumprimento de regras de operações são os seguintes:

Tabela 2.1 Causa de Acidentes Ferroviários nos Estados Unidos (fonte: FRA)

Causa Primária 1976 2011 Variação

Fatores Humanos 23,84% 36,20% +12,36p.p.

Defeitos na Via 42,92% 34,14% -8,78p.p.

Defeitos de Material Rodante 21,95% 11,55% -10,40p.p.

Defeitos de Sinalização 0,11% 1,65% +1,54p.p

Causas Diversas 11,19% 16,45% +5,26p.p.

Velocidade Restrita: essa restrição acontece tipicamente quando há falhas no

sistema de sinalização e, segundo a maioria dos regulamentos, define a

velocidade máxima autorizada como "preparado para parar na metade do

campo de visão";

Observância de Ordens via Rádio: erros de comunicação ou falta de

entendimento levam os maquinistas a assumir que alguma mensagem era

endereçada a eles, quando na verdade não o eram;

Inspecionar Composição: um maquinista deve inspecionar sua composição

assim que a recebe, principalmente, o sistema de freios.

A mesma pesquisa, porém, levantou maneiras de melhorar a observância das

regras, que são as seguintes (FRA, 1999):

Testes aleatórios de álcool e drogas;

Testes anuais de regras;

Testes de eficiência e observações do supervisor;

Treinamento de novos empregados

Sinalização Ferroviária

Segundo THEEG & VLASENKO (2009), as duas características principais de

uma ferrovia são: o caminho percorrido pelos veículos é guiado pelos trilhos,

necessitando de dispositivos para mudança de via; e, os veículos possuem grandes

distâncias de frenagem devido ao baixo atrito entre rodas e trilhos.

Aliado a isso, o fato de que os trens são guiados pela via, ou seja, o sistema

possui apenas um grau de liberdade, faz com que colisões possam ser evitadas

somente quando os veículos estão em determinado local em diferentes tempos.

De acordo com o exposto acima, o papel da sinalização ferroviária é garantir

o máximo de trens percorrendo a mesma estrutura dada e, ao mesmo tempo, garantir

que dois veículos não cheguem ao mesmo local ao mesmo tempo.

Para atingir tal objetivo, independentemente do sistema de sinalização

utilizado, alguns princípios de segurança devem ser respeitados.

Segundo THEEG & VLASENKO (2009), há três princípios:

Todas as seções da via a frente de um trem devem estar livres e permanecer

livres até a passagem desse trem;

Todas as partes móveis da via devem permanecer alinhadas e travadas de

acordo com a rota designadas para um trem até a passagem total desse trem

pela parte móvel;

As mudanças na velocidade de um trem devem ser iniciadas a uma distância

suficiente para que o mesmo atinja a velocidade requerida no local desejado.

Já FENNER (2007) considera que existem quatro princípios fundamentais:

Ajustar, travar e proteger a rota de um trem;

Permitir apenas um trem em uma seção da via;

Travar uma rota até que o trem tenha passado completamente por ela ou

parado com segurança;

Minimizar as chances de um trem entrar em uma seção sem permissão.

Assim, vê-se que apesar de algumas diferenças, ambos o conjunto de

princípios tem relação direta com a dificuldade que há para se parar um trem em

situações de emergência. Ou seja, evita-se qualquer possibilidade de dois trens

estarem no mesmo local ao mesmo tempo, desde que os veículos obedeçam às

licenças e limites de velocidade estabelecidos pela sinalização ferroviária.

Evolução dos Sistemas de Sinalização

A criação e a evolução dos sistemas de sinalização ferroviária estão

intimamente ligadas à necessidade de se aumentar o fluxo e a velocidade dos trens

numa mesma malha ferroviária.

Origens

Nas primeiras ferrovias existentes, não havia sistemas de sinalização

quaisquer. O principal objetivo era fazer com que um trem saísse de sua origem e

chegasse ao seu destino, sem causar acidentes.

Quando da existência de tráfego simultâneo nos dois sentidos, tornava-se

necessário eleger um pátio para, obrigatoriamente, cruzar esses trens em sentido

contrário entre a origem e o destino dos mesmos.

Pátio de Cruzamento

Utilização de meios de comunicação

Conforme o volume de tráfego aumentava, tornou-se necessário aumentar o

número de cruzamentos obrigatórios entre trens de sentidos opostos. Esse aumento

tornou a operação cada vez mais complexa e houve necessidade de maior controle

sobre o tráfego.

Além disso, o aumento da velocidade de alguns trens tornou necessário o

início de manobras de ultrapassagem. Assim, a utilização de comunicação entre

estações e o registro das partidas e chegadas dos trens nas estações foi possível

através do telégrafo.

Concomitantemente, surge o conceito de licenciamento. O licenciamento

nada mais é que uma autorização de movimento por ordem escrita. Assim, quando

uma licença era emitida a um trem, a mesma era informada às estações seguintes para

que os operadores dessas estações não licenciassem trens para o mesmo trecho.

Intertravamento e Sinais Mecânicos

Sinais mecânicos foram desenvolvidos com a funcionalidade de fornecer uma

indicação aos maquinistas da posição da chave. Um sinal levantado indicava que a

chave estava corretamente posicionada e, assim, que o maquinista poderia prosseguir.

Sinal Mecânico

Por volta de 1860, os primeiros dispositivos mecânicos surgiram na Grã-

Bretanha. Eles eram compostos de alavancas para operação de elementos a partir de

uma estação e também provinha o Intertravamento entre esses elementos.

Alavancas de Operação e Intertravamento Mecânicos Um exemplo de Intertravamento fornecido era a alavanca de um sinal

mecânico, que só o poderia abrir se a chave próxima a ele estivesse corretamente

posicionada. Em contrapartida, a alavanca do sinal que controla o sinal em sentido

oposto ao mencionado ficaria travada com a abertura do mesmo sinal citado

anteriormente.

No mesmo período surgiu o conceito de Seção de Bloqueio: "trecho de via

férrea, de limites definidos, cuja utilização para movimento de trens é controlada por

sinais de bloqueio". Segundo seu conceito, uma seção de bloqueio pode ser ocupada

por apenas um trem por vez, portanto seus sinais de bloqueio devem permanecer

fechados para qualquer outro trem que tente o adentrar.

Com as tecnologias apresentadas, já se era possível controlar o tráfego de

trens sem a necessidade de licenças verbais ou escritas passadas ao maquinista

pelo operador de estação. Contudo, isso não era feito, pois toda a segurança estava

nas mãos do homem. Dessa forma, as licenças ainda eram transmitidas aos

maquinistas em todas as estações a fim de se mitigar possíveis incidentes e acidentes.

Circuitos de Via, Sinais Luminosos e Intertravamento a Relés

Inventado em 1872 por William Robinson, o Circuito de Via é utilizado para

a detecção de trens dentro de uma seção de bloqueio. Seu princípio de funcionamento

é a injeção de uma corrente em uma extremidade da seção e a recepção pelo outro.

A passagem dos rodeiros na seção causa um curto-circuito de forma que a não

chegada de corrente ao receptor indica a ocupação dessa seção de bloqueio. Um

exemplo pode ser visto na Figura 3.4.

Esquema de um Circuito de Via

Com o advento e a diminuição do custo de utilização de energia elétrica, foi

possível substituir os então sinais mecânicos por luminosos. Os sinais luminosos

apresentam como principal vantagem sua melhor visualização, principalmente à

noite.

Sinaleiro Luminoso

Além disso, os sinais luminosos podem apresentar diferentes aspectos de

acordo com a cor, combinação de cores ou intermitência. Cada aspecto indica uma

velocidade máxima e um modo de operação até, normalmente, o próximo sinal.

Ao fim da Segunda Guerra Mundial, surgiram os primeiros sistemas de

Intertravamento a relés. Esses sistemas se caracterizam pela utilização de relés

especiais que minimizam a possibilidade de falhas inseguras.

Segundo THEEG & VLASENKO (2009), as principais características desses

relés são:

Tem um alto limiar de operação, a fim de evitar que o mesmo seja energizado

erroneamente.

Todos os contatos que pertencem a uma mesma armadura rigidamente, de

forma que se um contato está em uma posição, é possível afirmar que todos os

demais também o estão;

Os contatos são feitos de materiais especiais que não se colam ou se fundem.

Com o advento das tecnologias descritas nesse tópico, foi possível a invenção

do CTC, Controle Centralizado de Tráfego. Esse modelo de controle permitiu

aumento significativo da velocidade e da densidade de tráfego na malha.

Sinais

O objetivo dos sinais é fornecer informações e instruções às pessoas, sejam

elas maquinistas ou pessoas ao longo da via. Sinais são a interface entre os

equipamentos e as pessoas.

Exemplos de informação a ser comunicadas pelos sinais são:

Licenças de movimento;

Velocidade permitida;

Direção da rota;

Posição de chaves.

Segundo THEEG & VLASENKO (2009), os sinais devem ainda satisfazer

alguns requisitos:

O maquinista deve reconhecer facilmente o sinal e seu aspecto;

A informação dada pelo sinal não deve possuir ambiguidade;

A mesma informação deve ser dada sempre da mesma maneira;

A informação deve ser dada no momento certo, nem mais cedo, nem mais

tarde;

Falha segura. Em caso de falha, o sinal deve mostrar sempre um aspecto

mais restritivo ou não mostrar aspecto algum.

Os sinais utilizados mundialmente variam de acordo com o país e a empresa

fornecedora da solução de sinalização. Sendo assim, os sinais possuem diversas

classificações, dentre as quais se destacam:

1. Tecnologia de apresentação:

a. Sinais de mão: manualmente por pessoas;

b. Sinais mecânicos: de acordo com a posição de objetos que o

compõem;

c. Sinais luminosos: de acordo com o arranjo e diferença de cores;

2. Formação dos aspectos:

a. Sinais luminosos coloridos: os aspectos são diferenciados apenas pela

cor das luzes do sinal;

b. Sinais luminosos de posição: os aspectos são diferenciados apenas

pela posição das luzes do sinal;

c. Sinais luminosos coloridos de posição: os aspectos são diferenciados

por ambas cor e posição das luzes do sinal.

Como os sinais luminosos são os mais utilizados atualmente e possuem

tecnologia mais recente dentre os citados, eles serão abordados a seguir.

Sinais Luminosos

Os sinais luminosos apresentam como principal vantagem em relação aos

demais: a facilidade de ser visualizado, principalmente à noite; e, junto com sistemas

de Inter travamento a relé, serem comandados à distância.

Esses sinais normalmente situam-se às margens das vias de forma a serem

melhor visualizados pelos maquinistas. Sua principal função é transmitir visualmente

os aspectos de licenças e limites de velocidade.

Os sinais luminosos mais usualmente utilizados são os coloridos, ou seja, a

cor da luz acesa indica seu aspecto. Os sinais desse tipo podem ser construídos de

duas maneiras:

Sinais unifocais: o sinal é representado por apenas um foco, internamente há

um conjunto de lentes de cores diferentes que se movem para formar o

aspecto. Também conhecido Como sinal searchlight;

Sinais multifocais: cada sinal apresenta mais de um foco, ou seja, possui um

foco para cada cor.

Historicamente os sinais luminosos tinham como fonte de luz lâmpadas

incandescentes. Por não haver soluções melhores, grande parte dos sinais ainda

utiliza essa tecnologia.

Recentemente, passaram-se a utilizar também diodos emissores de luz, ou

LED, por possuírem maior vida útil, manutenção mais fácil, baixo consumo de

energia.

Os aspectos de sinais e seus significados variam de acordo com a ferrovia na

qual estão instalados. Os aspectos são regulamentados de acordo com o Regulamento

de Operações Ferroviárias de cada ferrovia.

No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas, a ABNT, criou um

padrão de aspectos e significados.

Aspectos de sinais luminosos e seus significados (adaptado de ABNT apud.