Aprimoramento da sinalização ferroviária com sistemas avançados de contagem de eixos

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Os sistemas ferroviários dependem de várias tecnologias para garantir operações ferroviárias sem falhas, seguras e eficientes, com sistemas de contagem de eixos e de circuito de via desempenhando papéis essenciais para este. Embora ambas as tecnologias sirvam ao objetivo fundamental de monitorar e detectar movimentos ferroviários, os contadores de eixos emergiram como a escolha preferida dos operadores em todo o mundo. Isto se deve ao grande número de diferentes recursos e benefícios associados a esta tecnologia, como altos níveis de confiabilidade, disponibilidade e segurança em comparação com os sistemas de circuito de via.

Circuito de via: um método convencional de detecção de via livre

A tecnologia de circuito de via constituiu o alicerce dos sistemas de sinalização ferroviária por décadas, graças a seu princípio operacional simples. Este princípio consiste amplamente no uso de linhas ferroviárias para completar um circuito elétrico. Em uma configuração comum, uma corrente elétrica de baixa voltagem é enviada por um trilho e recebida por outro, com uma junta ou lacuna isolada separando as seções de via individuais. Estas seções são conectadas por uma fonte de energia em uma extremidade e um relé ou receptor de detecção na outra extremidade. A fonte de energia envia continuamente uma corrente de baixa voltagem por um trilho, e ela volta pelo outro trilho até o receptor, completando assim o circuito.

Quando falta um trilho em uma seção de via, a corrente flui ininterrupta pelos trilhos até o receptor, o que indica que esta seção específica da via está livre. No entanto, quando um trem entra na seção, seus eixos, que são feitos de metal condutivo, preenchem a lacuna entre os dois trilhos, criando um curto-circuito ou um desvio. O curto-circuito posteriormente desvia a corrente pelos eixos do trem, em vez de todo o comprimento do trilho de volta ao receptor. O fato de a corrente ser desviada faz com que o relé na extremidade do circuito fique desenergizado, sinalizando que a seção de via está ocupada.

Sistemas de contagem de eixos e sua adoção por todo o mundo

Os contadores de eixos são usados para várias finalidades no setor de sinalização ferroviária, especialmente nas instâncias onde sistemas de detecção de via livre altamente confiável e disponível são necessários. Devido ao desempenho geral e altos níveis de confiabilidade e disponibilidade deles, a tecnologia de contagem de eixos emergiu como o alicerce da sinalização ferroviária moderna. Diferente da Circuito de via, a tecnologia de contagem de eixos depende do uso de sensores indutivos que detectam as rodas que passam em um aparelho de mudança de via (AMV) designado da via. Toda vez que uma roda passa pelo sensor, um sinal é gerado; este sinal é enviado para a placa de avaliação para processamento adicional.

Como o nome sugere, a contagem de eixos consiste em contar os eixos de um veículo ferroviário que entra em uma seção de via; se um eixo de um veículo ferroviário passar pelo aparelho de mudança de via (AMV) de detecção, o sistema de contagem de eixos aumente a leitura do contador da respectiva seção de via em um eixo. Se um eixo de um veículo ferroviário passar pelo aparelho de mudança de via (AMV) de detecção fora de uma seção da via, o sistema diminui a leitura do contador da respectiva seção da via em um eixo; este procedimento funciona em ambas as direções. Se o número de eixos contados dentro de seção for igual ao número de contados fora da seção, a seção de via está livre. No entanto, se o número de eixos contados dentro da seção exceder os eixos contados fora da seção, a seção de via é marcada como ocupada. Se uma contagem de eixo for negativa ou ocorrer um erro, uma condição de falha é acionada; nesses casos, o sistema assume como padrão um estado seguro marcando a seção de via como ocupada até que o erro seja resolvido.

Uma grande vantagem dos contadores de eixos em relação à Circuito de via é sua habilidade de fornecer ao operador funcionalidades e opções para detecção de via livre que excedem os dados padrões. Estes dados incluem informações como sentido do trajeto, número de eixos, velocidade, bem como dados de diagnóstico. Devido ao desempenho geral e as funcionalidades avançadas dele, soluções de contagem de eixos modernas formam uma parte crucial dos sistemas de sinalização e da infraestrutura ferroviária em todo o mundo.

O Frauscher Advanced Counter FAdC® como um sistema de contagem de eixos de última geração

Aplicações e interfaces do FAdC®

O Frauscher Advanced Counter FAdC® é um sistema de contagem de eixos amplamente conhecido fabricado pela tecnologia de sensores da Frauscher. Desde a sua criação, o FAdC® tem sido utilizado em inúmeros projetos globalmente, graças aos vastos benefícios que ele fornece aos operadores. O FAdC® oferece a base ideal para responder aos requisitos específicos dos clientes e dos mercados, em conformidade com as normas de segurança mais restritas, como estipulado pelo Nível 4 de Integridade de Segurança. Isto, por sua vez, torna o sistema a escolha ideal para aplicações vitais, como proteção de passagem em nível e detecção de via livre, entre muitas outras. Além disso, o fato de que nenhuma eletrônica é necessária no rack de conexão de vias, significando que nenhum componente eletrônico está exposto a influências ambientais diretas, reduzindo os requisitos de manutenção e a complexidade do sistema, enquanto economiza custos.

Quando se trata de integração com sistemas de classificação mais elevados, o FAdC® oferece uma arquitetura flexível graças a uma ampla variedade de opções de interface que garante uma incorporação sem problemas em sistemas existentes. Com relação às interfaces, o FAdC® oferece três distintas possibilidades: interface de relé, interface optoacoplador e interface Ethernet. O FAdC® oferece uma interface de relé com a placa IO-EXB, graças à qual informações de duas seções de via podem ser emitidas com segurança pelo IO-EXB e interligadas a um sistema de classificação mais elevado, como um sistema de intertravamento baseado em relé. Mais importante, graças à sua placa de comunicação, o FAdC® também oferece uma interface Ethernet de última de geração compatível com muitos protocolos à prova de falhas, como o Frauscher Safe Ethernet, e protocolos específicos do cliente, além do EULYNX. Com a implementação do EULYNX, o FAdC® oferece uma interface padronizada e integrada para sistemas de sinalização.

Ampla variedade de opções de configuração

Além disso, a flexibilidade e a escalabilidade do FAdC® permite que o sistema seja adaptado de acordo com os requisitos específicos do projeto para garantir a realização mais eficiente e econômica; isto também inclui a possibilidade de estabelecer uma arquitetura totalmente descentralizada. A escalabilidade do FAdC® é uma das muitas vantagens notáveis deste sistema, envolvendo uma série de benefícios técnicos e econômicos em termos de menor complexidade do sistema e baixos custos de manutenção e configuração.

A arquitetura descentralizada em ferrovia melhora significativamente a robustez e a escalabilidade do sistema. Diferente dos sistemas centralizados, onde um único ponto de falha pode levar a perturbações generalizadas, a arquitetura descentralizada garante a difusão das funções de sinalização em vários nós interconectados. Esta configuração permite que a rede ferroviária mantenha as operações mesmo se uma parte do sistema apresentar problemas, o que aumenta a confiabilidade geral e reduz o tempo de inatividade. Em cada local com a presença do FAdC®, podem ser adicionados quantos aparelhos de mudança de via (AMV) de detecção forem necessários. Os locais descentralizados do FAdC® podem ser posteriormente conectados entre si por uma rede de telecomunicações, como fibra óptica; da mesma forma, os locais descentralizados também podem se conectar em um local centralizado. Este arranjo apresenta com frequência um benefício considerável para o operador em termos de uma arquitetura de rede simplificada, quantidade reduzida de cabeamento e menores custos de projetos.

Funções inteligentes

Apesar do fato do FAdC® oferecer confiabilidade e disponibilidade incomparáveis, várias funções inovadoras foram incorporadas ao sistema para garantir o melhor desempenho.

Uma dessas funções inovadoras consiste no Controle da contagem de eixo (CHC), que é altamente configurável para atender aos requisitos de qualquer projeto. A principal função do CHC é evitar erros de contagem e a geração de mensagens de falha devido a interferência de fatores externos. Isso inclui, entre outros, tráfego rodoviário, objetos de metal ou detritos nas superfícies da via, todos os quais podem produzir uma contagem falsa.

Graças ao CHC, as contagens de eixos podem ser alteradas para o modo de espera em casos em que as seções de via adjacentes estejam livres para evitar perturbações que podem gerar erros. Além disso, o número de perturbações suprimidas ou de falsas detecções no sistema pode ser configurado livremente, o que significa que a seção de via se torna ocupada apenas quando o limite definido de perturbações é alcançado. Assim que um veículo que se aproxima e entra em qualquer uma das seções de via adjacentes, a supressão é imediatamente desativada, resultando na detecção normal de via livre à prova de falhas, de acordo com os requisitos SIL 4.

Semelhante ao CHC, a função Supervisor Track Section (STS), é um recurso especial incluído no FAdC® que foi projetado para aumentar a disponibilidade das operações ferroviárias. O STS é um processo automatizado de correção de falhas que garante que, se ocorrer um erro na via, o sistema seja capaz de se redefinir automaticamente, sem exigir intervenção manual demorada.

O princípio de funcionamento do STS consiste na sobreposição de seções de via individuais por uma seção supervisora. Se houver um erro em uma seção de via, mas a seção do supervisor correspondente estiver limpa, o sistema executará automaticamente uma reinicialização. Da mesma forma, uma seção de supervisão com falha é redefinida se as seções de via correspondentes cobertas por este STS estiverem livres.

O arranjo em que as contagem de eixos nas seções de via são sobrepostas com as seções de supervisor é altamente configurável e depende das necessidades e requisitos específicos do projeto. O STS é totalmente compatível com a operação SIL 4 e pode ser usado em uma infinidade de aplicações, como na detecção de vias livres. Neste sentido, o STS fornece disponibilidade adicional, mantendo o mais alto nível de segurança.

Estes dois recursos representam apenas um vislumbre de uma série de recursos inovadores e poderosos que concedem aos integradores e operadores possibilidades de simplificar seus sistemas e procedimentos operacionais.
Como o FAdC® constitui o suporte principal dos sistemas de contagem de eixos da Frauscher, os clientes se beneficiam de melhorias contínuas e novos desenvolvimentos, com um curto ciclo de inovação.

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