Melhorias no Sistema de Sinalização da Linha 3 Vermelha, visando: Aumentar a velocidade média dos trens em dias de chuva e Reduzir o consumo de energia elétrica de tração Autores: Carlos A. de Freitas Timóteo Fábio Tadeu Alves Edivaldo W. Martins
Rede Metropolitana de Transporte de São Paulo
Dados Operacionais da linha 3 Vermelha Extensão da Linha 3 - Vermelha 22 km, sendo 16 km em superfície/elevado Passageiros Transportados/dia útil 1,2 milhões de passageiros Intervalo entre Trens - Headway Pico da Manhã 109 segundos Pico da Tarde 111 segundos 0 Tempo Médio de Viagem Pico da Manhã 38 minutos Pico da Tarde 36 minutos
Dados do Sistema em Dias de Chuva Intervalo entre Trens - Headway Pico da Manhã de 109 s 124 s, aumento médio de 15 s Pico da Tarde de 111 s 122 s, aumento médio de 11 s Tempo Médio de Viagem Pico da Manhã de 38 min 48 min, aumento médio de 10 min Pico da Tarde de 36 min 39 min, aumento médio de 3 min
Aumentar a Velocidade Média dos Trens em Dias de Chuva
Perfil de Parada para as Condições: Via Seca x Chuva 62 km/h Velocidade Máxima de Via Tx. de Frenagem 1,00 m/s 2 Condição de Via Seca 30 km/h 0 km/h 20 m Velocidade Máxima de Via Condição de Chuva 62 km/h Tx. de Frenagem 0,8 m/s2 30 km/h 0 km/h
Características de Desempenho em Dias de Chuva Sob condições de chuva há uma redução do coeficiente de aderência roda trilho (Baixa Aderência) Restrições impostas em condições de Baixa Aderência: - Velocidade do trem é limitada a 71% do valor máximo permitido - Taxa de Aceleração é reduzida de 1,12 m/s 2 para 0,80 m/s 2 - Taxa de Frenagem é reduzida de 1,092 m/s 2 para 0,80 m/s 2
Perfil de Parada Segura em Condição de Chuva Condição de Chuva 44 km/h 62 km/h 21 km/h 30 km/h Tx. de Frenagem = 0,8 m/s 2 0 km/h 20 m
Etapas Desenvolvidas no Projeto 1. Avaliação das condições de projeto, observando: - Velocidades Máximas utilizadas no projeto - Folgas existentes nos perfis de parada segura dos trens - Níveis de Desempenho (ND) entre estações utilizados 2. Simulações de Desempenho e Segurança para as novas condições de projeto 3. Alterações nos Equipamentos de Intertravamento e de Operação Automática de Estação (ATO) 4. Testes de Validação
Premissas Adotadas no Projeto - Os trens devem trafegar nas máximas velocidades permitidas pelo traçado da via - Nos trechos entre estações os trens devem utilizar perfil de velocidade contínuo Aceleração Manutenção de Velocidade Frenagem - Utilizar parâmetros de velocidade, aceleração e frenagem que permitam melhorar o desempenho na situação de chuva e reduzir o consumo de energia
Perfil de Velocidade Antes da Modificação Trecho Bresser Belém Limite Civil de Velocidade 100 km/h 62 62 87 87 87 87 87 87 87 87 87 62 BRE B X23 A BEL BRE C D BEL 62 75 87 87 87 87 87 87 87 87 87 62 62 Limite Civil de Velocidade 100 km/h
Perfil de Velocidade Existente Perfis de Velocidade entre Bresser e Belém 62 44 75 53 87 87 87 87 87 87 87 61 61 61 61 61 61 61 62 62 Veloc. Condição de Chuva Veloc. Via Seca 44 44 BRE Interferência BEL Movimento Trem - Via Seca Movimento Trem - Chuva
Perfil de Velocidade Após a Modificação Trecho Bresser Belém 62 62 87 100 100 100 100 100 100 100 100 87 87 87 87 87 87 87 87 62 BRE B X23 A BEL BRE BEL C D 100 100 100 100 100 100 100 100 62 75 87 87 87 87 87 87 87 87 62 62
Perfil de Velocidade Modificado Perfis de Velocidade entre Bresser e Belém Veloc. Via Seca 100 100 100 100 100 100 100 87 87 87 87 87 87 62 44 BRE 71 71 71 71 71 71 71 Movimento Uniforme Sem Interferência Veloc. Condição Chuva 61 62 62 44 44 BEL Movimento Trem - Via Seca Movimento Trem - Chuva
Ganhos Obtidos no Tempo de Percurso Trecho Via 1 Original Tempo (s) Modificado Ganho Trecho Via 2 Original Tempo (s) Modificado Ganho ITQ ART 117,50 113,00 4,50 GBU PSE 70,50 68,50 2,00 ART PCA 168,00 162,00 6,00 PSE PDS s/ MOD s/ MOD 0,00 PCA VPA s/ MOD s/ MOD 0,00 PDS BAS 83,00 81,00 2,00 VPA VTD 111,50 110,00 1,50 BAS BRE 76,50 72,50 4,00 VTD PEN 103,50 95,50 8,00 BRE BEL 137,00 127,50 9,50 PEN CAR s/ MOD s/ MOD 0,00 BEL TAT 105,00 104,50 0,50 CAR TAT 101,50 95,50 6,00 TAT CAR 102,00 93,50 8,50 TAT BEL 106,50 104,50 2,00 CAR PEN 151,50 150,00 1,50 BEL BRE 135,00 125,00 10,00 PEN VTD 96,00 92,00 4,00 BRE BAS 77,00 75,50 1,50 VTD VPA s/ MOD s/ MOD 0,00 BAS PDS 86,50 83,00 3,50 VPA PCA 125,00 123,00 2,00 PDS PSE 70,00 68,00 2,00 PCA ART 170,50 161,50 9,00 PSE GBU s/ MOD s/ MOD 0,00 ART ITQ 109,00 106,50 2,50 TOTAL 45,00 TOTAL 45,50
Reduzir o Consumo de Energia Elétrica de Tração
Funções do Equipamento de Operação Automática 15 s 1E04T 1E03T 1E02T 1E01T TATUAPÉ 2E04T 2E03T 2E02T 2E01T Comanda a abertura e o fechamento automático das portas do trem Controle do tempo de parada do trem na estação Envio do Nível de Desempenho (ND) a ser seguido até a próxima estação Controle de Destino do trem
Controle de Nível de Desempenho - ND Níveis de Desempenhos (ND) Taxa de Aceleração 00 = 0,55 m/s2 01 = 0,75 m/s2 10 = 1,11 m/s2 11 = Power limit Velocidade Limite 0000 = 47,5 km/h 0001 = 51,0 km/h 0010 = 54,5 km/h 0011 = 58,0 km/h 0100 = 61,5 km/h 0101 = 65,0 km/h 0110 = 68,5 km/h 0111 = 72,0 km/h 1 0 1 0 1 1 1 1 Taxa de Parada Programada 00 = 0,67 m/s2 01 = 0,75 m/s2 10 = 0,85 m/s2 11 = vago 1000 = 75,5 km/h 1001 = 79,0 km/h 1010 = 82,5 km/h 1011 = 86,0 km/h 1100 = 89,5 km/h 1101 = 93,0 km/h 1110 = 96,5 km/h 1111 = 100 km/h ND = 0... Desempenho máximo ND = 3... Atraso de 03 segundos ND = 6... Atraso de 06 segundos ND = 9... Atraso de 09 segundos ND = 12... Atraso de 12 segundos ND = 15... Atraso de 15 segundos ND = 18... Atraso de 18 segundos ND = 21... Atraso de 21 segundos
Combinações do Nível de Desempenho Exemplo de Controle de Nível de Desempenho Veloc. ATP Seco 62 75 87 87 87 87 87 87 87 68,5 68,5 68,5 68,5 68,5 58 58 58 58 58 62 62 BRE Aceleração 1,11 m/s 2 Aceleração 0,75 m/s 2 Aceleração 0,55 m/s 2 Frenagem 0,85 m/s 2 Frenagem 0,75 m/s 2 Aceleração 0,67 m/s 2 BEL
Determinação do Nível de Desempenho Determinação do ND Veloc. ATP 87 87 87 87 87 87 87 75 72 72 82,5 82,5 82,5 72 72 72 72 62 62 62 BRE Aceleração 1,11 m/s 2 BEL Aceleração 0,55 m/s 2 Frenagem 0,75 m/s 2 Tempo de Percurso 116,2 segundos Tempo de Percurso 116,0 segundos
Gráfico do Consumo de Energia em função do ND ND Velocidade Mais Baixa ND Velocidade Mais Alta
Gráfico do Consumo de Energia x Velocidade
Gráfico do Consumo de Energia em função do ND ND Velocidade Mais Baixa ND Velocidade Mais Alta
Resultados Obtidos em Testes Práticos Data Trecho ND Tempo Pot. Acc PP Vel. % Percurso (s) kwh (m/s2) (m/s) (km/h) 13/05/07 PEN2 VTD2 83 94,8 2,31 21,4 1.11 0.67 58.0 13/05/07 PEN2 VTD2 07 94,0 2,94 0.55 0.67 72.0 25/03/07 CAR2 PEN2 A4 143,1 2,45 1.11 0.85 61.5 25/03/07 CAR2 PEN2 08 143,5 2,51 2,3 0.55 0.67 75.5
Resultados
Dados Operacionais 140,0 00:57:36 135,0 00:50:24 130,0 00:43:12 125,0 00:36:00 120,0 00:28:48 Headway TP Realizado 115,0 00:21:36 110,0 00:14:24 105,0 00:07:12 100,0 12/06/06 29/08/06 10/07/06 30/08/06 16/07/07 18/07/07 24/07/07 25/07/07 00:00:00 12/06/06 29/08/06 10/07/06 30/08/06 16/07/07 18/07/07 24/07/07 25/07/07 HEADWAY 129,0 127,0 120,0 116,0 122,0 115,0 125,0 137,0 Tempo Percurso Realizado 00:52:54 00:50:04 00:45:29 00:43:41 00:44:50 00:42:48 00:44:46 00:43:56 Média 00:48:02 00:44:05 Ganho 00:03:57
Dados Operacionais Passageiros Transportados / km de Linha (milhões) kwh Tração / Carro. km 1,6 1,4 1,2 3,4 3,35 1 0,8 0,6 2006 2007 3,3 3,25 2006 2007 0,4 0,2 3,2 0 MAR ABR MAI JUN JUL 3,15 MAR ABR MAI JUN JUL Fonte: OPC/CTE Fonte: OPC/CTE MAR ABR MAI JUN JUL % Passageiros Transportados / km de Linha (milhões) 2006 2007 1,3 1,47 1,17 1,34 1,32 1,46 1,25 1,33 1,26 1,34 6,35 kwh Tração / Carro. km 2006 3,29 3,33 3,36 3,22 3,29 1,03 2007 3,25 3,25 3,32 3,28 3,22
Dados Operacionais Maio 2007 Outubro 2007 DATA Viagens Consumo de Consumo de Energia / Realizadas Energia KWh Viagem Realizada 1/5/2007 532 409.324,68 769,41 2/5/2007 1041 629.579,52 604,78 3/5/2007 1024 624.965,40 610,32 4/5/2007 1030 627.362,28 609,09 7/5/2007 1030 621.479,52 603,38 8/5/2007 1012 603.684,72 596,53 9/5/2007 924 559.808,28 605,85 10/5/2007 1150 642.002,76 558,26 11/5/2007 1240 721.654,20 581,98 14/5/2007 995 580.928,76 583,85 15/5/2007 1029 616.702,68 599,32 16/5/2007 1031 617.339,52 598,78 17/5/2007 1031 614.886,12 596,40 18/5/2007 1027 617.282,28 601,05 21/5/2007 1024 620.381,88 605,84 22/5/2007 1026 598.213,08 583,05 23/5/2007 930 563.090,76 605,47 24/5/2007 1032 635.720,04 616,01 25/5/2007 1021 628.029,36 615,11 28/5/2007 1032 626.567,40 607,14 29/5/2007 1012 610.504,20 603,27 30/5/2007 1008 607.381,20 602,56 31/5/2007 1024 609.436,80 595,15 Média mai/07 out/07 599,24 574,96 Redução 4,22% DATA Viagens Consumo de Consumo de Energia/ Realizadas Energia KWh Viagem Realizada 1/10/07 1121 660.567,24 589,27 2/10/07 1124 652.177,44 580,23 3/10/07 1139 651.337,20 571,85 4/10/07 1140 650.190,24 570,34 5/10/07 1140 656.927,64 576,25 8/10/07 1140 656.752,68 576,10 9/10/07 1141 659.235,24 577,77 10/10/07 1141 659.160,72 577,70 11/10/07 1112 644.353,20 579,45 15/10/07 1135 655.666,56 577,68 16/10/07 1129 651.413,52 576,98 17/10/07 1141 657.453,96 576,21 18/10/07 1108 635.677,20 573,72 19/10/07 1141 646.805,88 566,88 22/10/07 1099 622.818,00 566,71 23/10/07 1089 612.302,76 562,26
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