Análise de confiabilidade de sistemas ferroviários eletroeletrônicos

Abstract

RESUMO

A confiabilidade dos sistemas de medição de velocidade é um aspecto fundamental para a se- gurança e a disponibilidade operacional dos sistemas ferroviários, especialmente em ferrovias

de grande porte e elevada demanda operacional, como a Estrada de Ferro Carajás (EFC). Nesse contexto, o tacômetro desempenha papel essencial no funcionamento do sistema Automatic Train Control (ATC), pois é responsável por fornecer a informação de velocidade utilizada nos processos de controle e proteção do trem. Diante dessa importância, este trabalho tem como

objetivo avaliar a confiabilidade do tacômetro Alstom 40 PPR, equipamento amplamente em- pregado no sistema ATC da EFC, por meio de métodos de Engenharia de Confiabilidade. A

metodologia adotada baseia-se na Análise de Dados de Vida (Life Data Analysis – LDA), uti- lizando a distribuição de Weibull de dois parâmetros, escolhida por sua flexibilidade na mode- lagem de diferentes comportamentos de falha. Para isso, foram utilizados dados históricos de

falhas, tratados estatisticamente tanto no software Orion Compass quanto em uma rotina desen- volvida em Python, utilizando a biblioteca Python Reliability. Essa abordagem permitiu com- parar metodologias distintas, incluindo regressão em Y no Orion e estimativa por máxima ve- rossimilhança na ferramenta em Python, contribuindo para uma análise mais completa do com- portamento do componente. Os resultados obtidos indicaram que a distribuição de Weibull

apresentou boa aderência aos dados analisados nas duas ferramentas. O valor do parâmetro de

forma β superior a 1 caracterizou um comportamento de falha associado ao desgaste progres- sivo do componente ao longo do tempo. As curvas de confiabilidade e de taxa de falha eviden- ciaram um aumento gradual da probabilidade de falha com o avanço do tempo de operação,

comportamento coerente com mecanismos de envelhecimento típicos de componentes eletro- mecânicos submetidos a uso contínuo.

Conclui-se que a metodologia aplicada se mostrou adequada para a avaliação da confiabilidade

do tacômetro Alstom 40 PPR, permitindo uma compreensão mais aprofundada de seu compor- tamento ao longo do ciclo de vida. Os resultados obtidos fornecem subsídios técnicos relevantes

para a definição de estratégias de manutenção, revisão de intervalos de inspeção e tomada de decisão quanto à substituição preventiva do componente. Além disso, a comparação entre o

Orion Compass e o Python Reliability demonstrou a importância do uso combinado de ferra- mentas computacionais distintas, reforçando a consistência dos resultados e contribuindo para

o aumento da confiabilidade operacional do sistema ATC e da ferrovia como um todo. ABSTRACT The reliability of speed measurement systems is a fundamental aspect of safety and operational availability in railway environments, especially in large-scale and high-demand operations such as the Estrada de Ferro Carajás (EFC). In this context, the tachometer plays a key role in the Automatic Train Control (ATC) system, as it provides the speed information used in train protection and control functions. Given its importance, this study aims to evaluate the reliability of the Alstom 40 PPR tachometer, widely used in the EFC ATC system, through Reliability Engineering methods. The adopted methodology is based on Life Data Analysis (LDA), applying the two-parameter Weibull distribution due to its flexibility in modeling different failure behaviors. Historical failure data were analyzed using both the Orion Compass software and a Python-based routine developed with the Python Reliability library. This dual approach enabled the comparison of distinct estimation methods, including Y-regression in Orion and maximum likelihood estimation in Python, resulting in a more comprehensive understanding of the component’s behavior. The results showed that the Weibull distribution presented a good fit in both tools. The shape parameter β greater than 1 indicated a failure pattern associated with progressive wear over time. The reliability and hazard curves revealed a gradual increase in failure probability as operating time advances, consistent with aging mechanisms typical of electromechanical components exposed to continuous use. The study concludes that the methodology adopted is suitable for evaluating the reliability of the Alstom 40 PPR tachometer, allowing a deeper understanding of its life-cycle behavior. The findings provide relevant technical support for defining maintenance strategies, reviewing inspection intervals, and planning preventive replacement. Furthermore, the comparison between Orion Compass and Python Reliability highlights the importance of combining different computational tools to reinforce the consistency of results and contribute to improved operational reliability of the ATC system and the railway as a whole.