PANDORA. Identificador de Falhas de Tração

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1 PANDOA Identificador de Falhas de Tração

2 Pandora Identificador de Falhas de Tração esumo Os trens da série 4400 apresentam um grande número de supressões, muitas ocasionadas por erros operacionais e falhas nos sistemas dos trens. O procedimento para que seja feita a manutenção segue o padrão estabelecido pela empresa: os trens são levados para um abrigo, os empregados responsáveis pelo trabalho verificam o tipo de problema que ocorreu, fazem o reparo necessário e registram a ocorrência. Frequentemente, ocorrem falhas simples, que poderiam ser reparadas rapidamente, evitando, assim, a supressão do trem. É muito difícil, hoje, o maquinista identificar a origem dessas falhas, por isso o tempo gasto pela equipe de reparos é grande, o que significa diminuição de oferta de trens para a população e gastos para a empresa. Não há, no trem, um dispositivo que permita reconhecer a falha ocorrida. Visando a minimizar esse problema, foi criado o PANDOA Identificador de Falhas de Tração, um equipamento projetado para reconhecer a origem de falhas no sistema de tração, agilizando os reparos necessários. Instalado na cabine dos carros motores e aliado a um conjunto de um microcontrolador e de memória, o PANDOA indica ao maquinista e à manutenção a razão de um determinado erro na tração, levando em consideração alguns fatores, como compressores, freios, ATC e portas. O PANDOA é constituído de duas partes: a unidade de processamento e a de indicação. A primeira situa-se no armário principal da cabine de comando. Ela processa toda a informação vinda das linhas de informação que passam pelo trem, informa data e hora e registra o evento em sua memória interna. É também na unidade de processamento que fica a chave de teste de lâmpadas e a saída de comunicação com o computador. Já a segunda unidade, a de indicação, situa-se na parede, atrás do assento do maquinista, e é responsável por indicar à operação e à manutenção a falha ocorrida. A instalação desse recurso possibilitaria, então, a) rápida identificação da origem de uma falha de tração, a partir dos requisitos fundamentais para a tração do trem da série 4400; b) notificação do erro às equipes de operação e de manutenção para agilização do processo de reparos e intervenção necessária; c) diminuição de ocorrências de recolhimento desnecessário de um trem, por falha de tração; d) diminuição dos gastos referentes ao tempo de reparo de uma composição, uma vez que a composição já chegaria ao abrigo com o registro da informação; e) aumento dos índices de confiabilidade, de regularidade, de conforto dos usuários e, sobretudo, da qualidade do serviço prestado pela empresa. 3

3 Introdução Apresentação Quando os trens da série 4400 apresentam avaria de tração, são recolhidos a um abrigo, onde a equipe de manutenção atua conforme o procedimento técnico indicado: verificação das falhas da respectiva composição no livro de ocorrências, identificação e reparo da avaria ocorrida. Os técnicos fazem uso de seu conhecimento para identificar e atuar sobre a falha e, em alguns casos, por não utilizarem os recursos técnicos disponíveis (manuais e diagramas elétricos) na identificação do erro, o tempo utilizado na manutenção acaba sendo excessivo. Muitas vezes, o problema é simples e não requereria o recolhimento da composição - atualmente cada composição dessa série, fora de circulação, diminui em 7,2 % a disponibilidade de trens, gerando um alto custo com despesas de manutenção, além de causar um grande desconforto aos usuários. Ocorre que o trem não dispõe de um equipamento que indique ao maquinista e, posteriormente, à equipe de manutenção a origem da falha. Essa será a função do PANDOA Identificador de Falhas de Tração, um dispositivo capaz de identificar qual a causa de uma falha de tração dos TUE s série 4400 e notificar ao maquinista e à equipe de manutenção o problema. Descrição do Projeto O PANDOA é um tipo de registrador de eventos que mostra falhas do sistema de tração, armazena seu histórico e as indica posteriormente. É constituído por duas unidades: a) unidade de processamento: situada em uma área restrita, dentro do armário principal, na cabine de comando, a que somente a equipe de manutenção tem acesso; é responsável pelo processamento geral do sistema, incluindo as funções de monitoramento, armazenagem e transmissão de dados da falha; b) unidade indicadora: painel luminoso, localizado na parede da cabine de comando, atrás do assento do maquinista, responsável por sinalizar qual a falha detectada no momento. A instalação de um painel que identifica falhas de tração na cabine (figura ) permitiria ao maquinista analisar se a situação realmente requereria a supressão da composição ou se alguma medida poderia ser tomada para evitar o recolhimento do trem. Figura : Cabine do trem da série 4400 equipada com o PANDOA 4

4 A criação da estrutura física é um dos passos fundamentais para a implantação do projeto. Essa estrutura se divide em três elementos principais: Unidade Indicadora, Unidade de Processamento e Giga de Teste. A Unidade Indicadora é um painel luminoso (figura 2) que sinaliza as falhas de tração. É a interface existente entre o maquinista e o sistema. É uma caixa de acrílico (92 x 40 x 57mm), dividida em 8 células, cada qual com 2 lâmpadas de indicação. A Unidade de Processamento é responsável por efetuar o monitoramento das variáveis citadas e a armazenagem das falhas detectadas; emitir a informação para o painel sinalizador e permitir a transferência dos dados para um computador (figura 3). Trata-se de uma caixa de ABS preta (97 x 48 x 55mm) que contém o microcontrolador PIC6F877A, o TC (eal Time Clock) e a interface S232 (permite a troca de dados com o PC). E a Giga de Teste é um painel de simulação das linhas do circuito de tração. Trata-se de uma placa de policarbonato com 9 chaves simples de duas posições, representando o disjuntor e as oito variáveis. Este componente é utilizado apenas para demonstração de funcionamento. (figura 4). Figura 2: Unidade Indicadora Figura 3: Unidade de Processamento Figura 4: Giga de Teste Estrutura do projeto O PANDOA baseia-se em uma lógica comandada por um microcontrolador, que é um dispositivo eletrônico repleto de funções e totalmente programável, ou seja, pode ser manipulado de acordo com as necessidades do projeto. O microcontrolador utilizado foi o PIC6F877A, escolhido por sua grande disponibilidade no mercado, fácil reposição, por atender às necessidades do projeto (em relação ao número de entradas e saídas) e ser de fácil manutenção. O sistema desenvolvido utiliza-se desse benefício, principalmente pelo fato de ser mais viável financeiramente e possuir dimensões reduzidas, se comparado, por exemplo, a um CLP (Controlador Lógico Programável), o que implica diretamente na facilidade da implantação do sistema. Para implementar o sistema, também foi utilizado o TC (elógio de Tempo eal) DS302, um circuito integrado (CI) que permite a contagem de segundos, minutos, horas, dias, meses, anos e dias da semana, bem como seu registro. Fundamentado no circuito de tração, o PANDOA tem uma lógica própria que se utiliza das seguintes variáveis: 5

5 CN: disjuntor Controle de Tração ; CGS: chave de transferência de cabine líder; MMS: botão de reposição do motor de tração; DI: contato do relé de intertravamento de portas; FA: relé de freio aplicado; VH2: contato do relé de corte de tração para velocidade maior que 79,5km/h; DM: contato do relé de homem-morto; ATC: controle automático de trem; CT: verificação de todos os parâmetros. Funcionamento No fluxograma a seguir, pode-se verificar a lógica de funcionamento do projeto, que consiste em examinar se os parâmetros para a tração foram atendidos, e, em caso negativo, indicá-los no painel e registrar o erro na memória do microcontrolador para posterior leitura. (figura 5) INÍCIO a INICIALIZA SISTEMA FA=? GAVA CN=? VH2=? GAVA CGS=? GAVA DM=? GAVA MMS=? GAVA GAVA DI=? ATCU=? GAVA B=? GAVA CT=? GAVA a FIM Figura 5: Fluxograma de funcionamento 6

6 O PANDOA será instalado nas cabines de comando e extrairá os dados necessários das linhas de informação que passam na própria cabine. A tensão de 72 Volts presente na linha de alimentação será rebaixada para 5V e 24V, de maneira a alimentar, respectivamente, a unidade de processamento e os indicadores luminosos. As linhas de informação também serão condicionadas para atender a necessidade do microcontrolador. Na figura 6 pode-se verificar de forma sintetizada e estrutural, toda a dinâmica de funcionamento do PANDOA. Figura 6: Dinâmica de Funcionamento O disjuntor Controle de Tração (CN) indica se o sistema de tração está ativado ou não. Se estiver desligado, o PANDOA não realiza a verificação dos erros. Em funcionamento, um erro será indicado no painel e salvo na memória interna do microcontrolador. Esta memória é do tipo não-volátil, ou seja, mesmo sem alimentação do sistema, os últimos 40 erros estarão salvos para visualização. Um Led localizado na unidade de processamento indica a existência de falhas não verificadas. Através de uma chave, o técnico poderá visualizar somente a última falha ocorrida através do painel indicador. Esta mesma chave permite ao técnico efetuar um teste de funcionamento do painel indicador. Para a leitura de todas as falhas, é necessário conectar um computador à unidade de processamento através de uma conexão serial S232. A interface de visualização das falhas pode ser acessada através de um software de comunicação serial, como por exemplo, o Hyperterminal, presente no sistema operacional Windows. O PANDOA é dotado de uma interface simples com o usuário, implementada no firmware. Nesta interface, o usuário pode visualizar todas as falhas, com data e hora da ocorrência, apagar todo o histórico, ajustar o TC e realizar teste de funcionamento do sistema. A manutenção do dispositivo é muito simples e não necessita de nenhum procedimento preventivo específico, apenas de uma limpeza externa superficial. O processo consistirá basicamente em realizar um teste de lâmpadas, verificar se alguma está queimada para efetuar a substituição. A implantação do PANDOA em uma frota da Série 4400, com 30 composições, custaria aproximadamente $ 7 800,00. 7

7 Custo Total de cada PANDOA - $ 30,00 Custo por TUE 2 $ 260,00 Implantação em Frota 30 $ 7 800,00 Figura 7 - tabela : custos Fonte: levantamento pessoal O projeto original permite implementações posteriores, como aumento na capacidade de armazenamento de dados (histórico de falhas) e conexão via USB. Conclusão Com base em pesquisas realizadas e dados obtidos, podemos chegar à conclusão de que o PANDOA Identificador de Falhas de Tração irá otimizar o processo na supressão de composições, facilitando a operação e a manutenção dos trens. Os benefícios trazidos têm impacto direto na prestação de serviços aos usuários, uma vez que eles contribuem para disponibilidade de trens e oferta de lugares e a diminuição dos headways. ********************* 8