A Universidade de Lucerna quer revolucionar o transporte ferroviário de mercadorias

Enviar dados através de cabos de eletricidade: Pesquisadores da HSLU tornaram este método utilizável para a ligação de comboios de mercadorias. Com isso, o transporte de mercadorias por ferrovia deve se tornar mais rápido e seguro. No momento, um teste piloto está em andamento, que está recebendo atenção em toda a Europa.

(Lucerna/Wildegg) Segunda-feira de manhã no cantão de Aargau. Os convidados no buffet da estação de Wildegg não suspeitam que, diante da janela, acaba de passar um comboio futurista. Pois à primeira vista, é um comboio de mercadorias discreto. Não se percebe que ele desperta interesse entre especialistas em toda a Europa. No primeiro vagão, o logotipo “DAC+” brilha em destaque. A composição do comboio rola lentamente para uma linha de estacionamento, diretamente ao lado da imponente área industrial do fabricante de materiais de construção Jura Cement. Aqui, uma equipe de pesquisa internacional pretende realizar algumas manobras de teste com o comboio, pois os seis vagões estão equipados com um novo sistema de acoplamento que pode revolucionar o transporte ferroviário de mercadorias.

Acoplamento digital em vez de tecnologia antiga

Tecnicamente, o transporte ferroviário de mercadorias não se desenvolveu muito nos últimos cem anos. Até hoje, os processos de trabalho são em grande parte manuais. O acoplamento dos vagões de mercadorias é um trabalho físico pesado que ocorre ao ar livre, independentemente do tempo. E não é só isso: antes de cada partida de um comboio de mercadorias, um ou dois funcionários devem verificar manualmente cada freio, pois não há um sistema de informação digital. Dependendo do comprimento do comboio, isso implica uma longa caminhada. Do ponto de vista empresarial, isso custa tempo e dinheiro.

Mas não é apenas na preparação para a viagem que a falta desse sistema de informação se torna uma desvantagem. Também durante a viagem, ele permitiria funções úteis. Por exemplo, hoje não é possível verificar a partir da cabine de comando se o comboio ainda está completo. Portanto, os comboios subsequentes devem manter uma grande distância de segurança, o que afeta todo o tráfego ferroviário. Por isso, estão em andamento esforços em toda a Europa para modernizar o transporte ferroviário de mercadorias. A SBB-Cargo é uma das pioneiras com o “DAC+”. O projeto piloto está em andamento desde fevereiro de 2023. A sigla significa Acoplamento Automático Digital. Este deve estabelecer uma conexão mecânica entre os vagões sem trabalho manual do pessoal de manobra. Ao mesmo tempo, o DAC+ também deve conectar a linha de ar para o sistema de freio a ar comprimido e uma linha de eletricidade; isso também acontece automaticamente.

Projeto nacional com influência em toda a Europa

Simplificando, o acoplamento do futuro consiste em dois componentes básicos: A base é a cabeça de acoplamento maciça, com a qual os vagões são conectados e puxados. Além disso, um acoplamento eletrônico é instalado. Este pode transmitir várias informações sobre o estado dos vagões e dos freios para a cabine de comando do comboio, e no futuro, mais aplicações poderão ser adicionadas. O novo sistema de acoplamento também deve ser projetado de forma que os comboios possam circular transfronteiriços e vagões de diferentes nações possam ser acoplados.

Uma primeira decisão preliminar já foi tomada a nível europeu: Em janeiro de 2021, o “European DAC Delivery Programme” (EDDP) escolheu o tipo da futura cabeça de acoplamento: o chamado sistema Scharfenberg. Para essa decisão política, a SBB Cargo contribuiu significativamente: A empresa desenvolveu, testou e colocou em operação em 2019, como a primeira operadora ferroviária da Europa, a cabeça de acoplamento Scharfenberg durante uma longa fase piloto em conjunto com a empresa de engenharia Voith.

Nos próximos meses, o objetivo é definir a tecnologia para a transmissão de dados a nível europeu. Especialistas do Instituto de Engenharia Elétrica da Universidade de Lucerna tornaram utilizável um método que não requer um cabo próprio para os dados de comunicação, pois eles são enviados através de cabos de eletricidade. “Isso significa: menos cabos, menos pontos de contato e, portanto, também menos superfície de ataque para falhas ou interrupções”, diz Gerd Dietrich, pesquisador da HSLU. A tecnologia já está sendo testada em aviões, e agora deve revolucionar o transporte ferroviário de mercadorias.

A transmissão de dados funciona na curva?

De volta a Wildegg, em Aargau: Os vagões do comboio piloto DAC+ já estão equipados com as novas cabeças de acoplamento DAC. Sobre isso, os protótipos do acoplamento elétrico estão instalados. Os componentes eletrônicos deste acoplamento não são visíveis à primeira vista. Eles estão bem protegidos sob uma membrana plástica preta. Gerd Dietrich, pesquisador da HSLU, levanta brevemente com a mão e explica: “A transmissão de dados via cabos de eletricidade tem a vantagem adicional de ser muito robusta e funcionar sem falhas mesmo com breves interrupções de contato.” Em um comboio de mercadorias, que vibra um pouco durante a viagem e precisa se adaptar ao traçado das curvas, isso é uma grande vantagem.

A nova acoplagem está sendo testada em vários locais na Suíça, bem identificada.

Atualmente, ainda há duas técnicas em disputa na Europa que poderiam servir para a transmissão de dados em comboios de mercadorias. Qual delas eventualmente prevalecerá ainda está em aberto. Atualmente, a técnica de comunicação Power-Line da HSLU está à frente, pois com o outro sistema – chamado Single-Pair Ethernet – há até agora apenas alguns testes de campo provisórios. A transmissão de dados via cabos de eletricidade será testada no comboio piloto DAC+ durante um ano inteiro. Em Wildegg, estão programadas, entre outras coisas, viagens em curvas apertadas, acoplamento automático e verificações automáticas de freios. No entanto, o caminho do protótipo até a introdução no mercado ainda é longo e apresenta enormes desafios. Um vagão de mercadorias vazio pesa 20 toneladas, e durante o processo de acoplamento, esse peso é acelerado a até 12 km/h. Isso resulta em altas forças de carga, sob as quais os contatos devem funcionar de forma confiável.

Otimização de processos e economia de tempo

Ainda assim: A esperança depositada na digitalização do transporte ferroviário de mercadorias é grande. No momento, os operadores ferroviários estão sob pressão devido à escassez aguda de pessoal. Funções de comboio automatizadas poderiam simplificar significativamente os processos de trabalho e contribuir para economias de tempo – desde o desacoplamento controlado remotamente, melhor monitoramento durante a viagem até uma manutenção mais direcionada, uma vez que, devido à qualidade dos dados, o desgaste pode ser determinado.

Há barulhos e estalos. O maquinista Alexander Gyger colocou o motor do comboio piloto em movimento com a ajuda de um controle remoto e lentamente deixou-o avançar sobre dois vagões de mercadorias desacoplados. Um breve sibilo, Gerd Dietrich dá uma olhada no acoplamento. Perfeito. O sistema de freio pneumático se conectou automaticamente, e a transmissão de dados eletrônica também funciona. Em cada um dos seis vagões, a manobra é repetida. Então é hora de partir, pois o comboio ainda precisa realizar os testes em curvas mais longas. O cronograma na Suíça é apertado, os trilhos estão disponíveis apenas por um curto período de tempo.
Enquanto isso, os convidados no buffet da estação saboreiam seu café, cujos grãos talvez sejam entregues no futuro por comboios de mercadorias com acoplamento PLC.

O consórcio internacional que desenvolveu este comboio piloto é composto pela SBB Cargo e pelo centro de competência Intelligent Sensors and Networks da Universidade de Lucerna, pelas empresas Voith, PJM e plc-tec, uma spin-off da HSLU. O ambicioso projeto é apoiado pelo Escritório Federal dos Transportes (BAV).

Fotos: © HSLU