[pt] Os sistemas metroviários desempenham um importante papel no transporte de passageiros nos grandes centros urbanos por sua alta capacidade de transporte, seu baixo índice poluente e por serem relativamente livres de congestionamentos. O headway - intervalo entre os trens – é uma importante variável no planejamento do serviço pois influencia na capacidade oferecida e no custo de operação. Este trabalho desenvolve um modelo de simulação de eventos discretos aplicado na análise da estrutura, capacidade e funcionamento da Linha 4 do sistema metroviário do Rio de Janeiro, sendo realizados experimentos com diferentes tempos de headway de forma a medir e avaliar o desempenho do sistema no atendimento à demanda prevista. Desenvolve-se um modelo de programação linear inteira mista (MIP) com o objetivo de encontrar valores ótimos de headway para a sua operação. Os modelos consideram as restrições de capacidade dos trens, tempos de deslocamento e a demanda dinâmica dos passageiros em cada estação. São utilizados dados do Estudo de Demanda para a Linha 4 (FGV, 2011) com a previsão de demanda para o período de pico da manhã do ano de 2016. O trabalho permite concluir que o dimensionamento da capacidade da Linha 4 do metrô atende com eficiência a demanda projetada para o ano de 2016 e que os modelos de simulação e otimização desenvolvidos podem ser adaptados e utilizados no apoio ao planejamento e operação de outros sistemas metroviários. / [en] Subway systems play an important role in passenger transportation in large urban centers due to their high transport capacity, low pollutant content and for being relatively free of traffic congestion. The headway - intervals between trains – is an important variable in service planning because it influences the capacity offered and cost of operation. This work develops a discrete event simulation model applied in the analysis of the structure, capacity and operation of Line 4 of the Rio de Janeiro subway system. Experiments with different headway times are performed in order to measure and evaluate the system performance in meeting the forecasted demand. A mixed integer linear programming model (MIP) is developed in order to find optimal headway values for its operation. The models consider the train capacity constraints, travel times contrainsts and the dynamic passenger demand at each station. Data from the Demand Study for Line 4 (FGV, 2011) are used with the demand forecast for the morning peak period of 2016. The work allows to conclude that the dimensioning of the capacity of the subway Line 4 efficiently meets the projected demand for the year 2016 and that the simulation and optimization models developed can be adapted and used to support the planning and operation of other metro systems.