A VLF to UHF propagation model for evaluation of high-speed railway electromagnetic interference in RF monitoring base-stations

Considering that recent european high-speed railway system has a traction power system of kV 50 Hz, which causes electromagnetic emission for the outside world, it is important to dimension the railway system emissions, using a frequency/distance dependent propagation model. This paper presents an enhanced theoretical model for VLF to UHF propagation, railway system oriented. It introduces the near field approach (crucial in low frequency propagation) and also considers the source characteristics and type of measuring antenna. Simulations are presented, and comparisons are set with earlier far field models. Using the developed model, a real case study was performed in partnership with Refer Telecom (portuguese telecom operator for railways). The new propagation model was used in order to predict the future high-speed railway electromagnetic emissions in the Lisbon north track. The results show the model's prediction capabilities and also its applicability to realistic scenarios.

Automatic tunning of Okumura-Hata model on railway communications

This paper presents the Genetic Algorithms (GA) as an efficient solution for the Okumura-Hata prediction model tuning on railways communications. A method for modelling the propagation model tuning parameters was presented. The algorithm tuning and validation were based on real networks measurements carried out on four different propagation scenarios and several performance indicators were used. It was shown that the proposed GA is able to produce significant improvements over the original model. The algorithm developed is currently been used on real GSM-R network planning process for an enhanced resources usage.

Railway vehicle modelling for the vehicle-track interaction compatibility analysis

Railway vehicle homologation, with respect to running dynamics, is addressed via dedicated norms. The results required, such as, accelerations and/or wheel-rail contact forces, obtained from experimental tests or simulations, must be available. Multibody dynamics allows the modelling of railway vehicles and their representation in real operations conditions, being the realism of the multibody models greatly influenced by the modelling assumptions. In this paper, two alternative multibody models of the Light Rail Vehicle 2000 (LRV) are constructed and simulated in a realistic railway track scenarios. The vehicle-track interaction compatibility analysis consists of two stages: the use of the simplified method described in the norm "UIC 518-Testing and Approval of Railway Vehicles from the Point of View of their Dynamic Behaviour-Safety-Track Fatigue-Running Behaviour" for decision making; and, visualization inspection of the vehicle motion with respect to the track via dedicated tools for understanding the mechanisms involved.

Feasibility of creosote treatment for glued-laminated pine-timber railway sleepers

This article studies the possibility of using market available glued-laminated timber (GLT) based on melamine-urea-formaldehyde (MUF) adhesives as an alternative to traditional solid timber sleepers. The study comprised an examination of the effect of creosote treatment on the short-term and durability after accelerated aging of the glue lines (delamination and shear strength) and the potential for full sapwood penetration by the creosote. Creosote treatment showed a negative effect on shear strength and delamination, more severe in the nonstructural than the structural GLT specimens tested. Full penetration of creosote into the sapwood was not achieved. GLT elements based on MUF adhesives can be considered an alternative to solid wood sleepers if specific grading of lamellas, proper treatment schedule, and highly controlled factory production are implemented.

Avaliação dos sistemas WiMAX e GSM-R para ambientes ferroviários

Com este trabalho pretende-se estudar o desempenho das tecnologias GSM-R e WiMAX em ambientes ferroviários. Este tipo de estudo tem uma importância elevada devido grande interesse na reestruturação dos sistemas de comunicações vocacionados para aplicações ferroviárias. Estes sistemas são cada vez mais complexos, apresentando níveis mais elevados de exigência, como a segurança, suporte de sinalização, tráfego ferroviário e interoperabilidade entre sistemas de diferentes países. Com tudo isto é necessário explorar e conhecer o comportamento de diversas tecnologias para este tipo de aplicações. Neste trabalho foi efectuado um primeiro estudo abrangendo a tecnologia WiMAX (Norma IEEE 802.16d) em ambientes interiores de edifícios, de forma a estudar o seu comportamento com e sem linha de vista e em proximidade e afastamento da estação base. Este estudo foi conclusivo quanto há não adequação desta tecnologia em ambientes ferroviários, visto ter sido observado que em situações de ausência de linha de vista a degradação da qualidade do sinal não conseguiria suportar os níveis de exigência necessários para a aplicação do mesmo em ambientes ferroviários. Analisou-se em segundo lugar a tecnologia GSM-R, onde se efectuou um estudo de campo em ambientes reais. Para o estudo desta tecnologia foram utilizados ambientes diversificados de forma a obter um estudo mais aprofundado do seu comportamento. Como objectivo têm-se a criação de melhores métodos de planeamento, mais vocacionados para as características específicas dos ambientes ferroviários e exigências das aplicações dos sistemas de comunicações ferroviários. Através deste estudo foi possível obter conclusões relativamente à variação da potência do sinal para as diversas condições e ambientes de propagação a que o sistema GSM-R foi sujeito, tendo sido possível também caracterizar o tipo de ambientes característicos das linhas ferroviárias. Foi possível também concluir que este tipo de sistemas consegue responder aos níveis de exigência e aplicações dos sistemas de comunicação ferroviários, trazendo uma mais-valia relativamente aos existentes actualmente a nível nacional.

Análise dos métodos de medição dos parâmetros geométricos de via e correlação entre os dados obtidos

A razão atribuída à escolha do tema do T.F.M. em Caminhos-de-ferro, tem a ver com o facto de ser uma via de comunicação específica. Contrariamente ao que acontece na execução de auto-estradas, no caminho-de-ferro, a gestora da infra-estrutura responsabiliza-se pela execução, exploração (sinalização e controlo de circulação), abastecimento de energia fornecida às vias que dispõem de catenária (tracção eléctrica), manutenção e conservação da via. O processo de análise e inspecção de geometria de via, é usado quando e necessário preservar a infra-estrutura. Este processo iniciou-se nos caminhos-de-ferro portugueses, há muitos anos, depois da inauguração do primeiro troco de linha férrea. A primeira viagem ocorre em Outubro de 1856, sendo o início do processo em 1968, com a dresina “Matisa PV-6”. Em 1991 a C.P. adquiriu outro veículo de inspecção de via, tendo sido escolhido o VIV02 EM 120 da marca Plasser & Theurer, para substituir “Matisa PV-6”. O tema Análise dos Métodos de Medição dos Parâmetros Geométricos de Via e Correlação entre os Dados Obtidos está directamente relacionado com a manutenção e conservação de via. Na Unidade Operacional Sul (hoje ROS – Região Operacional Sul), local onde desenvolvi o T.F.M., não existem obras de construção de caminhos-de-ferro que pudesse acompanhar e constituir tema para o meu trabalho. Na realidade, com a falta de investimento que se perspectiva no futuro próximo, a manutenção da infra-estrutura passa a ser a actividade principal desenvolvida pela REFER, de modo a assegurar a comodidade, segurança e rapidez na deslocação de cargas e pessoas. A Analise Geométrica de Via e actualmente uma das principais actividades no âmbito da manutenção, que é feita por diagnóstico, contrariamente ao que acontecia no passado em que a conservação metódica era realizada num determinado ano num troço seleccionado independentemente da necessidade ou não da mesma. Uma ajuda preciosa, no que se refere à decisão de se realizar um determinado trabalho de conservação, e a do veículo VIV02 EM 120 que faz inspeções ao longo de toda a rede ferroviária e permite recolher dados e classificar através do desvio padrão, troços com extensão de 200 metros, obtendo os dados relevantes sobre a necessidade de intervenção. Para além do referido veículo existem também equipamentos ligeiros de inspecção dos parâmetros geométricos de via. Um desses equipamentos designa-se por Trólei, não sendo motorizado, pois o mesmo é movido manualmente por um operador. Obviamente que este equipamento não faz a inspecção a toda a rede pois a operação de medição é morosa, sendo contudo utilizado para análise de defeitos geométricos em pequenos trocos, tornando-se assim uma mais-valia, evitando o deslocar de um equipamento “pesado” como o VIV 02 EM 120. Para atingir os objectivos deste trabalho realizaram-se testes de medição com ambos (veiculo e equipamento ligeiro), no mesmo espaço temporal e com as mesmas características físicas, como a temperatura, humidade etc. Os resultados, de acordo com os objectivos, são a comparação entre as medições de ambos, com vista a comprovar a sua utilidade e necessidade, de acordo com os vários tipos de superstruturas constituintes da rede ferroviária nacional.

Caracterização mecânica de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes

A maioria das infra-estruturas de transportes, nomeadamente os pavimentos rodoviários e aeroportuários, são constituídas por misturas betuminosas, o que permite um bom desempenho e uma adequada durabilidade, nas condições usuais de serviço. As misturas betuminosas são ainda amplamente utilizadas na construção de zonas de estacionamento de veículos, tendo-se verificado recentemente a sua aplicação também em infra-estruturas ferroviárias. Face à necessidade de melhorar o desempenho das vias-férreas, permitindo uma concepção mais durável de linhas de alta velocidade e uma redução dos custos da sua manutenção, tem-se vindo a desenvolver diversos estudos para promover a utilização de novos materiais, principalmente através da incorporação de misturas betuminosas. O presente trabalho tem como objectivo a caracterização do comportamento mecânico de misturas betuminosas a aplicar em infra-estruturas de transportes. Como metodologia para o estudo do comportamento mecânico das misturas betuminosas foram realizados em laboratório ensaios de cargas repetidas, nomeadamente, ensaios de flexão em quatro pontos para determinação da rigidez e da resistência à fadiga e ensaios de compressão triaxiais cíclicos para avaliação do comportamento à deformação permanente. A resistência à fadiga das misturas betuminosas em estudo foi avaliada através do ensaio de flexão em quatro pontos, com extensão controlada, e aplicação de um carregamento sinusoidal com diferentes frequências, de acordo com o procedimento de ensaio da norma europeia EN 12697-24 (2004 + A1: 2007). A resistência à deformação permanente das misturas betuminosas foi analisada através de ensaios de compressão triaxiais cíclicos, submetendo-as a uma tensão de confinamento estática pela aplicação parcial de vácuo e a uma pressão axial cíclica sob a forma rectangular, de acordo com a norma europeia EN 12697-25 (2004). O conhecimento destas propriedades mecânicas assume particular importância ao nível da formulação das misturas betuminosas, do dimensionamento de uma estrutura ou do estabelecimento de uma adequada solução para uma obra de reabilitação duma infra-estrutura de transportes. Para este estudo foi utilizado um modelo físico construído numa fossa no LNEC, com o propósito de serem testadas três substruturas ferroviárias não convencionais, utilizando sub-balastro betuminoso. A selecção das substruturas foi efectuada após uma análise de várias secções de estruturas já testadas e aplicadas noutros países, de forma a proporcionar comparações fiáveis entre elas. Os resultados obtidos mostraram que a mistura betuminosa AC20 base 50/70 (MB) aplicada na camada de sub-balastro é adequada para ser aplicada nas infra-estruturas de transportes pois apresenta um bom desempenho à fadiga e à deformação permanente. Através dos ensaios efectuados foi ainda possível entender a importante influência das características volumétricas, principalmente da porosidade para o bom comportamento da mistura betuminosa.

Optimização de recursos na construção de linhas de caminhos de ferro

Os Caminhos-de-ferro representam um conjunto de abordagens quase ilimitadas, nestes termos, o tema proposto – “A optimização de recursos na construção de linhas de Caminhos de Ferro”, incidirá particularmente sobre a optimização dos recursos: i) materiais; ii) mão-de-obra; iii) equipamentos, afectos a construção da via e da catenária. O presente estudo pretende traçar um encadeamento lógico e intuitivo que permita manter um fio condutor ao longo do todo o seu desenvolvimento, razão pela qual, a sequência dos objectivos apresentados constitui um caminho que permitira abrir sucessivas janelas de conhecimento. O conhecimento da via e da catenária, a compreensão da forma como os trabalhos interagem com os factores externos e a experiência na utilização das ferramentas de planeamento e gestão, são qualidades que conduzem certamente a bons resultados quando nos referimos a necessidade de optimizar os recursos na construção da via e da catenária. A transmissão e reciprocidade da informação, entre as fases de elaboração de propostas e de execução da obra, representam um recurso que pode conduzir a ganhos de produtividade. A coordenação e outro factor determinante na concretização dos objectivos de optimização dos recursos, que se efectua, quer internamente, quer exteriormente. A optimização de recursos na construção da via e da catenária representa o desafio permanente das empresas de construção do sector ferroviário. E neste pressuposto que investem na formação e especialização da sua mão-de-obra e na renovação tecnológica dos seus equipamentos. A optimização dos materiais requer aproximações distintas para o caso da via e para o caso da catenária, assim como, os equipamentos e a mão-de-obra não podem ser desligados, pois não funcionam autonomamente, no entanto a respectiva optimização obedece a pressupostos diferentes.

Controlo de tráfego

O crescente número de automóveis nas ruas das grandes cidades, assim como o crescente número de transportes urbanos para atender o crescimento das populações, veio fazer com que as cidades cada vez mais fiquem mais congestionadas e mais propícias para acidentes envolvendo viaturas e peões. Devido a isso, foram criados sistemas de controlo de tráfego capazes de melhorar o tráfego urbano nas cidades, sem deixar de lado as preocupações com os peões e nem com as emissões de poluentes para o ar. Baseado nesse cenário, este trabalho tem como objetivo abordar as possíveis soluções existentes no mercado para melhorar o fluxo das viaturas, principalmente dos transportes colectivos, com prioridades para viaturas de emergências e autocarros, assim como, as passagens de peões, e sistemas de mobilidade urbana. Desempenho do transporte público pode ser melhorado através de um melhor controlo e gerenciamento de tráfego em geral. Nos testes realizados em campo: foi medida a velocidade de viagem do autocarro no cruzamento fixo (Praça de Espanha), e correlacionando-os com intervalos do ciclo dos semáforos para este cruzamento. A flexibilidade do controlador actuando, com o auxílio de detectores de veículos, sendo capaz de variar os intervalos dentro do ciclo, bem como o volume de carros e de prestações em velocidade de viagem do autocarro. Resultados mostram que, durante o período em estudo, os benefícios de velocidade da viagem do autocarro, seria possível, através de um verdadeiro controlo de tempo feedback de cooperação entre as áreas urbanas de controlo de tráfego (Gertrude) e do sistema de localização de veículos de transportes públicos (SAEIP). Ao longo prazo, sugerimos a implantação de um sistema integrado. Fazendo com que o volume no carro seja reduzido. Este efeito leva também, a um aumento da velocidade comercial do autocarro urbano, da mesma forma como foi proposto em nossa experiência.

Projecto de reabilitação e reforço de um túnel ferroviário

As obras de arte e as demais estruturas, são dimensionadas para um tempo de vida útil em serviço. Com o passar do tempo as estruturas começam a apresentar patologias e assim sendo há que intervir em serviços de manutenção ou, no limite, de recuperação e reforço. Estas intervenções servem para beneficiar ou reforçar as estruturas, com o intuito de evitar acidentes, pois estes, levariam a grandes prejuízos e contratempos, principalmente quando estas obras se situam em meios urbanos. Os problemas patológicos que surgem numa estrutura são ocasionados pela sua antiguidade, por manutenção inadequada ou mesmo ausência de total de manutenção, têm na sua origem o desconhecimento técnico e/ou problemas financeiros. Este trabalho consiste num projecto de beneficiação e reforço de um túnel ferroviário, fazendo uma abordagem das patologias existentes nos vários elementos construtivos e uma apresentação das técnicas de reabilitação e reforço utilizadas.

Reabilitação do túnel do Loureiro: criação de condições para a sua eletrificação

Existe uma necessidade de reabilitação das linhas mais antigas para que estas possam dar maior conforto, comodidade e segurança aos utentes e para que o caminho - de- ferro possa ser competitivo com outros meios de transporte. A REFER é a empresa que gere a conservação, manutenção, renovação das linhas de caminho-de-ferro existentes e a construção de novas linhas. No caso em estudo, trata-se de uma linha de caminho-de-ferro antiga a necessitar de renovação/manutenção, sendo por isso a REFER a empresa responsável pelo lançamento de novos projetos neste âmbito. Este relatório de estágio foi desenvolvido no âmbito do estudo de soluções para a reabilitação do túnel do Loureiro, com o objetivo da criação de condições para a sua eletrificação. Foram equacionados três cenários possíveis, todos eles com o propósito da futura eletrificação da via. A primeira solução passa pela conversão de via balastrada em via não balastrada dentro do túnel, a segunda solução cinge-se à intervenção nas bocas do túnel e nas zonas de alvenaria, e a terceira hipótese é uma solução de rebaixamento de via. De entre as três hipóteses, optou-se por estudar a terceira solução de rebaixamento da via, em detrimento das outras duas devido à sua complexidade de trabalhos e ao seu elevado custo de construção.

Certificação de um troço de via alvo de ataque mecânico pesado

Qualidade é a palavra de ordem pelo qual se regem todos os processos e intervenções da REFER (Rede Ferroviária Nacional). Com a evolução de requisitos exigidos pelo transporte em caminho de ferro, há que procurar sempre as últimas inovações, para que a circulação se faça sempre com maior segurança e comodidade, dando aos utilizadores deste tipo transporte uma qualidade extrema. Nos últimos anos esses requisitos tornaram-se cada vez mais exigentes, pois as condições de circulação aumentam tais como a prática de maiores velocidades, tonelagem e frequência das composições, o que leva a um maior rigor nos processos construtivos e conservativos das vias. A REFER, depois de grandes investimentos em novas infraestruturas ferroviárias, detém agora um decisivo e importante papel na resolução das problemáticas que emergem, apostando sempre em tecnologia de ponta para que possa desenvolver um trabalho de conservação que satisfaça todas as necessidades exigidas. Este trabalho desenvolver-se-á nesta ótica de conservação e manutenção, acompanhando todo um processo específico de ataque mecânico pesado, até à sua certificação. A análise dos vários processos caracterizará a exigência referida na manutenção, principalmente da via moderna, onde a fasquia de requisitos é mais elevada.

Environmental and track perturbations on multiple pantograph interaction with catenaries in high-speed trains

The top velocity of high-speed trains is generally limited by the ability to supply the proper amount of energy through the pantograph-catenary interface. The deterioration of this interaction can lead to the loss of contact, which interrupts the energy supply and originates arcing between the pantograph and the catenary, or to excessive contact forces that promote wear between the contacting elements. Another important issue is assessing on how the front pantograph influences the dynamic performance of the rear one in trainsets with two pantographs. In this work, the track and environmental conditions influence on the pantograph-catenary is addressed, with particular emphasis in the multiple pantograph operations. These studies are performed for high speed trains running at 300 km/h with relation to the separation between pantographs. Such studies contribute to identify the service conditions and the external factors influencing the contact quality on the overhead system. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Tipologia, instalação, funcionamento e manutenção dos diversos tipos de aparelhos de apoio em obras de arte

Trabalho Final para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Interoperabilidade ferroviária: infraestrutura (Bitola)

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização de Vias de Comunicação e Transportes