Sensor criado na USP reduz custos e facilita monitoramento de segurança em trens

Pesquisadores da Escola Politécnica (Poli) da USP desenvolveram um sensor de baixo custo capaz de monitorar com precisão a segurança de trens de carga e passageiros. O dispositivo, que mede acelerações e estima forças envolvidas no deslocamento ferroviário, pode ser instalado diretamente nos vagões e locomotivas, oferecendo uma alternativa acessível a sistemas tradicionais usados na indústria, que geralmente são caros e de difícil operação.

O equipamento se baseia em sensores micromecânicos – os mesmos utilizados em celulares e veículos – para captar acelerações translacionais e angulares. Conforme explica Roberto Spinola, professor da Poli e coordenador do Laboratório de Dinâmica e Simulação Veicular (LDSV), essas informações contribuem para que seja possível realizar o monitoramento do comportamento do veículo.

Movimento

De acordo com o especialista, os dados são processados por um algoritmo de dinâmica inversa, que estima as forças que atuam sobre o trem a partir dos movimentos registrados. O objetivo é avaliar a segurança da operação ferroviária por meio do chamado índice de segurança, que compara as cargas vertical e lateral nas rodas dos trens. Uma carga lateral excessiva, por exemplo, pode provocar o descarrilamento do veículo.

A proposta busca substituir ou complementar o uso do rodeiro instrumentado, um sistema tradicional que instala extensômetros diretamente nas rodas dos trens para medir com exatidão as forças de contato com os trilhos. Apesar de eficiente, o rodeiro é extremamente caro e demanda uma operação complexa, o que restringe seu uso a testes muito específicos.

“Nosso sistema não realiza uma medida direta como o rodeiro, mas produz estimativas com boa qualidade de representação e tem a grande vantagem de ser extremamente barato”, afirma Spinola. Segundo ele, o sensor pode ser instalado em todos os vagões e locomotivas de um trem e funcionar de forma autônoma, alimentado por baterias que garantem vários dias de monitoramento contínuo.

Sistemas de monitoramento

De acordo com o docente, os trens modernos já contam com diversos sensores e sistemas automatizados de controle, como o ABS (sistema de frenagem antitravamento), que mede a rotação das rodas e evita a patinagem. A proposta do grupo da Poli não é substituir essas tecnologias, mas se unir a elas como mais uma camada de segurança, com a vantagem de poder ser implementada em veículos que ainda não contam com monitoramento embarcado.

“É um sistema que circula registrando o desempenho ao longo de muitos quilômetros, permitindo avaliar não apenas o veículo, mas também as condições da via e da operação”, resume Spinola. Com isso, operadores podem prever falhas, ajustar a velocidade de circulação e até planejar intervenções na malha ferroviária de forma mais eficaz.

Testes

Conforme Roberto Spinola, a tecnologia já foi testada em diferentes contextos. A equipe da USP realizou experimentações em trens da CPTM (Companhia Paulista de Trens Metropolitanos) e da Vale, empresa responsável por grande parte do transporte ferroviário de cargas no Brasil. Além disso, há negociações em andamento com outras operadoras ferroviárias interessadas na aplicação do dispositivo.

Segundo o professor, o sensor está totalmente desenvolvido e possui patente registrada pela Universidade de São Paulo. Ele explica que o modelo está pronto para uso em escala comercial em ferrovias e sistemas metroferroviários e, com isso, os trens de carga, de passageiros, de média distância e até Metrôs podem se beneficiar da inovação.

Além da contribuição direta para a segurança, a tecnologia tem potencial para reduzir custos operacionais e aumentar a eficiência das frotas ferroviárias, especialmente em países como o Brasil, onde há grande extensão de ferrovias e o transporte sobre trilhos é fundamental para o escoamento de cargas. “Os sistemas modernos já são dotados de muitos sistemas de medida e sensores. Então esse é mais um deles, é inédito e contribui efetivamente com a segurança”, destaca o docente.