FERROVIAS 4.0: Introdução da tecnologia para monitoramento das vias férreas

Resumo

A ferrovia é um meio terrestre de transporte em que seus veículos utilizam as vias férreas para se locomover e que vem se transformando com o rápido avanço da tecnologia nos últimos anos. A evolução do sistema ferroviário passou pelo uso do mecanismo de carris, desenvolvido na Grécia Antiga, que eram movimentados por tração animal e humana e, posteriormente, pela inserção do motor a vapor em seu sistema locomotor, no início do Século XIX, na Inglaterra. Atualmente, utiliza-se o mecanismo de tração por eletricidade nas vias férreas, o que constitui um avanço extraordinário do sistema ferroviário. Nessa perspectiva sobre o sistema ferroviário, sua evolução ocorre com os avanços técnicos e científicos para que sejam garantidas a eficiência e a segurança no sistema. Portanto, Ferrovias 4.0 refere-se à integração de tecnologias avançadas da Indústria 4.0, como Internet das Coisas (IoT), big data, inteligência artificial (IA) e sistemas ciberfísicos no setor ferroviário. Objetivo: Este trabalho tem como objetivo realizar uma revisão bibliográfica sobre as técnicas inteligentes da Ferrovia 4.0 empregadas na via férrea visando garantir a melhoria de aspectos cruciais como a eficiência operacional, a segurança, a manutenção preditiva e a experiência do usuário. Metodologia: A análise da implementação de Ferrovias 4.0, baseou-se na revisão sistemática da literatura e casos de aplicação em diferentes regiões. Utilizou-se dados secundários de relatórios de indústria, publicações acadêmicas e entrevistas com especialistas do setor. A análise qualitativa focou nas tecnologias mais relevantes e em suas aplicações práticas, enquanto a análise quantitativa avaliou métricas de desempenho e impactos econômicos. Resultados: Em se tratando da implementação de sensores e dispositivos conectados para monitoramento em tempo real das condições dos trilhos, trens e infraestrutura os estudos de SINGH et al. (2022) destacam que a IoT melhora a manutenção e a gestão de ativos ferroviários. A utilização de grandes volumes de dados para otimizar rotas, prever falhas e melhorar a gestão do tráfego estão incluídos nos estudos de THADURI et al. (2015), os quais exploram como a análise de dados pode prever padrões de demanda e ajustar os serviços ferroviários de forma dinâmica. As aplicações de IA para otimização da operação de trens, como o uso de algoritmos para controlar a velocidade e a trajetória dos trens foram abordados em artigos que demonstram como IA pode prever falhas e melhorar a eficiência energética. Além da integração de sistemas físicos e digitais para monitoramento e controle em tempo real, os benefícios com a implementação de tecnologias 4.0  estão associados a redução de custos operacionais e ao aumento da capacidade de transporte, resultando em ganhos significativos em termos de eficiência e redução de custos financeiros. As pesquisas desenvolvidas demonstram como as tecnologias avançadas aumentam a segurança operacional ao tornar mais rápida e precisa a detecção de falhas e acidentes. As melhorias na experiência do passageiro, como sistemas de informação em tempo real e otimização de horários constituem desafios a serem enfrentados, levando-se em conta a necessidade de altos investimentos iniciais para modernização e a integração das novas tecnologias, bem como os riscos associados à segurança de dados e sistemas. Diversos estudos abordam as questões de cibersegurança e as medidas necessárias para proteger os sistemas ferroviários quando da integração de novas tecnologias com sistemas existentes. Conclusão: Os resultados indicam que as Ferrovias 4.0 oferecem vantagens substanciais, incluindo maior eficiência, redução de custos e melhor segurança. No entanto, a implementação enfrenta desafios significativos, como a necessidade de infraestrutura atualizada, questões regulatórias e resistência à mudança. A discussão explora as implicações desses desafios e a necessidade de políticas e investimentos adequados para apoiar a transição. Também consideramos as perspectivas futuras, incluindo a potencial integração com tecnologias emergentes como inteligência artificial e blockchain.