GPS e BrasilSat apoiam o Controle Operacional dos Veículos
Por Jeferson Massinhan

A técnica de posicionamento empregada no processo de licenciamento dos veículos ferroviários da ALL (América Latina Logística do Brasil), com transmissão e recepção de dados via satélite BrasilSat das coordenadas obtidas pelo GPS (Global Positioning System), tem apoiado o controle operacional dos trens. A Navegação Controlada vale-se da geometria fixa que a ferrovia apresenta e consiste em cadastrar um determinado trecho ferroviário a partir de um levantamento cinemático. Este cadastramento fica armazenado no banco de dados Oracle. Assim sendo, todos os sinais enviados pelos veículos para o centro de controle operacional são comparados com o banco de dados pelo programa Trem_Sat de forma a balizar as coordenadas recebidas, transformando-as no quilômetro ferroviário equivalente.

Monitorar os veículos ferroviários nos pontos notáveis da ferrovia, tais como passagens de níveis, pontes e viadutos , ou mesmo localizar as estações ferroviárias nos pátios que permitem cruzamento dos trens, necessitam de uma conversão, ou seja, transformar as coordenadas Latitude e Longitude em marcos quilométricos, pois esta é a linguagem empregada no mundo ferroviário.

Este artigo apresenta a tecnologia empregada no sistema de localização dos veículos ferroviários da ALL para dar apoio ao gerenciamento do licenciamento no tráfego de toda sua malha férrea a partir do CCO (Centro de Controle Operacional), localizado em Curitiba- PR.

A ALL é a empresa vencedora da privatização da malha sul da antiga RFFSA (Rede Ferroviária Federal S/A). Atualmente a média diária transportada fica na ordem de 60 mil toneladas úteis, nos seus aproximadamente 6000 kms de via férrea, envolvendo a movimentação de 337 locomotivas e 10.718 vagões além de veículos ferroviários de apoio.
O CCO é o local onde se executa o controle da movimentação dos veículos ferroviários que circulam nas linhas da ALL do Brasil (estados de São Paulo, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul). O controlador de tráfego é o elemento responsável pelo gerenciamento da condução dos veículos em um determinado trecho.

O licenciamento via satélite oferece ao controlador de tráfego a comodidade de trocar mensagens preestabelecidas com o maquinista ou condutor ferroviário sem o emprego da voz. As mensagens são processadas em um servidor RISC 6000 modelo J50, atualizadas em um banco de dados Oracle e acessadas pelo sistema Trem_Sat que utiliza estações de uma rede de microcomputadores.

Navegação Controlada
Quanto à localização dos veículos, foi necessário desenvolver um projeto que concilia a navegação com o posicionamento cinemático denominado de Navegação Controlada, e que sem maiores investimentos, atende a precisão de 10 a 30 metros quanto ao posicionamento de trens, conforme prescreve a FRA (Federal Railroad Administration) dos Estados Unidos.

O Setor de Tecnologia da UFPR (Universidade Federal do Paraná) através do Centro de Pós Graduação em Ciências Geodésicas, na pessoa dos Professores Dr. Silvio T. De Freitas e Dr. Milton de A. Campos apoiou o desenvolvimento de ferramentas que possibilitassem o cadastramento da via férrea.

A Tecnologia
A navegação pode ser monitorada através de um banco de dados elaborado com um cadastro realizado no trecho a ser gerenciado. Este cadastro originou-se de um pós processamento dos dados coletados no posicionamento cinemático. Com isto cada trecho ferroviário a ser gerenciado deverá ter um cadastramento, o que é viável visto que a ferrovia possui geometria definida e padronizada.

Para a realização do cadastramento das coordenadas do trecho modelo (Curitiba-Rio Branco do Sul), visando a elaboração do banco de dados, foram utilizados dois receptores geodésicos, computador PC para a descarga em tempo real de dados do receptor na estação de referência e um notebook para a estação móvel. Foi adotado como ponto de referência para o levantamento cinemático o ponto designado pela sigla ECC3, localizado junto ao Laboratório de Geodésia no Centro Politécnico da UFPR. Como estação móvel utilizou-se o auto de linha CM 02 (veículo ferroviário), o qual foi devidamente equipado para o trabalho de cadastramento.
A metodologia de elaboração do cadastro foi o levantamento cinemático do trecho onde obteve-se todas as coordenadas da trajetória, bem como foram vinculados os pontos de interesse (passagens de nível, viadutos, marcos quilométricos, pontes, etc.) com as respectivas coordenadas através do registro do tempo GPS. Desta forma constitui-se um banco de dados que através de um programa de localização gerencia os sinais GPS enviados pelos veículos em movimento e os condiciona às suas respectivas posições. Na coleta dos dados, os equipamentos foram configurados para aceitar os sinais de um satélite no mínimo, um ângulo de elevação de 10º e com uma taxa de coleta de dados igual a um segundo. Isso permitiu que, com uma velocidade constante de deslocamento do veículo ferroviário, próximo a 40 km/h, se executasse o cadastro com o registro das coordenadas a cada 11 metros aproximadamente.

Teste De Campo
No trecho modelo onde foram realizados os testes de posicionamento, a precisão alcançada com a técnica de Navegação Controlada se enquadra com os limites necessários na navegação por trens. O tráfego realizado neste trecho é composto por comboios com 40 vagões, o que resulta num comprimento de 800 metros. Esta tecnologia não permite que se tenha o posicionamento para a formação de composições ferroviárias que é preconizada na precisão de um metro, visto que a distância entre as linhas paralelas em um pátio é de 4 m (entrevia). Neste caso, é aconselhado futuramente a utilização da técnica DGPS (Diferential Global Positioning System). A ALL possui pátios exclusivos de formação de trens (Uvaranas, Rio Negro, Iguaçu, Ourinhos, Apucarana, Morretes, Km 5) onde as manobras são gerenciadas pela agência local e não pelo CCO em Curitiba, o que permite que futuramente cada pátio tenha o seu próprio sistema de controle na formação dos trens.

Comunicação Por Satélite
Com a troca de mensagens utilizando o satélite BrasilSat, houve a necessidade de se quebrar o paradigma da antiga comunicação de voz, via linhas físicas ou mesmo via rádio. A comunicação de dados via satélite permite com segurança a troca de textos pré estabelecidos diretamente entre o maquinista e o CCO, dispensando a intermediação que existia do antigo agente de estação. O monitoramento tem toda uma estrutura baseada no licenciamento ferroviário valendo-se de mensagens pré-formatadas nos equipamentos embarcados MCT (Mobile Communications Terminal). Estas mensagens são enviadas para o NMC (Network Management Center), sede da Autotrac em Brasília (DF) e deste para o CCO em Curitiba. Toda esta comunicação é realizada através do satélite BrasilSat gerenciado pela Embratel, e salvo sombras momentâneas devido à trajetória dos equipamentos embarcados, realizada no período médio de 30 segundos.

As mensagens pré-formatadas foram desenvolvidas pela área operacional da ferrovia e são compostas de campos pré consistidos no MCT, que, na emissão do licenciamento, identifica os dados básicos do trem, tais como o prefixo do trem, o maquinista, a estação ou quilômetro da solicitação, etc.

O "software" Trem_Sat foi elaborado pelo Eng. Hernani Sozzi Jr., o qual respaldado pelas normas estabelecidas no regulamento operacional de circulação de trens, oferece de forma segura condições ao controlador de tráfego realizar o seu trabalho, gerenciando em um microcomputador os veículos que deverão circular em um determinado trecho. Na figura , observa-se uma das telas do aplicativo onde é mostrado a posição do veículo de acordo com o marco quilométrico que ele se encontra.

Beneficios Gps / Brasilsat
O Sistema embarcado (OMNISAT) fornece as coordenadas (GPS) que o veículo se encontra a cada troca de mensagens (BrasilSat) entre o controlador de tráfego e o maquinista. Desta forma, pode-se fazer uma análise se o veículo está atrasado ou antecipado, sempre em relação ao deslocamento previsto na programação diária.

Além de uma estrutura mais enxuta no quadro funcional da ALL do Brasil, esta tecnologia trouxe outros benefícios, tais como aumento na segurança operacional visto a redução da ocorrência de falha humana nos licenciamentos, e também possibilitou uma programação de trens mais coerente devido à centralização das decisões no fluxo dos trens no CCO, uma melhor programação no ciclo de vagões e decorrente melhoria no atendimento ao cliente que utiliza do transporte ferroviário.

A ALL já vem realizando testes e observando opções existentes no mercado que ofereçam condições de processamento embarcado, computadores de bordo visando incrementar ao sistema atual o conceito de cerca eletrônica.

Automaticamente o sistema é embarcado e reconhece o seu posicionamento através do GPS, compara suas coordenadas com as coordenadas dos pontos notáveis da linha férrea que foram programados no licenciamento, informando ao CCO via satélite a condição de aproximação, previsão de chegada ou se ultrapassou o ponto previsto, de forma a atuar na frenagem da composição parando o trem sem interferência do maquinista, se assim o controlador de tráfego determinar. Isto só será possível se a base de dados (Latitude e Longitude) estiver coerente com a quilometragem real de campo, que constantemente é comparada com os dados GPS recebidos na locomotiva e enviados ao CCO.

Jeferson Massinhan
 é Engenheiro Operacional (CEFET-PR), Engenheiro Civil (PUC-PR), mestre em Ciências Geodésicas pela UFPR, especialista em Teleinformática e Redes de Computador pelo CEFET-PR. É colaborador da ALL do Brasil como Analista de Informática Sênior. e-mail: jeferson@all-logistica.com / jefer@cwb.matrix.com.br