Operação Ferroviária - Planejamento, Dimensionamento e Acompanhamento

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A operação ferroviária raramente é o tema central de livros sobre transportes, apesar de ser muito importante para a organização de uma ferrovia, uma vez que contribui de forma ampla para a sistematização e coexistência das diferentes áreas que compõem uma linha.Considerando esse panorama, Operação Ferroviária: Planejamento, Dimensionamento e Acompanhamento parte das concepções mais básicas para chegar aos conceitos de circulação de trens e pátios ferroviários, estabelecendo, assim, os requisitos necessários para o estudo minucioso das questões de planejamento, cálculo e gestão de um sistema, sem descartar aspectos importantes como o respeito aos funcionários e ao meio ambiente.

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1. Caracterização de uma Ferrovia

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Caracterização de uma Ferrovia

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Capítulo 1

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Uma ferrovia é um sistema de transporte em que os veículos (motores ou rebocados) se deslocam com rodas metálicas sobre duas vigas contínuas longitudinais, também metálicas, denominadas trilhos. As ferrovias diferem dos outros meios de transporte por não possuir mobilidade quanto à direção que o veículo tomará, portanto, uma ferrovia é um sistema autoguiado.

Uma ferrovia é constituída basicamente de três elementos físicos e um elemento virtual como pode ser observado na Figura 1.1. Os elementos físicos são a via permanente, o material rodante e os sistemas de comunicação e sinalização. O elemento virtual é a operação ferroviária, assim denominada neste livro, pois é composta efetivamente de métodos e processos para garantir a operação da ferrovia e não possui nenhum elemento físico, somente salas e computadores.

Na Figura 1.1, pode-se ver que a via permanente se divide em infraestrutura e superestrutura, as quais não serão tratadas neste livro. O material rodante se divide em: material de tração — composto por locomotivas e equipamentos de via — e material rebocado — os vagões. Esses dois tópicos serão tratados ao longo deste livro.

 

2. Operação Ferroviária

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Operação Ferroviária

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Operação Ferroviária

2.1 Definição

A operação ferroviária diz respeito à operação de trens pela ferrovia, em circulação e em pátios ferroviários, a fim de atender a um fluxo de transporte. Um fluxo de transporte corresponde ao transporte contratado por um cliente de certo volume de carga de uma origem para um destino.

Como visto no capítulo anterior, uma ferrovia é dividida classicamente em três grandes

áreas: via permanente (VP), material rodante e sinalização/telecomunicação. Tais áreas podem ser vistas como as engrenagens que movem a ferrovia (Figura 2.1).

Via permanente

Material rodante

Sinalização/ telecomunicação

Figura 2.1 Divisão de uma ferrovia (“engrenagens” da ferrovia).

Todavia, essas áreas, isoladas umas das outras, podem conseguir bons resultados cada uma. Porém, a soma dos bons resultados de cada área pode não acarretar o bom resultado final da ferrovia.

 

3. Trem ou Composição Ferroviária

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Trem ou

Composição Ferroviária

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Os trens são também conhecidos como composição ferroviária e são formados por uma ou mais locomotivas acopladas por meio de engates a um ou mais vagões. Os vagões são agrupados e engatados em locomotivas nos pátios ferroviários para formar os trens. São os trens que efetivamente circulam na ferrovia e transportam as cargas.

Na operação ferroviária considera-se que a unidade mínima de transporte é o vagão e a unidade mínima de tração é a locomotiva.

Trem ou Composição Ferroviária

3.1 Definição

3.2 Composição Ferroviária

Define-se que a composição ferroviária tem duas extremidades:

1. Frente ou testa e

2. Cauda.

A frente é a extremidade da composição que está no sentido de deslocamento, e a cauda

é a parte contrária à frente.

As composições ferroviárias podem ser classificadas em função da localização das locomotivas em sua extensão. Assim, têm-se:

 

4. Centro de Controle Operacional (CCO) – Visão da Operação

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Centro de Controle

Operacional (CCO) –

Visão da Operação

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As ferrovias modernas adotam o esquema de manter um único escritório centralizado para o controle da operação da ferrovia. Nesse local, todas as informações da via permanente (VP), do material rodante circulando, em pátio e em oficina, as manutenções programadas da VP, a escala da equipagem e os demais dados relevantes da ferrovia devem ser centralizados.

Esse escritório centralizado é denominado Centro de Controle Operacional, ou abreviadamente CCO (Figura 4.1).

Centro de Controle Operacional (CCO) – Visão da Operação

4.1 Introdução e Definição

Figura 4.1 Visão geral do CCO da Ferrovia Centro-Atlântica (FCA).

Assim sendo, sua função principal é manter o gerenciamento operacional objetivando: a melhor utilização de todos os recursos da ferrovia, o atendimento aos fluxos de transporte contratados, a preservação da VP e do material rodante, mantendo a segurança de todos

 

5. Planejamento da Circulação de Trens

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Planejamento da

Circulação de Trens

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Capítulo 5

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A ferramenta mais usada até o momento para o planejamento da circulação das composições é o gráfico de circulação de trens ou simplesmente gráfico de trens. Será detalhada a seguir sua aplicação, mas antes disso faz-se necessário entender como ocorre a circulação dos trens em linha dupla e em linha singela.

5.1  Circulação de Trens (Linha Dupla)

A circulação em linha dupla se dá com um trem circulando em cada linha em sentidos opostos, como pode ser observado nas operações do metrô. No caso da Estrada de Ferro

Vitória a Minas (EFVM), usam-se travessões universais que permitem ao trem, independentemente do sentido da circulação, trocar de linha sempre que alcançar um desses travessões universais ao longo da estrada, Figura 5.1.

Para o caso de vias com travessões universais, não é de conhecimento, até o momento, de metodologias que calculem a capacidade dessas vias. Para as que não usam travessões universais, adota-se o cálculo da linha singela vezes dois.

 

6. Cálculo da Capacidade de Circulação e de Transporte de uma Ferrovia

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Cálculo da Capacidade de Circulação e de Transporte de uma Ferrovia

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Capítulo 6

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Neste capítulo, será analisado o estudo da capacidade das linhas. Não será levada em consideração a capacidade de pátios e de material rodante.

6.1  Tipos de Capacidade

A capacidade pode ser definida em quatro tipos diferentes:

1. Capacidade Teórica Máxima;

2. Capacidade Prática;

3. Capacidade Econômica;

4. Capacidade Disponível.

6.1.1  Capacidade teórica máxima

A capacidade teórica máxima da linha singela pode ser definida como a quantidade máxima de trens que pode ser registrada em um gráfico de trens teórico em certo período de tempo, usualmente, como visto, 24 horas ou um dia.

No caso da linha singela, o intervalo entre trens é proporcional à distância entre pátios de cruzamento consecutivos, distância essa que poderá ser contada entre eixos dos pátios de cruzamento.

O valor da capacidade teórica de uma ferrovia é inversamente proporcional ao tempo de percurso entre pátios de cruzamento, Figura 6.1. Os trechos de menor capacidade geram seções críticas ou gargalos, que determinam a capacidade de vazão de toda a linha.

 

7. Cálculo dos Recursos Necessários para Atender a um Fluxo de Transporte

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Cálculo dos Recursos

Necessários para

Atender a um Fluxo de Transporte

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Capítulo 7

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Neste capítulo será estudado o cálculo da frota de vagões e de locomotivas necessários para atender a um fluxo de transporte. Entende-se como frota o número de veículos ferroviários existentes em uma ferrovia. Se forem os vagões, trata-se da frota de vagões, se forem as locomotivas, da frota de locomotivas. A frota pode possuir um subconjunto dedicado a um cliente específico e até mesmo a um fluxo de transporte específico, por exemplo, frota de HFE dedicada ao transporte de soja. Antes de se calcular a frota de vagões e a frota de locomotivas, deve-se entender o conceito de rotação de vagões.

7.1  Rotação e Ciclo de Vagões

A rotação de vagões pode ser entendida como o tempo gasto entre dois carregamentos sucessivos. Nesse tempo, estão incluídos os tempos de carregamento do vagão na origem, circulação do vagão carregado até o destino, descarga no destino e transporte do vagão vazio até outro ponto de carregamento.

 

8. Pátios Ferroviários

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Pátios Ferroviários

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Pátios Ferroviários

8.1 Definição

Define-se pátio ferroviário como uma área plana em que um conjunto de vias é preparado para desmembramento e formação de trens, estacionamento de carro e vagões, operações de carregamento e descarga de produtos, manutenção de material rodante e outras atividades.

Nos pátios, o tráfego opera mediante regras, instruções e sinais próprios e, em regra geral, com velocidade reduzida. Cada pátio possui pessoal e equipamento próprios que são usados da melhor maneira, visando reduzir, principalmente, o tempo de permanência dos vagões.

8.2 Importância dos Pátios Ferroviários

Os pátios ferroviários são locais de grande complexidade e um dos maiores gargalos da operação ferroviária. Nos terminais de cargas diversas, estima-se que 70% da frota de uma ferrovia esteja parada realizando alguma operação. Nos terminais especializados, esse número gira em torno de 40%.

 

9. Pátio de Manobra

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Pátio de Manobra

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Capítulo 9

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9.1  Definição

Pátios de manobra são aqueles destinados a realizar todo tipo de manobra de veículos ferroviários. São formados por diversas linhas, agrupadas em feixes, que formam os subpátios. Têm por objetivo otimizar as manobras ferroviárias visando ao desmembramento e

à formação de trens.

9.2  Tipos de Pátios de Manobra

Em função do número de vagões atendidos, os pátios de manobra podem ou não ter as três áreas bem definidas. Assim, em função do arranjo das áreas do pátio de manobra, ele pode ser classificado como:

1. combinado;

2. progressivo.

9.2.1  Pátios combinados

Os pátios de manobra combinados não possuem todas as três áreas bem definidas, podendo usar todas as linhas para todas as funções citadas.

Nos pátios combinados ocorre uma maior possibilidade de bloqueios. O bloqueio ocorre quando uma operação interfere na outra, e o responsável pelo pátio se vê forçado a parar uma das operações até liberar as linhas de manobra que estão sendo usadas em outra manobra.

 

10. Terminal Ferroviário

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Terminal Ferroviário

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Terminal Ferroviário

10.1 Definição

O terminal ferroviário é um pátio dedicado ao carregamento e à descarga de produtos.

Essa denominação vem do fato de que os pátios que efetuavam carregamento e descarga de produtos estavam nas pontas das linhas ferroviárias, ou seja, nos terminais da linha.

Por exemplo, a EFVM tem seus pontos de carregamento nas minas e descarregamento no Porto de Tubarão, justamente os pontos terminais da ferrovia. Essa mesma situação ocorre com a EFC onde em uma extremidade da via está a mina de Carajás e na outra o

Porto de Ponta da Madeira. Atualmente, os terminais ferroviários estão posicionados ao longo da ferrovia, mas a denominação permanece.

Aos terminais ferroviários, usualmente, está acoplado um pátio de manobra, pois um trem, que não seja um trem unitário, ao chegar, deve ser desmembrado e os lotes devem ser enviados aos terminais ferroviários específicos. De maneira geral, os lotes são encaminhados aos terminais após passarem pelo pátio de recepção e pelo pátio de classificação.

 

11. Projeto de Pátios Ferroviários

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Projeto de Pátios

Ferroviários

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Capítulo 11

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11.1  Introdução

Como visto anteriormente, a maior parte do tempo da vida útil do material rodante ocorre dentro dos pátios ferroviários. Isso contribui diretamente para o aumento do tempo do ciclo dos vagões. Projetos e estudos bem elaborados podem gerar grandes benefícios econômicos para a ferrovia. Dessa forma, é interessante que se realize de maneira mais criteriosa o projeto dos pátios ferroviários.

Os projetos devem ter dois objetivos principais:

1. redução dos custos de investimento;

2. redução da permanência dos vagões dentro do pátio.

No entanto, deve-se notar no gráfico da Figura 11.1 que a redução dos custos de investimento nas instalações físicas geralmente leva a um aumento do tempo de atendimento aos vagões. Isso gera diretamente aumento da permanência dos vagões no pátio e, consequentemente, aumento do custo de retenção dos vagões. O que se busca, então,

 

12. Indicadores de Desempenho Operacional da Operação Ferroviária (Key Performance Indicator – KPI)

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Indicadores de

Desempenho

Operacional da

Operação Ferroviária

(Key Performance

Indicator – KPI)

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Indicadores de produção;

Indicadores de consumo ou eficiência energética;

Indicadores de utilização do material rodante;

Indicadores de utilização da VP;

Indicadores de acidentes com patrimônio;

Indicadores de acidente do trabalho;

Indicadores de pátios ferroviários.

A seguir é apresentada cada uma das categorias citadas.

12.1 Indicadores de Produção

Indicadores de produção dizem respeito à movimentação de carga pela ferrovia. A seguir são listados os principais indicadores de produção.

12.1.1 Tonelada útil

O primeiro indicador analisado é o total de tonelada efetivamente transportada na ferrovia. Esse indicador é denominado Tonelada Útil (TU) que nada mais é que o somatório das toneladas úteis transportadas na ferrovia. Usualmente, ele é expresso em TU 3 103 e sua apuração é mensal.

 

13. Conceitos Mínimos de Material Rodante

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Conceitos Mínimos de Material Rodante

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1. Material de tração;

2. Material rebocado.

Conceitos Mínimos de Material Rodante

O material rodante é o conjunto de todos os equipamentos que se locomovem sobre a via permanente. O material móvel das estradas de ferro, material rodante, é classificado pela sua capacidade de tração:

O material de tração é composto pelos seguintes veículos: as locomotivas, os equipamentos de via e os diversos veículos motorizados que podem circular na ferrovia. Usualmente, as locomotivas são também denominadas material de tração, confundindo-se com o sentido mais amplo do termo material de tração.

O material rebocado é composto pelos seguintes veículos: os carros que transportam os passageiros e os vagões que transportam as cargas.

Serão detalhadas a seguir as características do contato roda-trilho do material rodante.

Posteriormente, serão apresentados os dois tipos de material rodante que circulam na ferrovia.

 

14. Conceitos Mínimos de Sistemas de Sinalização e Comunicação

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Conceitos Mínimos de

Sistemas de Sinalização e Comunicação

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Atualmente existem três formas possíveis de se localizar uma composição ferroviária na via permanente. São elas:

1. Manual;

2. GPS (Global Positioning System - Sistema de Posicionamento Global);

3. Eletrificação dos trilhos.

A forma manual é feita pelo agente da estação através do registro da passagem do trem na estação. Essa informação é passada para o centro de controle operacional, quando houver, ou é passada para o agente da próxima estação. Atualmente, esse método é usado somente em ferrovias com poucos recursos, podendo-se dizer que esse método não deve ser considerado em nenhuma hipótese para um projeto de uma ferrovia.

O GPS é um sistema composto por um conjunto de 24 satélites, que percorrem a órbita da Terra a cada 12 horas. Ele permite que por meio de dispositivos eletrônicos, GPS receiver, possa ser feita a localização geográfica da locomotiva equipada com equipamento próprio. Portanto, estando a locomotiva equipada com um GPS receiver, é possível saber sua localização. Essas coordenadas são enviadas para o CCO por meio de sistema de comunicação via satélite. E, caso a ferrovia possua o mapa georreferenciado da sua malha, ela pode cruzar esse mapa com a posição dada pelo GPS e o responsável pelo controle de tráfego pode acompanhar o deslocamento da composição sobre o mapa em uma tela do computador.

 

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