200 anos de comunicação ferroviária

O dia 27 de setembro marca o 200.º aniversário do transporte ferroviário público. Ao longo de dois séculos, desde a abertura da linha da Stockton & Darlington, a primeira rota comercial do mundo, a comunicação tem sido essencial para a segurança ferroviária. Nesta publicação, vamos analisar como as comunicações ferroviárias evoluíram ao longo do tempo.

1825: homem a cavalo portando uma bandeira

A linha Stockton & Darlington foi inaugurada em 27 de setembro de 1825, transportando carvão em locomotivas a vapor e passageiros em carruagens puxadas por cavalos.
Apenas uma única linha de uso misto foi criada com pontos de passagem regulares para permitir o tráfego em ambos os sentidos e ultrapassagem. Os avisos eram, portanto, essenciais para a segurança. No entanto, o sistema de comunicação mais avançado em uso nos primeiros oito anos da linha era um homem a cavalo que precedia os trens.

1825 to 1839: operação com horários

Em 10 de outubro de 1825, a Stockton & Darlington Railway lançou um cronograma para maximizar o uso da linha de uso misto e minimizar o tempo de espera nos pontos de passagem.
Esse sistema era crucial para a segurança em uma rota de via única. Em 1839, os cronogramas foram lançados em todo o Reino Unido por George Bradshaw. Isso levou à invenção do GMT como forma de padronizar o tempo e, portanto, é um ancestral direto do atual PNT resiliente.

Décadas de 1830 e 1840: “bobbies”

Na década de 1830, ferrovias começaram a ser construídas em todo o mundo. O primeiro serviço de trem a vapor nos EUA, a Baltimore and Ohio Railroad, foi inaugurado em maio de 1830. A South Carolina Canal and Rail Road Company foi inaugurada no mesmo ano.
O maior uso de ferrovias acarretou em maiores riscos. Para evitar colisões, muitas empresas colocavam sinalizadores ao longo da pista, atuando como sinais humanos e transmitindo avisos por meio de bandeiras ou lanternas. No Reino Unido, isso era feito por policiais contratados chamados de “bobbies”.
Este foi o início dos sistemas de sinalização mais formais.

1841: semáforo

Apesar de ter sido inventado em 1792 pelo engenheiro francês Claude Chappe, o semáforo não foi usado nas ferrovias até 1841, com uma versão adaptada por Sir Charles Hutton Gregory do sistema marítimo e militar.
Essa inovação foi a primeira a dar aos maquinistas instruções inequívocas que podiam ser lidas à distância.

Década de 1840: telégrafo

Invenção independente de Samuel Morse e Sir Charles Wheatstone/William Fothergill Cooke em 1837, o telégrafo foi rapidamente adotado por empresas ferroviárias para permitir comunicações quase instantâneas de longa distância entre as cabines de sinalização.
Seu uso automatizou uma parte significativa da sinalização e, pela primeira vez, tornou possível uma confirmação real de que um trecho da via estava livre antes que outro trem pudesse passar. Foi um passo decisivo que ultrapassou as bandeiras e os cronogramas, estabelecendo as bases para os sistemas de sinalização por blocos que viriam a seguir.
Os sinais manuais ainda eram usados juntamente com o telégrafo, com lâmpadas de parafina e filtros coloridos transmitindo instruções claras aos motoristas durante a noite.

Décadas de 1850 e 1860: sinalização por blocos

Com o telégrafo estabelecido, as ferrovias passaram a adotar a sinalização por blocos, dividindo a linha em seções que só podiam conter um trem de cada vez. Os sinalizadores se comunicavam por telégrafo para confirmar quando um trem havia liberado um bloco antes que outro pudesse entrar, automatizando a separação e reduzindo a dependência do julgamento humano. Esse princípio de blocos controlados se tornou o centro da segurança ferroviária, ainda sendo utilizado nos sistemas de gestão de tráfego atuais.

Década de 1870: circuitos de linha

Inventados por William Robinson em 1872, os circuitos de linha usam os próprios trilhos para detectar a presença de um trem. Isso permitia que sinais mudassem automaticamente para vermelho quando uma seção estava ocupada, fornecendo uma confirmação em tempo real e à prova de falhas das posições de um trem. Seu uso marcou o início dos sistemas de controle automatizados.

Década de 1920: sinais elétricos, iluminados e coloridos

Na década de 1920, a sinalização elétrica começou a substituir lâmpadas de óleo e semáforos mecânicos. Os sinais iluminado e coloridos davam aos motoristas instruções claras e instantâneas, visíveis dia e noite.
Ligados a circuitos de linha, esses sinais podem operar automaticamente, reduzindo o erro humano e permitindo que os trens circulem mais próximos uns dos outros com segurança.

Décadas de 1920 e 1930: controle de tráfego centralizado e intertravamento

O controle de tráfego centralizado (CTC) foi usado pela primeira vez nos EUA, com instalações em grande escala na ferrovia central de Nova York, permitindo que um único operador gerenciasse longos trechos de trilhos com segurança. O intertravamento garantia que pontos e sinais só pudessem ser definidos em combinações compatíveis, evitando movimentos conflitantes e reduzindo o erro humano.
Na década de 1930, sistemas semelhantes estavam sendo testados e implantados no Reino Unido em linhas principais movimentadas e também na Europa, no Japão e na Austrália. Esses primeiros controles centralizados e intertravados estabeleceram a base para redes ferroviárias seguras e de alta capacidade que se expandiriam em todo o mundo nas décadas seguintes.

Década de 1950: aviso automático e proteção de trens

Após o acidente ferroviário de Harrow e Wealdstone, no Reino Unido, em 1952, no qual três trens colidiram devido à falha na sinalização e 112 pessoas morreram, sistemas de alerta automáticos começaram a ser implantados. Eles foram lançados nacionalmente no Reino Unido no final da década de 1950 e, em seguida, em todo o mundo.
A tecnologia usou dois ímãs posicionados nos trilhos antes dos sinais (uma linha de base sempre ligada e um alerta comutável para sinalizar perigo) que se comunicavam com a cabine por meio de um sensor de campo magnético no eixo dianteiro, que acionava avisos sonoros e visuais para o motorista.
A falha em reconhecer um alerta resultou na aplicação automática dos freios, adicionando uma proteção crucial contra falhas.

Décadas de 1990 e 2000: GSM-R e ETCS/PTC

O surgimento das tecnologias móveis permitiu que as comunicações ferroviárias migrassem para padrões de comunicação digital, com a versão específica para trilhos do padrão 2G, o GSM-R, implementada juntamente com o Sistema Europeu de Controle Ferroviário (ETCS). Os EUA utilizam o Positive Train Compliance (PTC), exigido pelo governo federal pela primeira vez com a Lei de Melhoria de Segurança Ferroviária de 2008.
O GSM-R fornece conexões de voz e dados seguras e em tempo real entre trens e centros de controle, substituindo os sistemas de rádio analógicos mais antigos, enquanto o ETCS permite a supervisão contínua e na cabine, aplicando limites de velocidade e conformidade de sinal automaticamente. O PTC faz o mesmo com eficácia, só que usa GPS, rádio e computadores integrados em vez de apenas GPS.
Juntos, esses sistemas permitem operações interoperáveis e de alta capacidade entre fronteiras nacionais e reduzem a dependência de sinais à beira da linha, permitindo que os trens operem com segurança em densidades mais altas.

Hoje

O GSM-R é baseado em comunicações 2G e suas abordagens estarão obsoletas até 2030, sendo substituído pelo Sistema Futuro de Comunicação Móvel Ferroviária (FRMCS).
O FRMCS é baseado na tecnologia 5G NR e fornecerá comunicações de alta capacidade e baixa latência para controle avançado de trens, troca de dados em tempo real e sistemas de sinalização digital como o ETCS.
Em dezembro de 2024, um projeto MORANE-2 de € 13,5 milhões (US$ 15,8 milhões) foi lançado para validar o FRMCS, com financiamento da Europe’s Rail (EU-RAIL) e da European Smart Networks and Services Joint Undertakings (SNS JUs). Essa iniciativa envolve um consórcio de operadores ferroviários, gerentes de infraestrutura e fornecedores de tecnologia.A VIAVI está fornecendo ao projeto sistemas de teste e validação líderes do mercado.
O projeto tem como objetivo testar as especificações do FRMCS e demonstrar sua integração com o Sistema Europeu de Gestão de Tráfego Ferroviário (ERTMS), abrindo caminho para sua implantação em toda a Europa.

Tecnologia da VIAVI para ferrovias

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