Sistema de proteção deslizante de 4 rodas SIL: mito ou realidade?

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No transporte ferroviário, os sistemas de proteção contra deslizamento de rodas (WSP) gerenciam o delicado problema de adesão entre rodas e trilhos. Em situações secas, a adesão entre a roda de aço e o trilho de aço já é baixa por natureza. Essa aderência disponível representa o limite físico do desempenho de frenagem do trem. Fatores externos como chuva, gelo, folhas caídas, poluição ou contaminação com óleo ou graxa podem reduzir ainda mais a adesão disponível. Por esse motivo, os fornecedores de freios ferroviários desenvolvem, há muitos anos, sistemas de proteção contra deslizamento de rodas. Esses sistemas monitoram a velocidade de rotação dos quatro eixos do veículo em tempo real, calculando a velocidade média do veículo e a variação da velocidade de rotação do eixo. Cada vez que o sistema detecta o deslizamento de um eixo, a proteção contra deslizamento da roda ajusta a pressão no (s) cilindro (s) de freio correspondente (s) para garantir que o eixo não trave, evitando o risco de uma roda furada, um possível problema de segurança nas operações do trem. O sistema garante que cada eixo use a aderência disponível para gerar força de frenagem.

No cenário acima, existe o risco de um ou mais eixos permanecerem no estado de liberação do freio se houver alguma falha no controle de proteção contra deslizamento da roda ou se a aderência for muito baixa. Obviamente, soltar o freio não é seguro. É por isso que todos os sistemas de proteção contra deslizamento de rodas incluem uma função de vigilância independente (WD) que reaplica todo o esforço de frenagem se a liberação do freio comandada pela proteção contra deslizamento da roda for maior do que um tempo definido (geralmente 10 segundos). Em última análise, isso significa que é preferível acionar o freio e correr o risco de deslizamento total do eixo do que não frear.

Essa função de vigilância é fundamental para garantir a segurança nos sistemas tradicionais de proteção contra deslizamentos de rodas. O watchdog é um dispositivo de hardware independente que deixa a função WSP desativada após ser acionada.

Na realidade, a primeira geração de sistemas WSP evitou o deslizamento do eixo ao liberar totalmente o esforço de frenagem quando o deslizamento foi detectado. A desvantagem desse tipo de sistema era um aumento dramático da distância de frenagem na aderência degradada.

A segunda geração de sistemas WSP (introduzida nos anos 90) é capaz de gerenciar totalmente o deslizamento de cada eixo, permitindo o melhor uso da aderência disponível. Graças a isso, a distância de frenagem em aderência degradada é bastante reduzida, contribuindo para uma maior segurança na operação do trem.

Ainda assim, alguns operadores gostariam de ver um maior nível de segurança para o sistema de proteção contra deslizamento de rodas, especialmente quando usado no freio de emergência.

Quando desenvolvemos nossa família integrada de controle de freio Metroflexx e Regioflexx, usamos arquitetura eletrônica dupla. Uma unidade de Nível de Integridade de Segurança 2 (SIL 2) executa a função usual de Unidade de Controle de Freio (BCU) e uma unidade SIL 4 — com hardware e software SIL 4 — executa funções de monitoramento e redundância. Essa arquitetura eletrônica específica criou novas oportunidades para reforçar a segurança do sistema de proteção contra deslizamento de rodas:

• Uma função de monitoramento SIL 4 que monitora continuamente a proteção contra deslizamento da roda, verificando o comportamento de cada eixo (velocidade, desaceleração, etc.) e gerencia o esforço de frenagem para obter a desaceleração ideal com a aderência disponível em tempo real.
• Uma função de vigilância totalmente certificada pela SIL 4. A função tradicional de vigilância permanece ativa, mas o monitoramento do WSP impede sua ativação por meio de um controle rápido e altamente preciso. Portanto, o monitoramento do WSP reduz significativamente o risco de bloqueio do eixo/encolhimento da roda em condições de adesão muito baixa, melhorando a segurança e a disponibilidade do trem.
• Uma função integrada de monitoramento de rotação de rodas (WRM) SIL4 para aplicações de altíssima velocidade está disponível, permitindo uma simplificação massiva do sistema tanto para o construtor do carro (custo inicial) quanto para o operador (custo de manutenção).

A reação do mercado ao reforço da segurança e do desempenho dos sistemas de proteção contra deslizamento de rodas foi tão positiva que decidimos oferecer a mesma tecnologia em sistemas de frenagem tradicionais, usando BCUs e pneumáticos separados. Desenvolvemos a placa SIL 4 Wise ™ para ser integrada à nossa tradicional unidade de controle de freio (BCU) Gemini II. O Wise ™ é uma solução de hardware e software SIL 4 totalmente independente e dedicada que usa sua própria fonte de alimentação.

Quando equipado com o Wise ™, seu trem pode usar proteção contra deslizamento de roda durante a frenagem de emergência sem qualquer preocupação de segurança, graças à função de vigilância SIL 4. A função de monitoramento de proteção contra deslizamento de 4 rodas SIL pode tornar seu trem muito mais resistente em condições de adesão muito baixa. Além disso, o custo de manutenção pode ser bastante reduzido devido ao melhor gerenciamento de energia na energia do ponto de contato roda/trilho.

Então, voltando à pergunta inicial sobre a proteção contra deslizamento de 4 rodas SIL: mito ou realidade? Certamente continuará sendo um mito para a maioria dos participantes do mercado por enquanto. Mas para a Wabtec e nossos eletrônicos Wise ™, isso já é uma realidade, com design e benefícios comprovados.

Procurando mais informações sobre os sistemas de proteção contra deslizamento de 4 rodas SIL e a eletrônica Wise ™? Entre em contato conosco em: brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com