A nova geração de monitoramento em tempo real

Tecnologia do futuro: Distributed Acoustic Sensing (DAS) transforma cabos de fibra óptica em microfones virtuais. Este método oferece um enorme potencial na área de monitoramento da operação e da infraestrutura de ferrovias.

O interesse em tecnologias baseadas em sensores de fibra óptica teve um aumento enorme nos últimos cinco anos por parte de operadores ferroviários e especialistas em tecnologia de sinalização. A base disso são tecnologias como Fibre Bragg Grating (FBG) e Distributed Acoustic Sensing (DAS). A Frauscher, junto com diferentes fabricantes e operadores, já testou suas possibilidades de uso e sua disponibilidade em condições reais.

Nossos especialistas chegaram a um claro resultado durante a avaliação destes testes: DAS possui o maior potencial para se tornar a tecnologia básica de inúmeras aplicações específicas do segmento ferroviário. A base determinante para esta avaliação foi a experiência de anos na área de tecnologia de sinalização.

Evolução da rede:
fibras de vidro
funcionam tanto
como sensores
quanto como cabos
de comunicação
no rastreamento de
trens do futuro com
DAS. Evolução da rede: fibras de vidro funcionam tanto como sensores quanto como cabos de comunicação no rastreamento de trens do futuro com DAS.

DAS na operação ferroviária: possibilidades e potencial

Levando em consideração as exigências específicas do setor, trens, veículos de manutenção, equipes de manutenção, invasores ou eventos ambientais podem ser detectados com DAS. Isso resulta em possibilidades de aplicação na operação ferroviária, no monitoramento de componentes das vias e dos trens e na segurança da infraestrutura.

Tecnicamente, hoje já é possível monitorar operações e componentes nas vias e ao lado das vias ao longo de 40 quilômetros de distância com apenas uma solução, na forma de uma única unidade de DAS. Para cobrir distâncias maiores, é possível juntar diversas destas unidades em um sistema completo.

Algoritmos inovadores possibilitam a categorização individual de diversos eventos. Com isso, é possível gerar alarmes e relatórios específicos.

Restrições do DAS no segmento ferroviário

O setor ferroviário possui exigências bastante particulares, o que torna indispensável o desenvolvimento das abordagens existentes até agora. Desse modo, surgem novos desafios para as soluções baseadas em DAS, principalmente na área do rastreamento de trens. Resumindo os principais fatores, a utilização do DAS no setor ferroviário possui três restrições:

  • Detecção da via: Atualmente não é possível determinar se uma fonte de som encontra-se sobre ou ao lado da via. Em sistemas de vias com diversas linhas de trilhos paralelas, fica difícil detectar sobre qual via um trem está se deslocando. Isso parece quase impossível em estruturas de vias mais complexas.
  • Precisão: Atualmente não é possível detectar eixos individuais de modo preciso e sem falhas com DAS. Mas isso é um pré-requisito básico para diversas aplicações relevantes à segurança, como, por exemplo, informações sobre a integridade do trem.
  • Cumprimento das normas CENELEC: No desenvolvimento de soluções baseadas em DAS, até agora não se criou nenhuma base para o alcance dos níveis de segurança (SIL) válidos no setor ferroviário. Também é preciso solucionar as restrições existentes com relação à detecção de vias e precisão para atender às exigências CENELEC.

DAS como tecnologia de base para aplicações ferroviárias

No entanto, existem caminhos para vencermos os desafios impostos por essas restrições. Pois soluções inovadoras e a combinação inteligente de diferentes métodos possibilitam o uso de DAS como tecnologia de base para aplicações ferroviárias. Nas próximas páginas desta edição da Ultimate Rail, você verá como a Frauscher consegue isso.

Veja como isso gera possibilidades e benefícios sem precedentes para a indústria ferroviária, e sem a instalação de equipamentos adicionais nas vias. Não há dúvida de que DAS vai revolucionar a operação ferroviária.

Com DAS, um trecho de até
40 quilômetros de comprimento é
monitorado em tempo real através
de um cabo de fibra óptica. Com DAS, um trecho de até 40 quilômetros de comprimento é monitorado em tempo real através de um cabo de fibra óptica.

Como funciona o Distributed Acoustic Sensing (DAS)?

O princípio do Distributed Acoustic Sensing é baseado no comportamento dos cabos de fibra óptica: quando ondas sonoras atingem o cabo, a reflexão de pulsos de laser se altera. Esta alteração pode ser detectada. Com algoritmos especialmente desenvolvidos, é possível transformar as assinaturas medidas em informações valiosas, por exemplo, sobre veículos em movimento, pessoas ou outras atividades, como trabalhos de escavação na via. Graças a estas capacidades técnicas, a utilização de sistemas baseados em DAS já é amplamente disseminada, por exemplo, na indústria petrolífera e de gás, bem como na proteção de fronteiras. Fibras monomodo podem ser convertidas de modo simples e rápido em microfones virtuais com DAS. Para isso, são necessárias intervenções mínimas nas extremidades das fibras. Como os sistemas de vias normalmente já estão equipados com fibra óptica, as aplicações citadas podem ser amplamente implementadas na infraestrutura ferroviária com os recursos existentes.

Microfone virtual: fibras ópticas registram ruídos ambientes
na transmissão de impulsos a laser Microfone virtual: fibras ópticas registram ruídos ambientes na transmissão de impulsos a laser

Martin Rosenberger

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