RailScan – desenvolvimento de software para a detecção e caracterização de desgaste ondulatório em ferrovias

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Desgaste ondulatório é um fenómeno que está presente nos trilhos das vias-férreas, sob a forma de ondulações. Pode ser classificado como desgaste ondulatório de onda curta, apresentado ondulações que variam entre 3 e 10 centímetros, ou desgaste ondulatório de onda longa, que apresenta ondulações entre os 10 e os 100 centímetros [1]. Este fenómeno é responsável por um aumento de vibração no carril, tornando as viagens de comboio incómodas para os passageiros. Essas vibrações, podem levar a problemas de segurança e redução dos tempos de vida dos materiais. O desgaste ondulatório provoca igualmente um aumento substancial do ruído (aumento da poluição sonora) [2]. Neste trabalho foi desenvolvido um programa para detectar a presença de desgaste ondulatório na linha-férrea, para integrar um sistema portátil que possa ser instalado por qualquer operador na cabine do comboio [3]. Numa primeira fase foi desenvolvido o programa “WaveScan V1.0”, que efectua uma análise através da transformada de ondulas contínua, uma vez que esta ferramenta de análise mostra um desempenho superior se o sinal em estudo for não-estacionário. Este programa permite uma análise mais sensível (mais imune ao ruído), para sinais não estacionários, tendo a capacidade de reconstruir o sinal nas bandas frequenciais de interesse. Seguidamente foi desenvolvido o “RailScan V1.0”, onde foi introduzida uma análise de um terço de oitava. Os dados recolhidos do acelerómetro passaram a ser tratados em função da distância e não do tempo. Foi ainda desenvolvido o programa “RailScan V2.0”, que reconstrói o sinal nas frequências padrão, existentes na norma europeia ISO 3095 [4], através da junção de vários nós da árvore resultante da transformada de ondulas a duas dimensões. Numa última fase foram desenvolvidas as versões do “RailScan V1.1” e “RailScan V2.1”, para melhorar o desempenho de ambos os programas em vista dos resultados obtidos. Finalmente, é efectuado um estudo da potência de cada nó da árvore gerada, em função da distância, podendo assim detectar-se a presença do desgaste ondulatório e, recorrendo à análise dos coeficientes, efectuar a sua localização. Assim a transformada de ondulas, é um método útil e eficaz para detectar e localizar o desgaste ondulatório.