Introdução

Veículos ferroviários são sistemas mecânicos complexos compostos por centenas de componentes móveis que interagem entre si por meio de forças de atrito, sistemas de amortecimento e condições de operação pouco estáveis. Uma empresa realizou a renovação da sua frota de carro de passageiros adquirindo modelos com padrão europeu, essa frota foi nomeada como “moderna”. Nesse sentido, como já existiam outros tipos em circulação, houve a necessidade desses veículos modernos operarem com carros da frota clássica, bem como determinar o nível de conforto dessa composição em operação. Assim, com o intuito de avaliar o conforto do passageiro durante as viagens ferroviárias, uma norma internacional estabelece as diretrizes para avaliação dos parâmetros aos quais os passageiros são submetidos. Dessa forma, esses critérios definidos normativamente devem ser estudados por meio do método de acelerometria.

Primeiramente, a análise de conforto do carro de passageiros compreendeu a avaliação de um ciclo completo de viagem e uma viagem no sentido oposto de circulação em condições normais de operação. O primeiro ciclo ocorreu com o carro da frota clássica na última posição e com o carro de passageiro moderno, instrumentado com acelerômetros, na penúltima posição da composição, conforme mostra a Figura 1. Posteriormente, ao fim do primeiro ciclo, os carros permutaram suas posições, como pode ser visto na Figura 2.

Figura 1: Posição do carro de passageiro no primeiro ciclo.

Figura 2: Posição do carro de passageiro no segundo ciclo.

Além disso, a instrumentação dos carros foi realizada utilizando acelerômetros em 3 direções, conforme ilustrado na Figura 3.

Figura 3: Ilustração indicativa das direções das acelerações.

Por conseguinte, para a correta correlação entre carga e deformação medidos, o engate foi calibrado em bancada, com auxílio de cilindros hidráulicos. Por exemplo, a Figura 4 apresenta o local de instalação dos sensores e a calibração do engate.

Figura 4: Extensômetros instalados no engate durante calibração.

Em seguida, o sistema de aquisição foi conectado a um computador de bordo que realizou a gravação dos dados em arquivo de formato de texto, juntamente com o GPS. Além disso, a análise dos resultados foi realizada baseando-se, também, em normas internacionais. Assim, os resultados obtidos durante a calibração do engate são mostrados na Figura 5.

Figura 5: Resultados da calibração das deformações do engate.

Posteriormente, os resultados obtidos durante os dois ciclos são apresentados graficamente. O eixo X corresponde ao domínio do tempo, ponto a ponto na ferrovia. A Figura 6, em vermelho, ao seu turno, apresenta os valores de NMV do primeiro ciclo para o carro de passageiro moderno, enquanto o gráfico na cor preta mostra os valores de NMV para o carro clássico.

Figura 6: Resultados de NMV para o carro de passageiros moderno e carro clássico, respectivamente, no primeiro ciclo de medição.

A Figura 7, em vermelho, apresenta os valores de NMV do segundo ciclo para o carro de passageiro moderno, enquanto o gráfico na cor preta, os valores de NMV para o carro clássico.

Figura 7: Resultados de NMV para o carro de passageiros moderno e carro clássico, respectivamente, no segundo ciclo de medição.

Em síntese, é possível observar que os valores de NMV do carro clássico são maiores em relação ao carro moderno em ambos os ciclos. Ao se avaliar os resultados obtidos nos dois ciclos e tomando como referência 95th (percentil) desses resultados, obtemos o valor de conforto, segundo norma internacional, conforme Tabela 1.

Tabela 1: Conforto geral.

Conclusão

Em conclusão, a avaliação de conforto do carro de passageiros permitiu a obtenção dos valores de NMV. As principais acelerações que contribuem para um aumento do desconforto para o carro moderno são as acelerações verticais. Por outro lado, para o carro clássico, são as acelerações verticais e laterais. Além disso, não houve variação considerável em ambos os ciclos avaliados, indicando que os níveis de conforto não sofrem alterações em função da posição dos carros.

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FAQ

1. Qual foi o objetivo do estudo de conforto na frota de passageiros?

O objetivo principal foi determinar o nível de conforto oferecido aos passageiros durante a operação real, avaliando o comportamento de carros recém-adquiridos de padrão europeu (frota “moderna”) rodando acoplados aos veículos em circulação da frota “clássica”.

 

2. Como foram organizados os ciclos de viagem durante os testes de campo?

A análise compreendeu a medição em condições normais de operação ao longo de um ciclo completo e em seu sentido oposto de circulação, dividindo-se em duas etapas:

• Primeiro Ciclo: O carro da frota clássica ocupou a última posição da composição, enquanto o carro moderno instrumentado ficou na penúltima posição;

• Segundo Ciclo: Os carros permutaram suas posições na composição ferroviária para avaliar a influência da localização no trem.

 

3. Quais instrumentações foram instaladas nos carros de passageiros?

A coleta de dados em campo utilizou os seguintes componentes de medição:

• Acelerômetros: Instalados para medir as acelerações em 3 direções;

• Extensômetros: Fixados no engate do veículo para medir deformações;

• Computador de Bordo e GPS: Conectados ao sistema de aquisição para salvar os dados contínuos de aceleração e localização em arquivos de formato texto.

 

4. Por que foi necessário realizar a calibração do engate em bancada?

A calibração do engate foi feita previamente em bancada com o auxílio de cilindros hidráulicos para garantir a correta correlação entre as cargas aplicadas e as deformações reais medidas pelos extensômetros durante o trajeto.

 

5. Quais direções de aceleração mais influenciam no desconforto dos passageiros em cada frota?

As fontes de aceleração que geram desconforto variam conforme a tecnologia do veículo:

• Carro Moderno: O desconforto é provocado predominantemente por acelerações verticais;

• Carro Clássico: O desconforto é provocado pela combinação de acelerações verticais e laterais.

 

6. A posição em que o carro é engatado na composição altera o conforto da viagem?

Não. Os resultados dos dois ciclos mostraram que não houve variação considerável nos parâmetros medidos quando os carros trocaram de posição, indicando que os níveis de conforto não sofrem alterações em função da localização do veículo ao longo do trem.

Referências:

[1] COMPORTAMENTO DINÂMICO DO TREM DE PASSAGEIROS DA EFVM COM DIFERENTES MODELOS DE CARROS NA COMPOSIÇÃO.