O DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO DE UM VEÍCULO AUTÔNOMO INSPETOR DE TRILHOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CENTRO TECNOLÓGICO DE JOINVILLE

CURSO DE ENGENHARIA FERROVIÁRIA E METROVIÁRIA

HENRIQUE DIETRICH OTTONI DE BRITO

DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO DE UM VEÍCULO AUTÔNOMO INSPETOR DE TRILHOS

Joinville

2020

HENRIQUE DIETRICH OTTONI DE BRITO

DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO DE UM VEÍCULO AUTÔNOMO INSPETOR DE TRILHOS

Relatório Final de Atividades do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC) do ciclo 2017/2018.

Orientador: Prof. Régis Kovacs Scalice, Dr. Eng.

Joinville

2020

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RESUMO

Com o avanço tecnológico na área de sistemas autônomos tornou-se possível a criação de sistemas complexos que podem auxiliar em manutenções necessárias tanto em rodovias, ferrovias ou hidrovias. Neste projeto de iniciação científica (PIBIC/CNPQ) será apresentado as fases desenvolvidas do projeto detalhado e montagem de um Veículo Autônomo Inspetor de Trilhos (VAIT) para uso e testes em uma maquete ferroviária com uma escala HO (1:87). O objetivo deste trabalho é testar o sistema de controle do VAIT na maquete para que após realizados os devidos testes o protótipo possa ser construído em uma escala maior e com mais precisão em relação aos sensores utilizados. Junto à montagem do VAIT foi necessário criar uma interface para o usuário, essa interface foi criada por meio da plataforma QT Creator e foi feita em torno do princípio de que precisa ser simples para um melhor entendimento do operador.

Palavras-chave: Veículo Autônomo; Controle; Protótipo;

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO        5

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA        6

3 MATERIAIS E MÉTODOS        8

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO        9

5 CONCLUSÕES        19

6 AVALIAÇÃO DE APRENDIZADO E FORMAÇÃO CIENTÍFICA        19

7 AGRADECIMENTOS        20

REFERÊNCIAS        20

1.  INTRODUÇÃO

Com o recente crescimento de investimento no sistema ferroviário, aliado com o avanço tecnológico na área, é natural que novos meios de otimizar serviços surjam sendo assim, uma das áreas de estudo que mais aumenta é a de veículos autônomos seja para rodovia, ferrovia ou hidrovia. Segundo Agência Brasil (2020), nos próximos 5 ou 6 anos serão investidos no setor ferroviário aproximadamente R$ 30 bilhões em obras com isso, cria-se a esperança de um crescimento maior da malha ferroviária e um aumento na eficiência das operações na mesma.

A utilização de ferrovias normalmente é feita para transportes de longa distância e/ou quantidades elevadas de carga devido a sua maior segurança no trajeto e menor emissão de poluentes comparado com os outros meios de transporte. Como normalmente é feito o transporte de elevadas cargas os esforços mecânicos atuantes sobre a via permanente tendem a gerar mais falhas e assim torna-se necessário a realização de manutenções constantes ao longo da malha ferroviária para que a eficiência do serviço se mantenha alta.

Esse avanço na tecnologia auxiliado com a necessidade de otimizar o sistema de manutenção da via permanente possibilitaram o início da pesquisa em relação ao Veículo Autônomo Inspetor de Trilhos (VAIT). O princípio do VAIT é coletar e processar dados para analisar os tipos de falhas possíveis em um determinado trecho da via permanente. Assim, facilitando o serviço para as empresas operadoras visto que não existe nenhum método de inspeção capaz de identificar todos os tipos de falha simultaneamente.

Este projeto faz parte de um contexto maior, com vistas a uma mudança nos meios de inspeção que pode auxiliar na otimização da manutenção das vias permanentes. Tal projeto objetiva desenvolver um protótipo do VAIT para dar-se início aos testes de implementação dos trabalhos anteriores e, dar continuidade a introdução de conhecimentos gerais relacionados à automação veicular no setor ferroviário. Assim este projeto específico tem por objetivo geral viabilizar a criação de um protótipo do VAIT juntamente com um software que possa controlar e receber dados provenientes do mesmo. Para atingir este propósito, os seguintes objetivos específicos foram estabelecidos: finalizar a elaboração do programa de controle do veículo, auxiliar na concepção e execução da bancada de testes do sistema de controle e realizar e avaliar testes do sistema na mesma.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Como a pesquisa realizada nesse artigo é voltada à área de desenvolvimento de protótipo, foi necessário um estudo sobre processos de desenvolvimento de produto (PDP) para que em todas as ações tomadas houvesse um nível de embasamento teórico por trás.

De acordo com Eppinger et al, 2011 o PDP genérico pode ser dividido em 6 partes sendo elas: planejamento, desenvolvimento de conceito, design de nível de sistema, design detalhado, testes e refinamento e por último o aumento da produção. A fase de planejamento é definida como a fase onde se detecta a oportunidade de criação e também onde se traça o plano de criação para o projeto. A fase de desenvolvimento de conceito é basicamente onde é analisado a necessidade do mercado e onde são gerados novos conceitos para o produto e alguns selecionados para desenvolvimento futuro. A fase do design de nível de sistema é onde normalmente se encontra a arquitetura do sistema, seus componentes e no final um layout geométrico do produto. O design detalhado é onde se encontrará todas especificações das geometrias criadas e dos materiais utilizados também, onde poderá ser encontrado os desenhos técnicos do produto. A fase de testes e refinamento é onde os protótipos serão montados e testados para funcionar igual o projetado e também analisar se atende os requisitos do cliente. A última fase sendo o aumento da produção, ela fica encarregada da montagem do produto de acordo com o que foi projetado e, serve também para treinar a força de trabalho para eliminar qualquer problema restante na produção. Como o processo citado anteriormente é genérico dependendo do produto a ser feito o que é realizado em cada fase pode variar.