TCC Via Permanente Ferrovia, Projetos de Engenharia de Rodovias. Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
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Tcc sobre via permanente de ferrovia
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO DE JOINVILLE CURSO DE ENGENHARIA FERROVIÁRIA E METROVIÁRIA

GUILHERME BECKER DA CÂMARA

PROCEDIMENTO E SOFTWARE PARA IDENTIFICAR, CLASSIFICAR E

ANALISAR PROBLEMAS NA LINHA FERROVIÁRIA DE TREM DE CARGA

Joinville

2016

GUILHERME BECKER DA CÂMARA

PROCEDIMENTO E SOFTWARE PARA IDENTIFICAR, CLASSIFICAR E

ANALISAR PROBLEMAS NA LINHA FERROVIÁRIA DE TREM DE CARGA

Trabalho apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Ferroviária e Metroviária da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Ferroviário e Metroviário.

Orientador: Dr. Yesid Ernesto Asaff Mendoza

Coorientador: Dr. Régis Kovacs Scalice

Joinville

2016

PROCEDIMENTO E SOFTWARE PARA IDENTIFICAR, CLASSIFICAR E

ANALISAR PROBLEMAS NA LINHA FERROVIÁRIA DE TREM DE CARGA

GUILHERME BECKER DA CÂMARA

Trabalho apresentado ao Curso de Graduação em Engenharia Ferroviária e Metroviária da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos para a obtenção do título de Engenheiro Ferroviário e Metroviário.

Orientador: Dr. Yesid Ernesto Asaff Mendoza

Coorientador: Dr. Régis Kovacs Scalice

Joinville (SC), 30 de novembro de 2016.

Banca Examinadora:

_____________________________________

Dr. Yesid Ernesto Asaff Mendoza

Presidente/Orientador

_____________________________________

Dr. Régis Kovacs Scalice

Membro

_____________________________________

Dra. Viviane Vasconcellos Ferreira Grubisic

Membro

AGRADECIMENTOS

À minha mãe, Luiza, por tudo que sempre fez por mim durante minha vida pessoal e acadêmica, pelo apoio e pelas palavras de conforto. Devo à ela toda a educação para a formação do meu caráter. Ao meu orientador e amigo, Yesid Ernesto Asaff Mendoza, que me acolheu e confiou na minha capacidade. Seus incentivos, contribuições e correções foram fundamentais para a realização deste trabalho. E ao meu coorientador Régis Kovacs Scalice, pelas orientações e contribuições. Aos meus irmãos Fábio, Geraldo e Gustavo, cada um de seu jeito contribuindo para me dar forças, risadas e sempre me lembrando de que nunca estou sozinho. À minha família, por todo o apoio, ajuda e carinho e por sempre torcerem por mim. À minha namorada Janaína, por estar ao meu lado em todos os momentos me dando força, carinho e sermões, pela paciência e por me fazer não desistir nunca, tendo grande contribuição nesse trabalho. Aos meus amigos, Ronan Michels e Elpidio Faleiros, que foram como irmãos, presentes nos momentos tristes e alegres dessa caminhada longe de casa. Aos meus amigos que fiz ao longo da Faculdade, Marcelo, Ana Paula e Nayara e toda minha segunda família em Joinville que me apoiou e esteve do meu lado durante todos esses anos da graduação. Ao senhor Válter, que contribuiu com seu vasto conhecimento em inspeção de ferrovias para o desenvolvimento desse trabalho. Por fim, agradeço a todos que de alguma forma ajudaram, agradeço por acreditarem no meu potencial, nas minhas ideias, principalmente quando nem eu mais acreditava.

RESUMO

O método da inspeção a pé em linhas ferroviárias de carga pode ser considerado

arcaico, é o mesmo há muitos anos, deixando de se atualizar utilizando tecnologia

pra melhorar sua eficiência. Atualmente, com a facilidade do desenvolvimento de

aplicativos para smartphones abrem-se oportunidades para a implantação desses

recursos em prol da inspeção de linhas férreas. No presente trabalho foi

desenvolvido um procedimento para identificar, analisar e classificar os defeitos e

problemas numa linha ferroviária divididos em três categorias: superestrutura da via

permanente, sinalização física em uma passagem de nível e fatores externos a linha

ferroviária. Foi elaborado um fluxograma para fazer uma inspeção mais direta na

linha, podendo ser ela com foco nas três categorias, duas ou apenas uma delas.

Como resultado final se teve um aplicativo, baseado no fluxograma, simples e

completo que abrange todos os defeitos das categorias abordadas, permite o

registro de foto do defeito em questão e ainda a possibilidade de gravar a posição

através do GPS do smartphone. Esse aplicativo tem como produto final um relatório

no formato PDF que contém os defeitos registrados na inspeção colocando eles em

ordem de posição, com fotos, comentários do que foi reportado e o nível de

gravidade indicado pelo inspetor de via. O aplicativo foi validado experimentalmente

por meio de uma análise de um especialista do setor ferroviário, assim como por

uma aplicação prática em um estudo de caso na cidade de São Carlos, São Paulo.

Palavras-chave: Inspeção e monitoração. Problemas na linha ferroviária. Via

permanente. Sinalização ferroviária.

ABSTRACT

The patrol method in freight railways is considered archaic, it has not had any

changes for many years and it has not been upgraded to a more efficient way by

using technology in its favor. Nowadays, the readiness in developing apps for

smartphones brings an opportunity for deploying this type of technology in track

inspections. This paper presents a procedure developed to identify, analyze and

classify defects and problems on railway lines, divided into three categories: track

structure, crossing signal and external factors on railway lines. A flowchart was

designed to simplify track patrols, the inspection might focus on as many as

categories as desired among the three options previously mentioned. The paper's

outcome is an app, based on the flowchart, which is simple and complete, including

all the possible defects and problems of the categories covered, also a photograph of

the defect might be attached to the report as well as its Global Coordinate. The app's

output is a PDF report, which contains all defects recorded in the inspection, and also

organized by its global position. Photos, comments and the severity level indicated

by the track inspector are also part of the report. The app was tested by a track

inspection specialist and validated in a case study in São Carlos.

Keywords: Inspection and monitoring. Problems of railway, Track structure, Railway

signalling.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1- Seção transversal da plataforma ferroviária. .............................................. 15

Figura 2- Elementos de Infraestrutura. ...................................................................... 16

Figura 3- Elementos da Via Permanente. ................................................................. 17

Figura 4- Camadas constituintes de uma via lastrada. .............................................. 18

Figura 5- Lastro ferroviário em São Carlos. .............................................................. 19

Figura 6- Dormente de Madeira (a), concreto (b), aço (c) e plástico (d). ................... 20

Figura 7- Tirefonds integrados à via. ......................................................................... 23

Figura 8- Grampo do tipo Pandrol integrado à via. .................................................... 24

Figura 9- Bitola. ......................................................................................................... 24

Figura 10- Vista do perfil da junta. ............................................................................. 25

Figura 11- Tala de junção.......................................................................................... 26

Figura 12- Retensor tipo V ........................................................................................ 26

Figura 13- Placa de apoio. ........................................................................................ 27

Figura 14- Esquema básico de uma AMV. ................................................................ 27

Figura 15- Faixa de Domínio da ferrovia operada FTC. ............................................ 29

Figura 16- Passagem de Nível com Sinalização Passiva. ........................................ 30

Figura 17- Passagem de Nível. ................................................................................. 30

Figura 18- Cancelas em PN. ..................................................................................... 31

Figura 19- Placas A-39 (a) e A-40 (b) ....................................................................... 31

Figura 20- Defeitos nos trilhos: VSH (a) e head checks (b)....................................... 33

Figura 21- Grampo Solto. .......................................................................................... 33

Figura 22- Dormente Solto. ....................................................................................... 34

Figura 23- Lastro Comaltado. .................................................................................... 34

Figura 24- Trilho e Asfalto da PN deteriorado. .......................................................... 35

Figura 25- Sinalização Precária (a) e Cancela Quebrada (b). ................................... 36

Figura 26- Entulho (a) e crianças brincando (b) entre os trilhos. ............................... 36

Figura 27- Fluxograma do Procedimento. ................................................................. 41

Figura 28- Tela Inicial. ............................................................................................... 43

Figura 29- Segunda Tela. .......................................................................................... 43

Figura 30- Relatórios anteriores. ............................................................................... 44

Figura 31- Tela Nova Inspeção. ................................................................................ 45

Figura 32- Local Inicial. ............................................................................................. 46

Figura 33- Seleção de Categorias. ............................................................................ 47

Figura 34- Tela Arquivo sem nenhum defeito registrado. .......................................... 48

Figura 35- Tela Registro de Defeitos. ........................................................................ 49

Figura 36- Exemplo de tela com tipos de defeitos possíveis para o Dormente ......... 52

Figura 37- Tela de Gravidade do defeito. .................................................................. 53

Figura 38- Tela de foto e localização do defeito. ....................................................... 55

Figura 39 – Exemplo de cadastro de defeito. ............................................................ 55

Figura 40- Tela Arquivo com defeitos registrados. .................................................... 56

Figura 41- Tela de Encerramento. ............................................................................. 57

Figura 42- Local Final. ............................................................................................... 58

Figura 43- Confirmação de encerramento de inspeção. ........................................... 59

Figura 44- Tela de geração de relatório. ................................................................... 60

Figura 45- Exemplo de Relatório. Informações Iniciais ............................................. 62

Figura 46- Exemplo de Relatório. Defeitos Registrados. ........................................... 63

Figura 47- Exemplo de Relatório. Tabelas de Gravidade. ......................................... 64

Figura 48- Exemplo de Relatório. Informações Finais e Contagem de Defeitos. ...... 65

Figura 49- Estudo de caso. Nova Inspeção. ............................................................. 66

Figura 50- Estudo de caso. Local Inicial. ................................................................... 67

Figura 51- Estudo de caso. Categorias selecionadas. .............................................. 68

Figura 52- Estudo de caso. Tela Arquivo. ................................................................. 69

Figura 53- Estudo de caso. Tela de Registro de defeito. .......................................... 70

Figura 54- Estudo de caso. Nível de gravidade e comentário. .................................. 71

Figura 55- Estudo de caso. Registro de dormente fraturado. .................................... 71

Figura 56- Estudo de caso. Confirmação de defeito. ................................................ 72

Figura 57- Estudo de caso. Tela Arquivo com um defeito registrado. ....................... 72

Figura 58- Estudo de caso. Registro de Entulho. ...................................................... 73

Figura 59- Estudo de caso. Gravidade do defeito. .................................................... 74

Figura 60- Estudo de caso. Confirmação de registro de problema. .......................... 74

Figura 61- Estudo de caso. Última tela arquivo. ........................................................ 75

Figura 62- Estudo de caso. Tela para registro de informações finais. ....................... 76

Figura 63- Estudo de caso. Foto e posição do local final da inspeção. ..................... 76

Figura 64. Estudo de caso. Confirmação de inspeção finalizada. ............................. 77

Figura 65- Estudo de Caso. Tela de relatório gerado. ............................................... 78

LISTA DE QUADROS

Quadro 1- Comparação entre tipos de dormentes .................................................... 21

Quadro 2- Escala de gravidade 1. ............................................................................. 54

Quadro 3 - Escala de gravidade 2. ............................................................................ 54

Sumário

1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11

1.1 Problemática ..................................................................................................... 12

1.2 Justificativa ....................................................................................................... 13

1.3 Metodologia ...................................................................................................... 13

1.4 Objetivos ........................................................................................................... 14

1.4.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 14

1.4.2 Objetivos Específicos...................................................................................... 14

1.5 Estrutura ........................................................................................................... 14

2 VIA PERMANENTE .............................................................................................. 15

2.1 InfraestruturaFerroviária .................................................................................. 15

2.1.1 Cortes ............................................................................................................. 16

2.1.2 Aterro .............................................................................................................. 16

2.1.3 Obras de Arte Corrente................................................................................... 17

2.1.4 Obras de Arte Especiais ................................................................................. 17

2.2 Superstrutura Ferroviária .................................................................................. 17

2.2.1 Sublastro ......................................................................................................... 18

2.2.2 Lastro .............................................................................................................. 18

2.2.3 Dormente ........................................................................................................ 20

2.2.4 Fixações ......................................................................................................... 23

2.2.5 Trilhos ............................................................................................................. 24

2.2.6 Talas de Junção ............................................................................................. 25

2.2.7 Retensores ..................................................................................................... 26

2.2.8 Placas de Apoio .............................................................................................. 27

2.2.9 AMV ................................................................................................................ 27

2.3 Sinalização e Faixa de Domínio da linha ferroviária ......................................... 28

2.3.1 Faixa de Domínio ............................................................................................ 28

2.3.2 Sinalização da Via Permanente em Passagens em Nível .............................. 29

3 INSPEÇÃO E MONITORAÇÃO DA LINHA FERROVIÁRIA.................................. 32

3.1 Problemas na Linha ferroviária ......................................................................... 32

3.1.1 Problemas na Superestrutura da Via Permanente ......................................... 32

3.1.2 Problema na Sinalização Ferroviária em passagem de nível ......................... 35

3.1.3 Fatores Externos ............................................................................................ 36

3.2 Técnicas de Inspeção ....................................................................................... 37

3.2.1 Inspeções a pé ............................................................................................... 37

3.2.2 Inspeções com Auto de Linha ......................................................................... 38

3.2.3 Inspeções de Trem ......................................................................................... 38

3.2.4 Inspeções com Carro-Controle ....................................................................... 38

3.2.5 Inspeções com Carro Ultrassom ..................................................................... 38

4 PROPOSTA DE PROCEDIMENTO ...................................................................... 40

4.1 Caracterização do MILF .................................................................................... 40

4.2 Fluxograma do MILF ......................................................................................... 40

4.3 Requisitos iniciais para o inspetor ..................................................................... 42

4.4 Execução do Procedimento .............................................................................. 42

4.5 Relatório FINAL ................................................................................................ 60

5 ESTUDO DE CASO .............................................................................................. 66

5.1 CONSIDERaÇÕES FINAIS DO ESTUDO DE CASO ....................................... 78

6 CONCLUSÕES ..................................................................................................... 80

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 82

APÊNDICE A -RELATÓRIO DE INSPEÇÃO DO ESTUDO DE CASO ..................... 85

ANEXO A- Ficha de Inspeção de Via Permanente. .................................................. 93

11

1 INTRODUÇÃO

Em 1825 o engenheiro George Stephenson, inventor locomotiva, realizou o

primeiro percurso ferroviário registrado historicamente foram 15 km entre Stockton e

Darlington na Inglaterra com uma velocidade de aproximadamente 20 km/h. A

invenção ganhou o mundo e veio aportar no Brasil, no dia 30 de abril de 1854 foi

inaugurada por Dom Pedro II a Estrada de Ferro Mauá com 14,5km e bitola de

1,68m (CFA, 2013).

Segundo Nabais (2014), a malha ferroviária brasileira alcançou sua máxima

extensão em 1958 com 37.967 km de estradas de ferro, mas com a aposta no

sistema rodoviário a partir da década de 50, os trilhos perderam espaço com o

abandono sistemático das ferrovias. Atualmente, o Brasil possui 30.576 km de

ferrovias sendo 29.165 km destinados ao transporte de carga, dos quais 10.000 km

funcionam em condições adequadas (CNT, 2016). Em um país de proporção

continental como o Brasil, é impossível ter sustentabilidade econômica, social e

ambiental sem um projeto estratégico de malha ferroviária, rodoviário e hidroviário

(UCZAI, 2012).

O crescimento econômico do Brasil tem apontado para a retomada dos

investimentos em ferrovias, tanto para o transporte de carga como de passageiros.

O lançamento do Plano Nacional de Logística e Transportes em 2010 abriu novos

horizontes, prevendo um grande investimento para expandir a atual malha ferroviária

para 40.000 km até 2020 (UCZAI, 2012).

No relato sobre desenvolvimento dos municípios, muitas cidades brasileiras

se consolidaram ao longo de linhas férreas, o que explica a presença da ferrovia em

centros urbanos, ocasionando um grande número de invasões de faixa de domínio

ferroviário (LINHARES, 2014).

A presença de linhas ferroviárias em centros urbanos e o trânsito caótico

das grandes cidades brasileiras são as razões de muitos acidentes ferroviários, além

dos acidentes inerentes à ferrovia, onde a maioria acontece em Passagens em Nível

(PN). Essa PN, nome dado ao cruzamento de uma ou mais linhas férreas com uma

12

rodovia principal ou secundária no mesmo nível, é o ponto de maior risco de

acidente ferroviário devido à deterioração dos trilhos, da constante passagem de

automóveis sobre as PN, e a dificuldade de um veículo ferroviário frear por causa da

sua inércia (DNIT, 2012).

Segundo Carmo (2006), ainda que a frequência de acidentes ferroviários seja

inferior ao de outros modais, o nível de gravidade é elevado. As consequências de

acidentes ferroviários podem gerar sérios problemas relacionados ao meio

ambiente, a segurança das pessoas, podendo ter vítimas fatais, prejuízo econômico

das operadoras devido ao atraso das entregas e danos na via permanente e no

material rodante.

Um acidente ferroviário pode ser justificado por alguma falha na

superestrutura ou na infraestrutura da via permanente, por falha na sinalização

ferroviária, por imprudência dos transeuntes na via, por construções dentro do limite

de ocupação da linha ferroviária, falha operacional, falha direta do trem ou até

fatores climáticos como alagamentos, alta temperatura no local, entre outras causas.

Dentro da política de uma boa gestão da manutenção, para identificar os

problemas antes de ocorrer um acidente, as empresas utilizam alguns sistemas de

monitoração da linha férrea, entre eles a verificação visual a pé, equipamentos

manuais e também carros controle como o Track Star1.

1.1 PROBLEMÁTICA

Como citado no parágrafo anterior, existem vários tipos de inspeção e

sistemas de monitoração para a linha ferroviária. Normalmente as empresas que

operam no Brasil possuem sistemas semelhantes ao Track Star que conseguem

verificar a geometria da linha inspecionando, por exemplo, se a bitola ou o

espaçamento entre os dormentes estão dentro dos padrões para a via, além de

mensurar desníveis como empeno e torção, os quais podem resultar em acidentes.

Defeitos na linha ferroviária como dormentes quebrados, fixações soltas,

construções invadindo a faixa de domínio destinada à linha ferroviária, alguns pontos

de via com intenso tráfego e outros motivos, não podem ser identificados pelos

1 Equipamento de manutenção que atua na prevenção de acidentes fazendo uma análise de geometria da via.

13

carros controles atuais, logo o levantamento destes defeitos deve ser feito por uma

verificação visual a pé.

Adotado por algumas empresas, este tipo de monitoramento podem ser

considerados ultrapassados uma vez que se restringe ao funcionário da operadora

ferroviária caminhar na direção dos trilhos e registrar de forma manual em

pranchetas os problemas que não podem ser detectados pelo carro controle.

1.2 JUSTIFICATIVA

Como as estradas de ferro são de grandes extensões, torna-se difícil para o

funcionário fazer uma análise completa e precisa destes problemas na via. Muitas

vezes, em virtude da fadiga do inspetor durante seu trabalho algumas deficiências

podem passar despercebidas durante a inspeção, como talas de junção quebradas,

aparelhos de fixação soltos entre outras. Assim surge uma necessidade de criar um

novo procedimento para organizar a coleta de dados relacionados a problemas e/ou

defeitos da linha ferroviária de maneira mais eficiente e menos desgastante.

Com este novo procedimento de inspeção desenvolvido, os problemas da

linha férrea estarão mais simples de serem registrados pelo inspetor, que ao final da

inspeção terá a relação dos problemas divididos em categorias de gravidade e níveis

de urgências para manutenção. Essa análise mais abrangente terá como

consequência uma manutenção da linha férrea mais eficaz, diminuindo a

probabilidade de haver uma ocorrência.

1.3 METODOLOGIA

A metodologia utilizada no procedimento do trabalho terá uma finalidade

aplicada, gerando um produto com o propósito de melhorar a qualidade da inspeção

da linha ferroviária. Quanto aos objetivos do método, estes terão cunho descritivo

devido à observação e levantamento dos defeitos da linha e posteriormente

exploratório com entrevista junto de um profissional da área visando a determinação

dos níveis de gravidade.

No que diz respeito à natureza do presente trabalho, pode ser classificada

como qualitativa e seu local de realização foi feito em laboratório e avaliado em

campo.

14

1.4 OBJETIVOS

1.4.1 Objetivo Geral

Desenvolver um procedimento para inspeção de via a pé, com a finalidade

de coletar, organizar e analisar informações relacionadas a problemas que podem

ser causas de falhas numa linha ferroviária de carga.

1.4.2 Objetivos Específicos

 Criar categorias e subcategorias de defeitos, relacionados à superestrutura,

sinalização em PN e faixa de domínio, perceptíveis a uma inspeção a pé sem

ferramentas especiais;

 Desenvolver uma escala de gravidade dos defeitos junto de um especialista

da área;

 Desenvolver um aplicativo para smartphone que reproduza o procedimento

produzido;

 Validar o procedimento por meio de um estudo de caso em um trecho da linha

ferroviária de carga na região metropolitana de São Carlos-SP, operada pela

RUMO2.

1.5 ESTRUTURA

O primeiro capítulo apresenta uma contextualização do trabalho, a

problemática e justificativa, assim como os objetivos almejados. O segundo capítulo

apresenta uma revisão bibliográfica da via permanente, incluindo a sinalização em

PN e conhecimentos sobre a faixa de domínio da VP. O terceiro capítulo mostra os

princípios da inspeção de via permanente a algumas normas utilizadas. No quarto

capítulo é apresentada a metodologia utilizada para elaborar o procedimento para

identificar, classificar e fazer uma analise prévia dos problemas da linha ferroviária.

Com o intuito de ter uma validação experimental do procedimento, no quinto capítulo

mostra-se o estudo de caso aplicado em uma linha ferroviária de trem de carga. Já

no sexto capítulo são apresentadas as conclusões do trabalho.

2 Empresa de logística e companhia ferroviária do Brasil, atua na região sul e em mais três estados.

15

2 VIA PERMANENTE

A ferrovia é composta de dois subsistemas básicos: material rodante

(veículos tratores e rebocados) e via permanente. Segundo Steffler (2013), a via

permanente tem como definição a estrutura necessária para suportar e transmitir

esforços ferroviários de maneira que permita o movimento do trem com

confiabilidade, segurança e disponibilidade. De acordo com Vale (2011a), via

permanente é o conjunto de elementos que proporciona suporte e direção ao

deslocamento do trem.

Na Figura 1 é apresentada uma seção transversal da via permanente.

Figura 1- Seção transversal da plataforma ferroviária.

Fonte: Nabais (2014, p.19).

A via permanente pode ser dividida em dois grandes subgrupos chamados

de infraestrutura e superestrutura ferroviária.

2.1 INFRAESTRUTURAFERROVIÁRIA

De acordo com Steffler (2013), a infraestrutura é responsável por agir nas

condições de contorno à circulação de trens, atuando diretamente na garantia de

16

drenagem, preservação do gabarito de circulação e transposição de relevo

acidentado.

A infraestrutura (ver Figura 2) é o conjunto de obras que formam a

plataforma ferroviária e suporta a superestrutura (NABAIS, 2014). Podendo ser

dividida em cortes, aterros, obras de arte corrente e obras de arte especiais.

Figura 2- Elementos de Infraestrutura.

Fonte: Vale (2013, p.294).

2.1.1 Cortes

Escavação executada quando a greide da plataforma possui cota inferior ao

terreno natural (VALE, 2013).

2.1.2 Aterro

É o enchimento do terreno com material de áreas de empréstimo feito com a

finalidade de se implantar a plataforma em cota superior ao terreno natural (VALE,

2013).

17

2.1.3 Obras de Arte Corrente

São dispositivos destinados a permitir a livre passagem das águas talvegues

que interceptam a ferrovia (bueiros) ou responsáveis por captar e transportar as

aguas precipitadas nos taludes e cortes (VALE, 2013).

2.1.4 Obras de Arte Especiais

Vale (2012) afirma que obras de arte especiais são as chamadas grandes

obras da ferrovia, abrangendo pontes, túneis, viadutos e obras de contenção (muros,

cortinas atirantadas etc.).

2.2 SUPERSTRUTURA FERROVIÁRIA

É a responsável por captar as cargas transmitidas pelas rodas ferroviárias e

transmiti-las com segurança pelas conexões estruturais da composição e

descarregá-las uniformemente na plataforma ferroviária (STEFFLER, 2013).

Nabais (2014) divide os principais componentes da superestrutura em:

sublastro, lastro, dormente aparelhos de fixação, trilhos, aparelhos de mudança de

via (AMV). A Figura 3 mostra uma vista longitudinal e superior da via permanente,

podendo nela ser identificado cada elemento da superestrutura.

Figura 3- Elementos da Via Permanente.

Fonte: Porto (2004, p.28).

18

2.2.1 Sublastro

Segundo Porto (2004) é uma camada localizada entre o lastro e o sub-leito,

com função de filtro, impedindo a subida da lama. Segundo BRINA (1983), as

principais funções do sublastro são:

 Aumentar a camada de suporte da plataforma, elevando a taxa de trabalho no

terreno permitindo diminuir a altura do lastro;

 Evitar a penetração do lastro na plataforma;

 Aumentar a resistência do leito a erosão e a penetração da água, preservando as

propriedades do subleito.

A Figura 4 mostra detalhadamente as várias camadas que constituem uma

via lastrada.

Figura 4- Camadas constituintes de uma via lastrada.

Fonte: Vale (2013, p.228)

2.2.2 Lastro

Lastro ferroviário é uma camada de material permeável e resistente, de

granulometria adequada, posicionada entre os dormentes e leito/sublastro (VALE,

2011a). De acordo com Vale (2013), o material do lastro é geralmente obtido pela

britagem da rocha e possui comportamento mecânico determinado pelas

características das partículas de gradação do material. Um material apropriado para

o lastro apresenta as seguintes propriedades: forma cúbica angular, faces britadas,

rugosidade superficial, dureza elevada, graduação uniforme e reduzida a presença

de finos.

19

Segundo Steffler (2013) além de fornecer suporte para a via o lastro tem

como função:

 Ser um material resistente à abrasão, para que não se decomponha em materiais

finos;

 Promover drenagem adequada das águas superficiais, permitindo que permeiem

por entre seus vazios até as canaletas laterais;

 Possuir granulometria com proporcionalidade de diâmetros para garantir boa

estabilidade de linha;

 Ter altura para que a dissipação de cargas oriundas da grade ocorra de forma

suave, sem danificar a plataforma;

 Possuir volume tal que contenha esforços transversais e longitudinais dos trilhos,

fornecendo ancoragem adequada.

Na Figura 5 é possível ver o lastro em uma linha ferroviária em São Carlos-

SP.

Figura 5- Lastro ferroviário em São Carlos.

Fonte: O Autor (2016).

20

2.2.3 Dormente

De acordo com Steffler (2013) os dormentes são vigas transversais que

oferecem suporte aos trilhos, transmitindo as cargas dos trilhos para o lastro.

Porto (2004) cita que as principais funções dos dormentes são:

 Distribuir carga no lastro;

 Manter a bitola;

 Dar suporte adequado e seguro para o trilho;

 Garantir estabilidade vertical, horizontal e longitudinal da via;

 Amortecer parcialmente as vibrações.

Existem vários tipos de dormentes (ver Figura 6), cada um com suas

propriedades, prós e contras em relação à durabilidade, custo, desempenho e à

resistência mecânica. No Quadro 1 é possível comparar os diferentes tipos de

matérias de dormentes pelas suas vantagens e desvantagens. Já na Figura 6 têm-

se as imagens de cada um dos tipos de dormentes caracterizados.

Figura 6- Dormente de Madeira (a), concreto (b), aço (c) e plástico (d).

Fonte: Wikipedia (2016).

21

Quadro 1- Comparação entre tipos de dormentes Material Vantagens Desvantagens

Madeira Menor massa;

Facilmente trabalháveis

Bons isolantes;

Fixação simples;

Suportam bem alta solicitação;

Aproveitamento de dormentes usados;

Elasticidade da via;.

Vida útil;

Ataque de fungos e insetos;

Dormentes AMV-difíceis de obter;

Tratamento exige manter estoque;

Redução da oferta.

Concreto Maior massa;

Manutenção da bitola;

Isolante;

Invulneráveis a fungos;

Vida útil longa e menor armazenagem.

Manuseio e substituição onerosos;

Destruído em descarrilamentos;

A construção de dormentes AMV é dispendiosa;

Vulnerável a solicitações excepcionais.

Aço Fácil confecção de dormentes especiais;

Manutenção da bitola;

Massa reduzida-falta de inércia;

Custo elevado de assentamento e manutenção-difícil a socaria;

Vulnerável a ambiente agressivo e tráfego ruidoso;

22

Recondicionável;

Insensível ao ataque de fungos;

Relativamente resistentes à alta solicitação.

Gasto adicional com isolamento elétrico;

Custo de aquisição, principalmente no Brasil.

Plástico Vida útil;

Manutenabilidade e manuseio;

Condutibilidade elétrica;

Meio ambiente.

Preço;

Tempo de experiência;

Matéria prima .

Fonte: Porto (2004) e Vale-a (2011).

23

2.2.4 Fixações

Para Steffler (2013) fixações são os grampo e componentes acessórios que

garantem a ligação física do trilho com o dormente, permitindo a preservação da

bitola. De acordo com Porto (2004) a função das fixações é também oferecer

resistência ao deslocamento longitudinal e horizontal do trilho, provocado por

variação de temperatura ou frenagem dos veículos. As fixações podem ser

classificadas em três subgrupos, as rígidas, elásticas e as chamadas semielásticas.

Fixações rígidas são pregos e parafusos como mostrados na Figura 7. É o

mais simples tipo de fixação e o menos eficiente, os fixadores soltam com o tempo

devido à vibração, perdendo a capacidade de resistir a esforços longitudinais

(PORTO 2004).

Figura 7- Tirefonds integrados à via.

Fonte: Trains Français (2016).

Fixações elásticas diferente das fixações rígidas mantém o contato com o

patim do trilho, proporcionando uma fixação constante e equilibrada em todo o

comprimento da barra. As fixações desta categoria mais utilizadas no Brasil são as

do tipo deenik, pandrol (Figura 8), vosloh, RN e fast clip (STEFFLER, 2013).

As fixações semielásticas são aquelas que possuem uma mistura das

características das duas anteriores, sendo os dois tipos mais utilizados a fixação

GEO e o prego elástico (STEFFLER, 2013).

24

Figura 8- Grampo do tipo Pandrol integrado à via.

Fonte: Sanfer Comercial (2016).

2.2.5 Trilhos

Vale (2013) afirma que o trilho é o ativo mais importante da superestrutura, é

tecnicamente o principal elemento de suporte dos veículos ferroviários e,

economicamente detém o maior custo entre os elementos estruturais da via.

Já Porto (2004) define os trilhos como os elementos de via permanente que

guiam o veículo no trajeto e o dão sustentação. Funcionam como viga contínua e

transferem os esforços das rodas para os dormentes.

Bitola é a distância entre as faces internas das duas filas de trilhos, medida a

16 mm abaixo da face superior dos trilhos conforme mostrado na Figura 9 (VALE-a,

2011).

Figura 9- Bitola.

Fonte: Vale-a (2011, p.8).

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