Inspeções da superestrutura da via férrea são essenciais para o planejamento de sua manutenção, garantindo segurança e continuidade do fluxo de trens. Muitas vezes realizadas por uma pessoa a pé, os registros das inspeções variam de acordo com a subjetividade intrínseca da interpretação humana. Para reduzir essa variabilidade, a MRS Logística está adotando drones para inspecionar linhas e aparelhos de mudança de via (AMV’s). Os resultados são satisfatórios. A coleta padronizada de dados associada a ferramentas de aerofotogrametria aumenta a confiabilidade dos registros, reduz a necessidade de mão de obra, e diminui o risco de acidentes com pessoas na linha férrea. Os próximos passos do projeto visam a melhorar ainda mais a confiabilidade e tempo de processamento dos dados, adotando técnicas de visão computacional e diagnóstico por imagem.
A MRS logística é a operadora da concessão da Malha Sudeste e um grande desafio em função da extensão e quantidade de ativos instalados ao longo dos 1600 km de via é a gestão das inspeções e o diagnóstico da condição dos componentes. A via férrea da MRS apresenta características de implantação específicas em função do traçado centenário que ainda hoje desafia a manutenção, para garantir a segurança operacional dos trens. Aparelho de Mudança de Via (AMV) é composto basicamente por três partes: Chave, parte intermediaria e cruzamento.
A Figura 1. Para garantir a geometria e segurança operacional dos trens em todo o conjunto de componentes que compõem o aparelho de mudança de via, são definidos parâmetros de cotas de salvaguardas na região do cruzamento e livre passagem na região da chave. O monitoramento dos desgastes dos componentes e os parâmetros geométricos são feitos através de ciclos de inspeções em campo.
O modelo do AMV basicamente consiste em uma estrutura de trilho, fixação e dormentes, elementos que compõem a superestrutura, e que são apoiados pelo lastro de pedra britada, que é então assentado acima do sublastro e subleito subsequentemente. Todos os materiais que compõem um aparelho de mudança de via sofrem o processo de degradação natural, ao longo da vida útil determinado pelo fabricante. Esse tempo é reduzido devido as condições adversas nas quais os equipamentos estão instalados, intensidade do tráfego, pelo traçado centenário e até mesmo pelo processo de inspeção realizado, que muitas vezes não reflete a real condição dos componentes e geometria.
O PROBLEMA
As inspeções manuais de AMV’s, realizadas pelos colaboradores, ocorriam em ciclos definidos em função do volume de trens anuais por corredor. Alguns ativos eram inspecionados entre 2 e até 8 vezes no período de um ano e em alguns casos não havia rastreabilidade das intervenções ocorridas e não eram consideradas no momento de inserir os dados no sistema.
Foram analisadas as inspeções de AMV’s realizadas no ano de 2020, 2021 e retiradas seis amostras de cada corredor das últimas inspeções. Constatou-se que as etapas entre a coleta e o lançamento dos dados no sistema apresentavam inconsistências de valores medidos e de criticidade da condição do item inspecionado. Em cada corredor os dados coletados estavam ligados a percepção subjetiva do colaborador que realizava a inspeção e não refletia a condição real do ativo. Uma amostra de AMV foi inspecionado entre 2020 e 2021 seis vezes com intervalos de quatro meses entre as inspeções.
A Figura 2 apresenta a curva de desgaste de dois componentes do cruzamento, a calha do contratrilho e a calha do jacaré. Os dois parâmetros representam os pontos em que o friso da roda de um trem circula e necessitam manter-se abaixo dos valores máximos e mínimos para garantir a segurança operacional. Observe que a calha do contratrilho tem na primeira inspeção a medida de 48mm e, após 4 meses de operação a segunda medição apresentou zero desgaste. Na terceira medição houve desgaste de 3 mm em relação a medição anterior e 1mm de desgaste na quarta medição.
Posteriormente, o mesmo ponto manteve-se sem degaste na quinta e sexta medição. Analisando o parâmetro da calha do cruzamento, verificou-se que entre a primeira e segunda inspeção houve uma variação de -3mm e posteriormente durante três inspeções as medidas manteve-se inalterada e na sexta inspeção ocorreu uma nova variação de +3mm. Os valores demostram uma inconsistência na informação coletada e lançada no sistema, não sendo possível utilizar os dados para gerar uma curva de degradação do ativo e consequentemente, intervenção para correção.
Ao longo dos anos as bases geradas pelas inspeções não refletiam a condição real do ativo, sendo necessário desenvolver outro método de coleta de informação padronizada e com nível de detalhes capazes de gerar uma base de dados confiável.
DESCRIÇÃO DO PROJETO
O projeto implantado e em fase contínua de desenvolvimento, consiste em inspecionar componentes de via férrea utilizando o Drone para coleta detalhada de dados, processar e analisar as imagens através de softwares específicos de aerofotogrametria e eliminar assim a subjetividade da informação, seguindo o fluxo conforme a figura 3. Uma vez definido o problema e a necessidade de implantar novas ferramentas para mitigar desvios no processo, a utilização de Drone para inspeção em via férrea apresentou-se como uma alternativa inovadora a ser desenvolvida, de acordo com a necessidade da MRS logística em função das características da ferrovia.
CAPTURA DE IMAGENS PARA INSPEÇÃO DE AMV
A captura de imagens foi definida após a realização de vários testes de ajustes e calibração dos equipamentos para utilizar todos os recursos oferecidos pelo Drone e a câmera. Obtendo a melhor definição da imagem e riqueza de detalhes dos componentes inspecionados, foi possível coletar através das imagens 83% dos dados da ficha¹ de exame de AMV, Figura 4. Com o processamento de imagens, geração e visualização em modelo 3D, é possível definir medidas das cotas verticais com uma combinação de medição e análises qualitativa dos componentes.
INSPEÇÃO DE AMV ATRAVÉS DA IMAGEM PROCESSADAS
Com a imagem em modelo 3D, tomando por base a medida conhecida, inicia-se as medições de todos os parâmetros definidos na ficha de inspeção, conforme Figura 5, e as medidas são extraídas na região da agulha, grade intermediária e cruzamento. A detecção de defeitos no AMV, pelas imagens processadas, segue o mesmo padrão utilizado pela equipe em campo, ou seja, é observado nas imagens os componentes individualmente, conforme Figura 6 a), e sua condição referente a desgastes, vida útil e, comportamento em função do tráfego ou manutenção realizada. Essa forma de inspeção por imagem apresenta vantagens em relação a inspeção de campo é verificar a condição do AMV implantado em relação ao projeto original. Conforme Figura 6b, é possível verificar como está a condição do AMV implantado, em relação ao projeto original e quais são os desvios que podem comprometer a aceleração de desgaste dos componentes ou o funcionamento do sistema de movimentação das chaves ou até mesmo inscrição dos rodeiros no AMV. Todo o processo de inspeção das imagens do AMV segue os itens listado na ficha de exame. Ao final é gerado uma lista automática de materiais, defeitos e medidas identificadas durante a análise da imagem. É gerada uma tabela que é exportada para o Excel, conforme Figura 7.
RESOLUÇÃO
Os dados extraídos das imagens levantadas na inspeção por Drone na via férrea correspondem a 83% das informações necessárias para o diagnóstico da condição do aparelho de mudança de via , de forma padronizada. Com a implantação do processo de inspeção com Drone em linha férrea, foi possível rever o ciclo de inspeção de AMV na MRS Logística com redução de 35% nos números de inspeções realizada anualmente.
Assim, configuram-se 03 inspeções anuais em cada ativo em linha principal, sendo duas realizada por equipe de campo e uma inspeção com levantamento por Drone. O desenvolvimento contínuo da inspeção por imagem já está em andamento na segunda fase que é inserir a visão computacional no processo de inspeção por imagens e automatizar o processo com a divisão em grupos, subgrupos e itens de maior interesse.
REFERÊNCIAS (1) MRS Logística – FOR-ENG-0018 – Ficha de exame de AMV (2) MRS Logística – RTE-ENG-0480 – Processo é Análise de imagens de inspeção em AMV’s.
Autor: Ronaldo da Silva Nogueira – MRS Logísticas S.A – Gerencia de
Engenharia – Estratégia Malha
