USP desenvolve sensor de baixo custo para segurança operacional de trens

Dispositivo pode ser embarcado em composições para estimar forças e antecipar falhas na operação

Pesquisadores da Escola Politécnica (Poli) da Universidade de São Paulo desenvolveram um sensor de baixo custo capaz de monitorar, com precisão, as condições operacionais de trens de carga e passageiros. O dispositivo mede acelerações e estima forças envolvidas no deslocamento ferroviário, podendo ser instalado diretamente em vagões e locomotivas como alternativa a sistemas industriais tradicionais, que costumam ser mais caros e complexos.

A tecnologia utiliza sensores micromecânicos, semelhantes aos encontrados em celulares e veículos, para registrar acelerações lineares e angulares. As informações são processadas por um algoritmo de dinâmica inversa que estima, a partir dos movimentos captados, as forças atuantes sobre o veículo. O objetivo é avaliar a operação com base em um índice de segurança que considera, por exemplo, a relação entre cargas laterais e verticais nas rodas, fator determinante para a estabilidade do trem e prevenção de descarrilamentos.

Segundo Roberto Spinola, professor da Poli e coordenador do Laboratório de Dinâmica e Simulação Veicular (LDSV), o novo sistema não realiza medições diretas como o rodeiro instrumentado — equipamento consagrado no setor ferroviário, que exige a instalação de sensores nas rodas —, mas oferece estimativas com boa qualidade de representação e custo significativamente inferior. “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.

O sensor pode ser instalado em diferentes composições, operando de forma autônoma com alimentação por bateria, o que permite vários dias de monitoramento contínuo. Segundo Spinola, a proposta não pretende substituir sistemas embarcados já existentes, como o ABS ferroviário, mas complementar o monitoramento com uma camada adicional de informação, especialmente em composições que ainda não contam com soluções embarcadas de controle e diagnóstico.

Além da segurança veicular, o sistema permite observar o desempenho dos trens ao longo de grandes distâncias, contribuindo também para o diagnóstico de eventuais falhas na via permanente e para o planejamento de intervenções na infraestrutura ferroviária. “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 o professor.

A tecnologia já foi testada em diferentes contextos operacionais, incluindo composições da Companhia Paulista de Trens Metropolitanos (CPTM) e da empresa Vale. De acordo com Spinola, há negociações em andamento com outras operadoras do setor interessadas na aplicação do equipamento.

O sensor desenvolvido na USP está patenteado e, segundo os pesquisadores, encontra-se pronto para ser utilizado em escala comercial. O modelo pode ser aplicado em sistemas ferroviários de carga, transporte de passageiros e até em composições metroferroviárias. A expectativa da equipe é que a tecnologia contribua não apenas para o monitoramento das condições operacionais, mas também para a redução de custos e melhoria da eficiência nas redes ferroviárias.