Tecnologia do CBTC (Communication Based Train Control), que utiliza blocos móveis e comunicação contínua e bidirecional entre trens e equipamentos de via
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A tecnologia CBTC vem sendo empregada em projetos de novas linhas de metrô e na modernização de sistemas em operação, como o caso dos metrôs de Nova York, Paris, Hong Kong,Londres, Madri, Pequim, Milão, entre outros.
O sistema CBTC permite aumentar a capacidade de transporte até os limites impostos nos projetos de via permanente e dos trens (comprimentos, taxa de aceleração, taxas de frenagem etc), sem a necessidade de acréscimos de equipamentos de via, com balizas instaladas na via.
O presente artigo contém as condições e características do Sistema de Sinalização e Controle (SSC) e do Sistema de Controle Centralizado (SCC) fornecidos pela Dimetronic, que estão sendo implantados na Linha 8-Diamante da CPTM, trecho Júlio Prestes a Itapevi. A Invensys Dimetronic está instalando este sistema também nas linhas 11-Coral e 10-Turquesa. A partir desta edição, a Revista Brasil Ferrovia publicará, na íntegra, a descrição detalhada do sistema de sinalização por CBTC.
A implantação do Sistema de Sinalização como do Sistema de Controle Centralizado, que estão sendo fornecidos, oferecerão a mínima interferência operacional com sistema atualmente em funcionamento, o que permitirá que a implantação dos novos sistemas não prejudique a operação atual. Neste artigo será descrito o novo sistema, as funcionalidades de cada subsistema, assim como as características importantes de cada um, com a finalidade de proporcionar uma visão conceitual ampla.
Características da Linha 8-Diamante
A Linha 8-Diamante possui uma extensão total de 41,6 km e apresenta uma grande densidade de usuários, chegando a transportar 317 mil usuários por dia. Sua importância vital para o transporte público da Região Metropolitana de São Paulo fica cada vez mais comprovada.
Devido à crescente demanda no sistema de transportes sobre trilhos da Região Metropolitana de São Paulo, com foco na região atendida pela Linha 8-Diamante, fica clara a necessidade de aumento da oferta de trens, de forma não somente atender a demanda atual como também se preparar a linha para os aumentos futuros de demanda.
Solução Adotada
Para possibilitar tal fato, foi definida a implantação do Sistema de Sinalização de tecnologia CBTC (Communication Based Train Control ) e de um novo sistema de controle centralizado, para atingir as metas de redução de headway, bem como o aumento da oferta de trens.
Abrangência do Projeto
Em termos globais, o projeto está totalmente dividido em três grandes sistemas:
a) Sistemas de Sinalização de Campo (SSC);
b) Sistemas de Controle Centralizado (SCC);
c) Equipamentos Embarcados.
Os Sistemas de Sinalização de Campo e de Controle Centralizado possuem abrangências diferentes. O primeiro está sendo implantado no trecho entre as estações Júlio Prestes a Itapevi, que corresponde a 35,3 km do total da extensão da linha, enquanto o Sistema de
Controle Centralizado abrange toda a extensão da Linha 8, entre as estações Júlio Prestes e
Amador Bueno.
O novo Sistema de Sinalização de Campo, baseado em CBTC, substituirá
o sistema atualmente em implantação de detecção de trens mediante circuitos de via com tecnologia convencional de blocos fixos existentes na linha. De forma análoga, ocorrerá com o
SCC, ou seja, os sistemas atualmente em operação serão substituídos em sua totalidade pelo novo sistema.
Os trens em operação da série 5000, da Linha 8, receberão os equipamentos do Sistema CBTC, para operarem com este novo conceito de sinalização.
Sistema de Sinalização de Campo (SSC)
A Linha 8 está dividida em 5 domínios definidos (Estações Mestras), sendo quatro na via principal e um para o Pátio de Presidente Altino, com uma via de testes.
Cada domínio é definido pela área de controle de um intertravamento, divididos conforme descrito abaixo:
Domínio 1 - Barra Funda, Domingos de Moraes, compreendendo as Estações Júlio Prestes, Barra Funda, Lapa e Domingos de Moraes;
Domínio 2 - Presidente Altino, formado pelas Estações Imperatriz Leopoldina, Presidente Altino e Osasco;
Domínio 3 - Carapicuíba, formado pelas Estações Comandante Sampaio, Quitaúna, General Miguel Costa , Carapicuíba, Santa Terezinha e Antônio João;
Domínio 4 - Itapevi, compreendendo as Estações Barueri, Jardim Belval, Jardim Silveira, Jandira, Sagrado Coração, Engenheiro Cardoso e Itapevi.
Domínio 5 - Compreende o Pátio de Presidente Altino.
A implantação dos intertravamentos e seus subsistemas ocorrerá numa ordem do centro para o bairro, do sentido de Júlio Prestes a Itapevi, do Domínio 1 para o Domínio 4.
A implantação do sistema de sinalização esta dividida em três etapas:
a) Implementação e comissionamento dos intertravamentos (Westrace e Controladores de objetos);
b) Implementação do CBTC (Block Procesor, TCC);
c) Comissionamento do CBTC.
Os intertravamentos deste novo sistema de sinalização estão sendo implantados por domínios, sendo um domínio por vez.
Esta implantação ocorre de forma a não interferir no funcionamento do sistema de sinalização existente, sendo que os sistemas atuais e o novo estarão ligados a uma interface simples que permitirá a comutação entre eles.
Com esta interface de comutação, será possível comandar os objetos de campo da linha com o intertravamento novo ou com o atual, dependendo da ocasião, bastando uma simples comutação via borneiras. Também possibilitará a execução de testes de campo (sinais e máquinas de chave) a partir do novo sistema de intertravamento e retornar o controle para o sistema atual após os testes noturnos, de forma simplificada.
No domínio, uma vez instalado o intertravamento novo, serão procedidos os testes de objetos de campo durante o período da noite. Nesta etapa, serão
acionados os sinais e máquinas de chaves a partir do
novo intertravamento e verificada a funcionalidade
destes equipamentos.
Nesta fase de testes, vale acrescentar que serão mantidos os códigos de via do ATC atualmente utilizados e a lógica presente no sistema atual responsável por sua geração e seleção estará conectada ao novo intertravamento. Estes códigos também serão testados
a partir do novo intertravamento, durante a noite. Ao final de cada noite de testes de equipamentos de campo e códigos de via, o intertravamento é comutado e a linha é operada comercialmente a partir do sistema atual.
Após esta fase de testes, e sua aprovação, o intertravamento é comissionado, de forma que o respectivo domínio opere com o novo intertravamento que irá controlar os novos sinais, as novas máquinas de chave e selecionará o código de via do ATC, enviando-os à via.
Para viabilizar estes testes, fica definida a implementação de interfaces com os domínios adjacentes e com o Sistema de Transmissão de Dados (STD) existente.
O telecomando da linha, nesta fase, continuará sendo efetuado a partir do CCO do Brás, porém, cada domínio comissionado com o novo intertravamento terá, no CCO, um monitor contendo a videografia do domínio comissionado, de forma que, após comissionado o
Domínio 1, haverá um monitor novo para controle deste domínio e o restante da linha permanecerá controlado pelo CCO. Após o comissionamento do Domínio 2, será agregado ao CCO um monitor com o CTC deste domínio e assim por diante, até que o CCO atual seja totalmente substituído pelo novo.
Após a ocasião do comissionamento total da Linha 8, apenas os trens equipados com CBTC embarcado poderão trafegar na linha.
Ao término da última fase de testes, ocorrerá a desativação dos códigos de via do ATC, sendo validada pela CPTM, com base no desempenho do novo sistema de sinalização de campo - CBTC, ao longo do período de operação assistida.
Intertravamento
O intertravamento a ser utilizado neste sistema é de tecnologia Westrace (acrônimo ao Westinghouse Train Radio Advanced Control Equipament).
O Westrace é um intertravamento eletrônico de segurança fail-safe, com concepção modular, compacto, facilmente programável através de técnicas de sinalização ferroviária, utilizando critérios e símbolos de sinalização amplamente conhecidos, com baixo custo de manutenção e possibilidade de supervisão centralizada, modularidade flexível, capaz de adquirir diversas
configurações.
O Westrace possui fail-safe. Qualquer falha em seu funcionamento é detectada, levando o sistema a uma situação de "Estado Seguro Conhecido", o que garante que nenhuma saída seja ativada incorretamente.
O Westrace é um equipamento consagrado, utilizado em larga escala na Europa e em outras partes do mundo em diversas aplicações e por diversos operadores metroferroviários.
Configurador do Sistema Westrace
Sistema de Configuração (CS)
Esta é a ferramenta através da qual podem ser preparados, verificados e validados os dados que configurarão o Intertravamento Eletrônico (Equipamento Lógico Vital-VLE) de uma instalação específica.
O CS é composto por um computador PC, 2 memórias EPROM, um gravador de memórias e um pacote de programas de geração de dados (GCSS).
Através do sistema de configuração, é possível configurar o software do intertravamento de modo geográfico, através da união de "templates" de elementos (sinais, AMV'S etc.), onde cada template tem intrinsecamente implementadas suas funções lógicas de segurança e funcionalidade, já levando em conta as especificações de operação da linha.
O equipamento de lógica vital (VLE) é o equipamento WESTRACE propriamente dito, formado pelo hardware do Sistema, que inclui os Módulos Vitais, Módulos Não Vitais e todos os elementos auxiliares necessários para o controle seguro da instalação.
Equipamento de Lógica Vital (VLE)
O equipamento de lógica Vital (VLE) é composto dos seguintes módulos:
Módulo Processador, de Diagnóstico e Comunicações (Cartão WNCM);
Módulos de Entradas e Saídas (Cartões VROM,VPIM, VLOM).
Funções do Sistema Westrace
O Westrace é um sistema muito flexível, que pode ser programado em nível de usuário para realizar as funções necessárias em cada aplicação particular e para o cumprimento das normas da CPTM. Esta programação é feita por um Engenheiro de Sinalização através
do Sistema de Configuração (CS) mencionado anteriormente, sem que para isso sejam necessários conhecimentos especiais de programação.
A linguagem de programação disponível é simples e versátil e emula os tradicionais circuitos lógicos de segurança
do travamento, e se foram observadas todas as condições de incompatibilidades impostas nos respectivos quadros de serviços. As funções realizadas pelo Intertravamento Eletrônico
WESTRACE são divididas nos seguintes níveis:
- Lógica do Intertravamento;
- Controle de Equipamentos Externos;
- Diagnóstico e Manutenção.
Aplicação
Corresponde às funções específicas necessárias para uma instalação em particular, assim como as relacionadas com o cumprimento das normas da CPTM, tratando-se do nível de exploração do Intertravamento. Entre as funções típicas, estão as seguintes:
- Comando e supervisão do intertravamento: realizado pelo Painel de Controle. Diálogo e visualização;
- Rotas: Programação, comando automático, comando manual, anulação de mandos;
- Equipamentos de campo. Comando, anulações;
- Gestão de Alarmes.
Lógica do intertravamento
Em geral, todas as funções de segurança relacionadas com as condições de intertravamento são indicadas pelo usuário nas tabelas de rotas. Como funções típicas, podemos citar as seguintes:
- Rotas - preparação, autorização, travamento, anulação automática ou manual, condições de bloqueio, etc.;
- Condições de abertura de sinais de proteção de rotas;
- Incompatibilidades;
- Outros.
Controle de Equipamentos Externos
É correspondente à interface entre o intertravamento e os equipamentos de via, tais como, sinais, máquinas de chave, circuitos de via etc. Este nível é realizado através dos Módulos de Entrada/Saída específicos que ligam o Westrace diretamente aos equipamentos de campo eliminando os tradicionais relés intermediários de conexão.
As capacidades de gestão de elementos exteriores de cada tipo de Módulo estão indicadas mais adiante. Fonte: Brasil TEC
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