Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reginaldo Isaias Braga.pdf: 1510667 bytes, checksum: 681b1cdce694568db4239625f302fc05 (MD5) Previous issue date: 2004-07-02 / This thesis deals with implementation of a railway control interlocking simulator whose functional requirements can be adaptive, that is, modified, complemented or same redefined, through an approach based on Finite State Machines. Depending on its requirements, a controller of rail traffic can assume simple or critics characteristics in terms of safety or fault tolerance. The modeling based on the Finite State Machine approach provides the conditions for the adaptability of some functional requirements. This characteristic is emphasized better when we used automated tools of definition of state machines, which allow the easy integration with the remaining of the software application. A detailed discussion about safety's considerations in design of mission and safety critical systems is presented. Emphasis is given in the subjects related to the safety software. A methodology and tool (SpecTRM-RL) that implements it, derived of recent researches in safety software, is shown. These considerations are fundamental in the design and requirements analysis in railway s interlocking control systems. These kinds of systems can be classified as mission and safety critical and they are progressively migrating for relay based controllers to microprocessor-based controllers where in the whole or partly safety's requirements are implemented by software. Fault tolerance techniques either in software or hardware are fundamental in the context of this work. A selection of the most usual in systems that demand high reliability was detailed with the goal of emphasizing its potential application in the case study of a railway control-interlocking simulator. / Este trabalho trata da implementação de um simulador de controle de tráfego ferroviário cujos requisitos funcionais possam ser adaptáveis, isto é, modificados, complementados ou mesmo redefinidos, através de uma abordagem baseada em máquinas de estado finitas. Dependendo de seus requisitos, um controlador de tráfego ferroviário pode assumir características simples ou críticas em termos de segurança ou tolerância a falhas. A modelagem baseada na abordagem de máquinas de estado provê as condições para a adaptabilidade de alguns requisitos funcionais. Esta característica é melhor enfatizada quando usamos ferramentas automatizadas de definição de máquinas de estado, que permitem a fácil integração com o restante da aplicação. É apresentada uma discussão detalhada sobre as considerações de segurança que devem ser seguidas em um projeto de missão e segurança crítica, onde é dada ênfase nas questões relacionadas à segurança do software. Uma metodologia e ferramenta (SpecTRM-RL) que a implementa, derivada de pesquisas recentes em software de segurança é mostrada. Estas considerações desempenham um papel fundamental no projeto e análise de requisitos em sistemas de controle metroferroviários. Por serem estes classificados como de missão e segurança críticas e principalmente por estarem migrando gradativamente de dispositivos com lógica de controle baseada em relês para controladores microprocessados onde no todo ou em parte os requisitos de segurança são implementados por software. Também de fundamental importância no contexto deste trabalho são as técnicas de tolerância a falha tanto em hardware como em software. Uma seleção das mais usuais em sistemas que demandam elevada confiabilidade foi detalhada com objetivo de enfatizar a aplicabilidade no estudo de caso de um simulador de intertravamento ferroviário.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / No Brasil, a produÃÃo anual declarada de resÃduos pneumÃticos à da ordem de 40 milhÃes de unidades, estimando um descarte de pelo menos 25 milhÃes de pneus por ano. Segundo estatÃstica da AssociaÃÃo Nacional da IndÃstria de PneumÃticos, 100 milhÃes de pneus inservÃveis estÃo espalhados pelo paÃs em aterros, terrenos baldios, rios e lagos, causando enormes problemas de ordem ambiental. Com a resoluÃÃo 258 do Conselho Nacional do Meio Ambiente, CONAMA, a reciclagem de pneus inservÃveis passou a ser obrigatÃria em 2005, sendo a proporÃÃo desta reciclagem de 120%, ou seja, a cada 4 pneus produzidos ou importados, 5 tem que ser reciclados, contribuindo, assim, para a eliminaÃÃo do passivo ambiental existente. A presente dissertaÃÃo trata de uma anÃlise quÃmica e reolÃgica de ligantes asfÃlticos modificados com borracha de pneu, com o intuito de melhorar o desempenho dos ligantes, quando aplicados nos revestimentos asfÃlticos, bem como minimizar o problema ambiental. Para modificar o ligante asfÃltico foi utilizado o processo Ãmido, sendo verificado o comportamento de diferentes teores de Ãleo aromÃtico (2,5; 4,5 e 6,0%) e a granulometria da borracha de pneu moÃdo (BPM 3) passando na peneira de N 80 (0,180mm) com teor de 20% em peso (p/p). Para efeito de comparaÃÃo foi analisada uma amostra comercial de asfalto-borracha. O estudo das amostras produzidas em laboratÃrio e comercial foi realizado em um reÃmetro de cisalhamento dinÃmico (DSR) e a caracterizaÃÃo quÃmica em um espectrÃmetro na regiÃo do infravermelho (FTIR). O Ãleo aromÃtico influenciou nas propriedades quÃmicas e reolÃgicas do ligante modificado em laboratÃrio, tendo em vista que os espectros na regiÃo do infravermelho apresentaram o aparecimento de novas bandas. A viscosidade diminui com a presenÃa do Ãleo e melhorou a trabalhabilidade do material. A regiÃo de viscoelasticidade linear foi maior para a amostra que continha 4,5 e 6,0% de Ãleo aromÃtico. Nas curvas mestras foi observado que a borracha pode diminuir trincamentos por fadiga em temperaturas intermediÃrias e proporcionaram um comportamento elÃstico superior ao das amostras de ligante asfÃltico puro, bem como a formaÃÃo de um platà que indica uma rede polimÃrica no ligante modificado. Os ligantes modificados produzidos em laboratÃrio apresentaram desempenhos superiores com relaÃÃo à amostra comercial e ligante asfÃltico puro. Pode-se atribuir as diferenÃas Ãs caracterÃsticas como teor de borracha, tipo de ligante asfÃltico puro e diluente utilizado durante a modificaÃÃo do LAB / In Brazil, the annual production of waste tires is in the order of 40 million units, with an estimated tire disposal of at least 25 million units per year. According to statistics of the National Association of Tire Industry, 100 million of useless tires are spread around the country in landfills, vacant land, rivers and lakes, causing enormous environment damage. The recycling of scrap tires has become mandatory since 2005 according to the resolution 258 of the National Council on the Environment (NCE) and the recycling rate must be of 120%, i.e., for every 4 tires produced or imported, 5 have to be recycled, thus contributing to the elimination of existing scrap tires. This dissertation deals with the chemical and rheological analysis of asphalt binder modified with rubber tires in order to improve the performance, when applied to the asphalt coating, and minimize the environmental problem. The wet process was used to modify the binder. It was verified the effect of different levels of aromatic oil (2.5, 4.5 and 6.0%) and the particle size of the incorporated rubber through the sieve passing 80 (0.180mm) containing 20% by weight (w/w). For comparison purposes, it was considered a commercial sample of rubber asphalt. The rheological study of samples produced in laboratory and commercially available was conducted in a dynamic shear rheometer (DSR) and the chemical analysis was performed in an infrared spectrometer with Fourier Transform Infra Red (FTIR). The aromatic oil influenced the chemical and rheological properties of the modified binder produced in the laboratory, since the spectra in the infrared showed the appearance of new bands. Viscosity decreased with the presence of oil and the workability of the material was improved. The region of linear viscoelasticity was higher for the sample that contained 4.5 and 6.0% aromatic oil. The master curves showed that rubber can reduce fatigue in intermediate temperatures and provide a greater elastic response for the modified samples. It was observed a plateau in the  master curves which indicates the formation of a polymer network in the modified binder. The modified binder produced in the laboratory showed a greater performance with respect to the commercial sample and the pure asphalt binder. The differences in the rheological behavior of the samples can be attributed to the rubber content, type of asphalt binder and rubber used during the modification process

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-01-27T18:33:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2015-01-29T18:13:44Z (GMT) / Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-01-30T17:50:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Albirene Aires (albireneufpa@gmail.com) on 2015-02-02T12:06:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-02T12:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de algoritmos para aplicação do método Bridge-Weigh In Motion (B-WIM) para a pesagem em movimento de trens e para a caracterização do tráfego ferroviário, permitindo-se obter informações sobre a velocidade de passagem dos trens, número e espaçamento entre eixos. Os sistemas B-WIM a partir de uma simples instrumentação permitem determinar as cargas por eixo de veículos em movimento, eliminando o efeito dinâmico. Foram implementados os algoritmos para a determinação dos valores referentes a geometria do trem e das cargas, que foi validado a partir de um exemplo teórico, onde se simulou a passagem de um trem de características conhecidas sobre a ponte e as cargas por eixos foram determinadas com 100% de exatidão. Além disso, foi feito um exemplo numérico em elementos finitos, de um viaduto em concreto armado para aplicação do método, onde foi feita a determinação das cargas por eixo para diferentes velocidades de passagem do trem. A fim de reduzir o tempo de processamento nas análises do exemplo numérico, foi desenvolvido um algoritmo para a geração de cargas nodais no modelo numérico que reduziram o tempo de processamento em até 96% quando comparado com a análise de múltiplos passos (“Multi-Step”), que simula automaticamente a passagem do trem sobre a estrutura. Finalmente, o método foi testado em um caso real a partir de monitorações realizadas em um viaduto de concreto armado da Estrada de Ferro Carajás. Apesar de não ter sido possível a determinação das cargas por eixo da locomotiva, foi possível medir precisamente o peso bruto total da locomotiva quando se utilizou o modelo constitutivo de Collins & Mitchell (1991) para o concreto. / This Master’s Thesis presents the development of algorithms for application of Bridge- Weigh In Motion (B-WIM) for weighing moving trains and method for the characterization of rail traffic, allowing up to obtain information about the speed of passage of trains , number and axle spacing. The B-WIM systems from a simple instrumentation for determining the axle loads of moving vehicles, eliminating the dynamic effect. The algorithms for determining the values related the geometry of the train and axle loads were implemented, which was validated from a theoretical example, where we simulated the passage of a train of known characteristics over the bridge and axle loads were determined 100% accuracy. In addition, a numerical example was done in finite element method, of a reinforced concrete viaduct for application of the method, where was determine axle loads for different speeds of train passage. In order to reduce the processing time of the analysis in the numerical example, an algorithm for generating the numerical model nodal loads was implemented that have reduced processing time by 96% compared to the analysis of multi-step, which automatically simulates the passage of the train over the structure. Finally, the method was tested on a real case from monitoring tests realized on a reinforced concrete viaduct in the Carajás Railroad. Although it was not possible to determine the axle load locomotive, it was possible to measure accurately the gross weight of the locomotive when using the constitutive model of Collins and Mitchell (1991) for concrete.

CAPES / Esta dissertação tem como proposta investigar o comportamento dinâmico de uma ponte ferroviária sob cargas móveis por meio do método dos elementos finitos. A análise é feita considerando a interação da via com a ponte e o veículo de forma desacoplada. O modelo do veículo utilizado possui 9 graus de liberdade composto de uma associação de corpos rígidos conectados via sistemas de suspensão. As respostas dinâmicas do veículo são obtidas devido à velocidade e irregularidades da via, que são consideradas como funções senoidais harmônicas e como funções randômicas, estas duas abordagens são comparadas. Em seguida, as forças do veículo são aplicadas através das rodas do veículo no modelo de interação viaestrutura. O comportamento dinâmico do modelo via-estrutura é estudado integrando o trilho, lastro e ponte. Os trilhos são modelados como elementos superiores de pórtico e a ponte como elementos inferiores de pórtico. Os dormentes e o lastro são modelados usando a fundação de Winkler para a translação. O método de Rayleigh é usado para calcular o amortecimento estrutural. As equações de movimento de ambos os sistemas são integradas usando o método de Newmark. A influência das irregularidades da via é analisada. / This master’s thesis aims to investigate the dynamic behavior of a railway bridge under moving loads using the finite element method. The analysis is made considering an uncoupled vehicle-bridge-track interaction. The vehicle studied is a 9 degrees-offreedom model composed of an association of rigid bodies connected via suspension systems. The dynamic responses of the vehicle are obtained due to the speed and tracks irregularities, which are considered as both harmonic sinusoidal functions and randomic functions. After that, the vehicle forces are applied on the railway track-bridge model throw the vehicle wheels. The dynamic behavior of the railway track-bridge model is studied integrating the rail, ballast, and bridge. The rails are modeled as an elastic Euler-Bernoulli upper beam and the bridge as an Euler-Bernoulli lower beam. The sleepers and ballast are modeled using Winkler foundation for translation. The Rayleigh method is used to define structural damping. The equations of motion of both systems are integrated using Newmark’s method. Track irregularities influence are analyzed.

CAPES / Esta dissertação tem como proposta investigar o comportamento dinâmico de uma ponte ferroviária sob cargas móveis por meio do método dos elementos finitos. A análise é feita considerando a interação da via com a ponte e o veículo de forma desacoplada. O modelo do veículo utilizado possui 9 graus de liberdade composto de uma associação de corpos rígidos conectados via sistemas de suspensão. As respostas dinâmicas do veículo são obtidas devido à velocidade e irregularidades da via, que são consideradas como funções senoidais harmônicas e como funções randômicas, estas duas abordagens são comparadas. Em seguida, as forças do veículo são aplicadas através das rodas do veículo no modelo de interação viaestrutura. O comportamento dinâmico do modelo via-estrutura é estudado integrando o trilho, lastro e ponte. Os trilhos são modelados como elementos superiores de pórtico e a ponte como elementos inferiores de pórtico. Os dormentes e o lastro são modelados usando a fundação de Winkler para a translação. O método de Rayleigh é usado para calcular o amortecimento estrutural. As equações de movimento de ambos os sistemas são integradas usando o método de Newmark. A influência das irregularidades da via é analisada. / This master’s thesis aims to investigate the dynamic behavior of a railway bridge under moving loads using the finite element method. The analysis is made considering an uncoupled vehicle-bridge-track interaction. The vehicle studied is a 9 degrees-offreedom model composed of an association of rigid bodies connected via suspension systems. The dynamic responses of the vehicle are obtained due to the speed and tracks irregularities, which are considered as both harmonic sinusoidal functions and randomic functions. After that, the vehicle forces are applied on the railway track-bridge model throw the vehicle wheels. The dynamic behavior of the railway track-bridge model is studied integrating the rail, ballast, and bridge. The rails are modeled as an elastic Euler-Bernoulli upper beam and the bridge as an Euler-Bernoulli lower beam. The sleepers and ballast are modeled using Winkler foundation for translation. The Rayleigh method is used to define structural damping. The equations of motion of both systems are integrated using Newmark’s method. Track irregularities influence are analyzed.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Fatigue cracking is one of the most common distresses in flexible pavements in Brazil and in the world. Fatigue damage in asphalt mixtures originates as a small scale phenomenon. Recently, some authors have used the fine portion of the asphalt mixtures, called Fine Aggregates Matrix (FAM), as an intermediate step to estimate the hot mix asphalt (HMA) behavior. By definition, the FAM is composed of fine aggregates, mineral filler and asphalt binder. There are many volumetric issues of these kind of mixtures. In Brazil, the developed research regarding FAM uses sieve #10 (2.00mm) in the FAM sample preparation, since the #16 sieve (most used in the literature) does not belong to the set of national standardized sieves. Recently, some authors have used the concept of continuum damage mechanics in viscoelastic media in order to quantify the damage during the fatigue testing. In this theory the cracks are considered homogeneous dispersed in the medium, and are represented from internal state variables, determined experimentally. The objective of this study is to evaluate the influence of the variation of one of the FAM constituents, the aggregates, by varying its Maximum Nominal Size (MNS), on damage resistance of these asphalt mixtures. To achieve the objective, Linear Amplitude Sweep (LAS) and time sweep (TS) tests at controlled stress and controlled strain modes of loading were performed on the mixtures and the results were analyzed using the simplified viscoelastic continuum damage (S-VECD) methodology creating C vs S curves. Through the results and a failure criterion based on energy, cyclic tests can be simulated at different loading conditions for WÃhlerâs curves construction. The FAM dynamic moduli obtained are very similar to the frequency used to induce damage. However, for lower frequency, the intermediate FAM presented lower stiffness value. It was concluded that FAM with different MNS present very distinct damage performance, and the decrease in the MNS results in an increase in the mixture damage performance for low strain amplitudes. Also, the LAS testing protocol does not allow failure prediction due to the absence of failure in this type of test for FAM. / O Trincamento por fadiga à um dos problemas mais comuns em pavimentos flexÃveis no Brasil e no mundo. Danos por fadiga em misturas asfÃlticas se origina como um fenÃmeno de pequena escala. Recentemente, alguns autores tÃm utilizado a porÃÃo fina das misturas asfÃlticas, chamado Matriz de Agregados Finos (MAF), como um passo intermediÃrio para estimar o comportamento do Concreto AsfÃltico (CA). Por definiÃÃo, a MAF à composta de agregados finos, fÃler mineral e ligante asfÃltico. Hà muitas questÃes volumÃtricas neste tipo de mistura. No Brasil, a pesquisa desenvolvida sobre MAF usa peneira #10 (2,00mm) na preparaÃÃo de amostras, uma vez que a peneira #16 (mais utilizado na literatura) nÃo pertence ao conjunto de peneiras normatizadas nacionalmente. Recentemente, alguns autores tÃm utilizado o conceito de mecÃnica do dano contÃnuo em meios viscoelÃsticos, a fim de quantificar o dano durante o ensaio de fadiga. Nesta teoria as trincas sÃo consideradas homogÃneas dispersa no meio, e sÃo representados como variÃveis ​internas ​de estado determinadas experimentalmente. O objetivo deste estudo à avaliar a influÃncia da variaÃÃo de um dos constituintes da MAF, os agregados, variando seu tamanho mÃxima nominal (TMN), na resistÃncia ao dano destas misturas asfÃlticas. Para alcanÃar o objetivo, ensaios de Linear Amplitude Sweep (LAS) e Time Sweep (TS) à tensÃo controlada e à deformaÃÃo controlada foram realizadas nas misturas e os resultados foram analisados ​​usando o mÃtodo simplified viscoelastic continuum damage (S-VECD) para a criaÃÃo de curvas C vs S. AtravÃs dos resultados e um critÃrio de falha com base em energia, os testes cÃclicos podem ser simulados em diferentes condiÃÃes de carregamento para a construÃÃo da curva de WÃhler. Os mÃdulos dinÃmicos obtidos das MAFs sÃo muito semelhantes aos da frequÃncia utilizada para induzir danos. No entanto, para menor freqÃÃncia, a MAF intermediÃria apresentou menor valor de rigidez. Concluiu-se que as MAFs com diferentes TMNs apresentaram desempenhos de dano muito distintos, e à diminuiÃÃo do TMN da mistura resulta em um aumento da resistÃncia ao dano para baixas amplitudes de deformaÃÃo. AlÃm disso, o protocolo de teste LAS nÃo permite a previsÃo de falha, devido à ausÃncia de falha neste tipo de ensaio para MAF.