ARTIGO Ferramenta computacional integradora para identificação de trens e vagões em alarmes de hotbox Robson de Abreu Sirtoli, Carlos Magno Carvalho de Souza*, Jacqueline Ângela Gobbo Sossai Departamento de Operação Logística EFVM, Av. Dante Michelini, 5500 Jardim Camburi, CEP 29090-900, Vitória e Espirito Santo. e-mail: robson.sirtoli@vale.com, carlos.carvalho.souza@vale.com, jacqueline.sossai@vale.com Resumo O sistema de detecção de temperatura elevada em caixas de rolamento ou em rodeiros de vagões, denominados respectivamente hotbox e hotwheel, identifica os trens e vagões em seus alarmes com base em números sequenciais, que não apresentam significado para a equipe de manutenção de vagões. Diante disso, esse trabalho apresenta uma solução que permite identificar o prefixo do trem e do vagão no qual ocorreu o alarme, através do cruzamento de dados entre sistemas computacionais distintos. O uso de um banco de dados integrador como ferramenta permite reduzir custos na identificação de vagões para os sistemas de hotbox e hotwheel, pois não requer investimento adicional em tags ou antenas de leitura. Além disso, os dados coletados permitem o desenvolvimento de outras ferramentas, como o estudo de tendência de falha em sapatas e rolamentos. Palavras-Chaves: Vagões; Melhoria em Truques, Sistema hotbox 1. INTRODUÇÃO O monitoramento das temperaturas das caixas de rolamento e rodeiros de vagões é fundamental para prevenir descarrilamentos e, consequentemente, acidentes ferroviários de grandes proporções. Na Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM), esse monitoramento é feito por um sistema denominado Hotbox / Hotwheel. Os equipamentos que compõe tal sistema estão dispostos ao longo da ferrovia, em locações estrategicamente selecionadas, de modo a realizar a leitura da assinatura infravermelha das caixas de rolamento e rodeiros, conforme ocorre a passagem dos trens. Caso a temperatura lida alcance valores elevados, o sistema Hotbox / Hotwheel emite um alarme e, em alguns casos, envia um sinal para o sistema de sinalização parar imediatamente a circulação do trem. Os operadores da equipe de manutenção de vagões tem acesso às leituras de temperatura através de uma console denominada TrainView, a qual lista os trens com base em uma identificação sequencial que não apresenta relevância para a operação da ferrovia (figura 1). Fig. 1 Parte da tela do Trainview, com trens identificados de forma sequencial
A referida identificação sequencial causa problemas para a equipe de vagões, pois torna dispendioso o processo de identificação do trem, através de seu prefixo de circulação. Caso ocorra um alarme dificulta-se ainda mais a inferência da identificação do vagão onde houve a temperatura elevada, visto que a console Trainview apresenta a contagem de eixos e o número sequencial do vagão (figura 2). 5º passo: através da ocupação do circuito de via rastrear o trem associado àquela ocupação, e 6º passo: com base na identificação do trem pela ocupação de via associa-se seu prefixo à leitura de temperatura realizada e, pela composição do trem, identificar o vagão. 3.2 Materiais Os sistemas computacionais envolvidos na pesquisa e suas características são: Fig. 2 Parte da tela do Trainview, com alarme identificando de forma sequencial Sendo assim, o objetivo desse artigo é descrever o uso de um banco de dados integrador que permite identificar o prefixo do trem e do vagão no qual ocorreu um alarme de temperatura elevada em caixas de rolamento ou em rodas de vagões, por meio do cruzamento de dados entre sistemas computacionais distintos. 2. PROJETO 3.1 Método de pequisa A presente pesquisa classifica-se como exploratória e descritiva, tendo em vista a identificação e a descrição dos processos que contribuem para o fenômeno estudado [1]. Para a realização da mesma adotaram-se procedimentos empíricos, que podem ser resumidos da seguinte forma: 1º passo: identificar o prefixo de trem e sua composição com base nas ocupações de campo; 2º passo: ler no campo a posição real dos vagões no trem e validar a composição de trem recebida; 3º passo: coletar os dados das leituras de temperatura de rodeiros e rolamentos; 4º passo: através da data/hora da leitura de temperatura, encontrar a ocupação do circuito de via correspondente; SGF-EFVM: provém aos operadores do Centro de Controle Operacional (CCO) os recursos necessários para a supervisão e controle da movimentação dos trens e da rede de distribuição de energia elétrica [2]. A interface CCO-Unilog, presente nesse sistema, permite que o CCO receba os planos de circulação e composição dos trens que prestarão serviço [2]. RailBAM: monitora a acústica de rolamentos, sendo projetado para detectar e classificar defeitos nos rolamentos de eixo [3]. Seu processo de captura de dados inclui medições de assinaturas de som emitidas pelos rolamentos, velocidade do trem e diâmetro da roda, além de dados das etiquetas (tags) dos vagões. Hotbox / Hotwheel: previne descarrilamentos através da leitura da assinatura infravermelha de cada rolamento do trem [4]. Provê alarmes apropriados quando temperaturas potencialmente perigosas são detectadas. Tais alarmes são relatados em termos de número do eixo e lado do trem imediatamente após sua passagem pelos equipamentos[5]. 3. RESULTADOS Seguindo o método exploratório, proposto nessa pesquisa, partiu-se para o desenvolvimento de um banco de dados integrador capaz de atender aos passos identificados de forma empírica durante o estudo do problema em questão. A ferramenta proposta pemite processar dados provenientes de três sistemas computacionais
distintos. Além disso, exibe os alarmes de temperatura com identificação de prefixo de trem e vagões, através de uma página web em uma intranet e pelo envio de emails e mensagens SMS para a equipe de manutenção de vagões. Uma representação da solução proposta é apresentada na figura 3, na qual se observam as interações (fluxos de 1 a 5) entre o banco de dados integrador e os demais sistemas. 4) é possível pelo sincronismo de horário existente entre todos os sistemas envolvidos, o que permite inferir o trem que deve ser associado tanto à leitura de temperatura quanto à leitura das tags. Uma vez realizado o processamento, a ferramenta disponibiliza os dados através de três formas distintas (fluxo 5): uma página web em uma intranet, emails e mensagens SMS. A página web (figura 4) já apresenta à equipe de manutenção de vagões as temperaturas lidas com o prefixo do trem associado. Fig. 3 Representação da solução proposta A integração de dados inicia-se com o recebimento das ocupações dos trens por parte do sistema SGF-EFVM (fluxo 1). Esse sistema informa a posição do trem em termos de circuitos de via, data e hora de sua ocupação, bem como seu prefixo e sua composição. A ferramenta de integração armazena localmente esse dados, de forma a não modificar ou interagir diretamente com a base de dados original do sistema SGF-EFVM. A fim de validar a composição do trem através da leitura das tags existentes nos vagões, realiza-se a leitura dos dados coletados pelo sistema RailBAM. Tais leituras indicam o prefixo do vagão e sua posição no trem e, uma vez coletadas, são armazenadas no banco de dados integrador (fluxo 2). Conforme os trens circulam pela ferrovia, os mesmos passam por locais com equipamentos do sistema Hotbox / Hotwheel que realizam a leitura da temperatura das rodas e caixas de rolamento dos vagões. Essas leituras são coletadas pela ferramenta de integração a partir de arquivos em formato binário e passam a ser armazenadas no banco de dados integrador (fluxo 3). Cabe ao banco de dados integrador realizar o cruzamento dos dados coletados, unindo as leituras de temperatura com a composição do trem e seu prefixo. Este processamento (fluxo Fig. 4 Página web de leituras de hotbox/hotwheel com prefixos associados Essa página lista todas os trens lidos pelos sensores de hotbox / hotwheel nas últimas 12 horas, em ordem cronológica descendente. Trens que apresentam alarmes são exibidos na parte superior da listagem com uma indicação vermelha ao lado. Caso seja clicado o indicativo de alarme (letra A na primeira coluna) abre-se uma nova página com os dados relativos ao alarme, já identificando o vagão pelo seu nome, além do eixo relativo ao vagão (e não o da composição), conforme apresentado na figura 5.
Além da página web, para leituras que apresentam valores significativos de temperatura, enviam-se emails e mensagens SMS para a equipe de manutenção de vagões, conforme apresentado na figura 8. Fig. 5 Página web com alarme de temperatura que exibe nome do vagão e eixo relativo A página web também lista todos os vagões do trem exibindo as temperaturas de cada eixo, mantendo o destaque para os eixos que possuam valores de alerta (figura 6). Fig. 8 Email com alarme de temperatura que exibe prefixo do trem, nome e eixo do vagão Fig. 6 Página web com lista de todos os vagões do trem, com ênfase para eixo com alarme Outra forma de visualização permitida pela página web é a exibição de um gráfico de linhas que apresenta as leituras de temperatura de roda e caixa de rolamento de cada eixo do trem (figura 7). Fig. 7 Página web com exibição de gráfico de temperatura O envio de emails e mensagens SMS ocorre imediatamente após a passagem do trem e permite que a equipe de manutenção de vagões atue com maior agilidade. Outro benefício relacionado ao recebimento de mensagens SMS é permitir que a equipe de vagões atue nas situações de alarme mesmo quando afastada do posto de trabalho. Após a implantação da ferramenta observaram-se alguns benefícios inerentes à identificação dos prefixos de trens e vagões nos alarmes: Maior clareza nos alarmes gerados; Maior agilidade no atendimento pela equipe de vagões à situações de atenção ou alarme; Facilidade de acesso aos dados por meio da página web; Além dos referidos benefícios diretos pode-se inferir os seguintes benefícios indiretos: Aumento da segurança operacional: pela redução no tempo de exposição dos maquinistas para identificar o eixo com alarme caso seja necessário confirmar visualmente a temperatura elevada, uma vez que não se torna
necessária a contagem individual dos eixos; Melhoria na comunicação entre as equipes de manutenção de vagões e operação; Dispensa do uso de pontos adicionais com antenas para leitura das tags. Desenvolvimento interno permitindo redução de investimento em programas fornecidos por terceiros e maior entendimento dos sistemas pela equipe de Automação. 4. CONCLUSÃO Os resultados obtidos nesse trabalho permitem o desenvolvimento de sistemas que realizam a análise de tendência de temperatura dos rolamentos, viabilizando a manutenção preditiva dos vagões. Tais sistemas permitem a continuidade de estudos correlatos ao tema pela equipe de Automação. 5. AGRADECIMENTOS Os autores dessa trabalho gostariam de agradecer as gerências de telecomunicações e sinalização (GASEG) e de vagões (GAVAG) pela confiança no desenvolvimento do sistema ora apresentado pela equipe de Automação. 6. REFERÊNCIAS [1] GIL, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. 4 ed. São Paulo: Atlas, 2002. 175 p. [2] ETE.03-011514500-05 - Especificação de Interfaces de EFVM. 99 f. Novembro, 2011. [3] Vipac Engineers & Scientists Ltd. EFVM Getting Started CVRD-EFVM RailBAM 2nd System - Document No. 51R-06-0012-UMA-383606-0. Janeiro, 2008. [4] Progress Rail, INC. Micro Hot Bearing Detector. August, 2011. Disponível em: < http://www.progressrail.com/docs/micro-h ot-bearing-detector.pdf>. Acesso em 26 jul.2013. [5] Harmon Industries, INC. Digital hot wheel detective SOM-97-10-15 for use with SERVO SYSTEM 9000 HBD. 210 f. November, 1997.