Made available in DSpace on 2018-08-01T23:58:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11661_DISSERTAÇÃO - PATRICIA LOUZADA.pdf: 2170422 bytes, checksum: 56ea9d1977ec1b1f49683cc16fcccbc9 (MD5) Previous issue date: 2017-12-12 / O atendimento da demanda de transporte ferroviário de carga está relacionado ao processo de distribuição de vagões e locomotivas para formação de trens para transportar as cargas, o qual impacta diretamente nos custos operacionais da ferrovia. O planejamento da distribuição de vagões vazios é importante porque a maioria dos vagões nas ferrovias do Brasil retornam vazios do pátio de descarga para o pátio de carregamento. No caso das locomotivas, eventualmente, estas viajam sozinhas para atendimento a demandas em outros pátios. Ambas as situações elevam os custos operacionais da ferrovia, pois um trem formado somente de vagões vazios, ou uma locomotiva viajando sozinha, acarreta custos com maquinista e combustível, e não gera receita. Assim, esta dissertação propõe um modelo matemático de Programação Inteira para planejamento da distribuição integrada de vagões e locomotivas, onde estes são transportados utilizando a folga na capacidade de tração dos trens carregados que já estão programados para circular na ferrovia para atendimento a demandas de vagões vazios e locomotivas solicitadas nos pátios, tendo como objetivo a minimização dos custos totais de distribuição. O modelo proposto destaca-se pela integração da distribuição de vagões e locomotivas, algo que ainda não foi encontrado na literatura. Para garantir o balanceamento entre oferta e demanda, é proposta a introdução de variáveis de folga para representar as demandas que não tenham sido atendidas pela quantidade real ofertada, ou ainda pela limitação na tração disponível nos trens em circulação. No caso da utilização destas variáveis para obtenção da solução ótima, isso significa que a demanda naquele pátio e tempo não será atendida, indicando assim que uma ação deve ser tomada pelo distribuidor de recursos. Testes em instâncias baseadas em dados reais da Estrada de Ferro Vitória à Minas (EFVM) foram resolvidas de forma ótima utilizando o solver CPLEX 12.6 e os resultados se mostraram bastante aderentes com a utilização operacional para apoio à tomada de decisão no que tange ao planejamento e distribuição de vagões e locomotivas em pátios ferroviários para atendimento à demanda de formação de trens. Nas instâncias do Estudo de Caso da EFVM, o modelo proposto utilizou menos trens exclusivamente de vagões vazios para distribuir vagões e locomotivas do que os efetivamente criados pelo Centro de Controle Operacional da ferrovia no período analisado. Palavras-chave: Distribuição de Vagões e Locomotivas. Operação Ferroviária. Transporte Ferroviário. Programação Inteira

Estágio realizado na EMEF - Empresa de Manutenção de Equipamento Ferroviárioo : UITF - Unidade de Inovação e Tecnologia Ferroviária e orientado pelo Eng.º Augusto Costa Franco / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-18Bitstream added on 2014-06-13T20:00:01Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_cb_me_guara.pdf: 645547 bytes, checksum: 8c2576a34583837cd05d929fb4a16856 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Aplicou-se experimentos em rodas ferroviárias tipo D-38 (38 polegadas de diâmetro), fundidas em aço, obtidas pelo processo de pressão controlada. Estudou-se a influência de 15 fatores (variáveis de entrada), com o objetivo de minimizar ou eliminar a descontinuidade interna denominada “microrechupe”, a qual apresentou-se como variável de saída constante em todas as rodas experimentadas, na região do aro das rodas (região de contato com os trilhos da ferrovia). As descontinuidades internas foram detectadas por ensaio ultrassônico, através do método indireto de avaliação, com o auxílio do diagrama AVG, e uso de transdutor normal. Em função da quantidade e tamanhos diferenciados das descontinuidades internas detectadas em todas as rodas experimentadas, foi criado um método específico para mensurá-las, estabelecendo desta forma, respostas diferenciadas que possibilitaram a análise da influência dos fatores (variáveis de entrada). Para estudo e análise da influência das variáveis de entrada e suas respectivas interações, foi utilizado o método de Taguchi, com um Arranjo Ortogonal L-16. Os fatores (variáveis de entrada) operaram em dois níveis com uma razão sinal / ruído para a função “maior é melhor”, sendo utilizada a análise de variância ANOVA para testar a significância dos efeitos. Os resultados demonstraram que as variáveis “posição relativa da roda na corrida de vazamento” e “tempo de cura dos massalotes radiais” tiveram maior significância para a redução da descontinuidade microrechupe (output). / It was applied experiments in railroad wheels, casting in steel, D-38 type (38- inches- diameter), produced by controlled pressure process. It was studied influence of the 15 factors (entrance variables) with objective to minimize or to eliminate a internal discontinuity, called microshrinkage, which was presented as constant output in all tried wheels, inside the rim wheels (region of contact with railroad tracks). The internal discontinuities had been detected by ultrasonic test, through the indirect method of evaluation, with aiding of AVG diagram, with the use of normal transducer. In function of the amount and different sizes of the internal discontinuities detected in all the tried wheels, a new method was created to measure them, establishing different answers, in such a way that make possible the factors influence analysis. For study and analysis of the factors and its interactions, the Taguchi approach was used, with L-16 Ortogonal Array. The process factors had operated in two levels with a signal-to-noise ratio called “bigger is better” function and it was used variance analysis by ANOVA to determine the main significance of the effects. The results had demonstrated that, the factors “relative position of the wheel in the production line” and “cure time of radial risers” had greater significance for the reduction of the discontinuity microshrinkage (output)

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:54:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GuilhermeFabianoMendoncados_M.pdf: 6215542 bytes, checksum: 2207d5db0fbde17eace60d7bb5b8db51 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As rodas ferroviárias novas apresentam tensões residuais de compressão no aro, particularmente na superficie de rolamento. A frenagem causa tensões compressivas adicionais que, somadas às tensões originais, podem levar ao escoamento e causar a inversão do estado de tensões original. Rodas com tensão de tração residual podem falhar de forma súbita e catastrófica. Os métodos para determinação de tensões residuais atualmente utilizados ou são destrutivos, ou possuem características que dificultam sua aplicação em campo. Este trabalho visou estudar a aplicação de técnicas de ultra-som para medir as tensões residuais, particularmente com o emprego de ondas longitudinais criticamente refratadas (Ler). Para simular o aquecimento devido à frenagem e a consequente inversão do padrão original das tensões, aqueceu-se rodas em vários níveis utilizando bobinas de indução. Realizaram-se algumas simulações computacionais do aquecimento das rodas, a fim de comparar com o produzido pela bobina de indução. As curvas de aquecimento em função do tempo para os dois casos mostraram uma boa aproximação. No tocante às medições de tensões utilizando o ultra-som, os resultados encontrados foram considerados satisfatórios uma vez que foi possível detectar a variação do nível de tensão residual nas rodas, além de apresentarem coerência com resultados disponíveis na literatura / Abstract: New railroad wheels present compressive residual stresses on the rim, partieularly on the tape line. Braking causes additional compression stresses, which, added to the original stresses, could result in the yield and could cause the inversion on the original stresses state. Wheels with traction residual can fail in a sudden and catastrophic way. The methods for determination ofresidual stress now used either are destructive, or possess characteristics that make its application in field difficult. The aim of this work was to study the application of ultrasonic techniques to measure the residual stresses, particularly with the use of longitudinal waves eritieally refraeted (Ler). ln order to simulate the heating due to the braking and the consequent inversion of the original pattern of the stresses, the wheels were heated in several levels through an induction coil. The heating of the wheels were simulated on computers, in order to compare with induction heating. The heating curves as function of the time for both of cases showed good approximation. Referring to the measurements of stresses using ultrasonic waves, the results, that were found, were considered satisfactory once it was possible to detect the variation of the residual stresses level at the wheels, besides it showed a good coherence with the available results in the literature / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Fausto Rodrigues Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T20:47:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guimaraes_CarlosAlbertoBandeira_D.pdf: 15375563 bytes, checksum: 1d29ae628f580fd9551ea806b382441d (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho apresenta uma ampla revisão sobre a análise de tensões devidas a solicitações estáticas e dinâmicas na via férrea. A partir desta revisão é desenvolvido um modelo sobre apoio discreto da interação dinâmica vertical entre veículo e via ferroviários, para a faixa de freqüência de interesse variando entre 50 e 2500 hertz, que permite determinar vários parâmetros relacionados à análise de tensões dinâmicas, como a força no contato entre a roda e o trilho e as deformações devidas ao cisalhamento. Este modelo tem formulação baseada no Método dos Elementos Finitos com solução no domínio do tempo. O contato entre a roda e o trilho é modelado como sendo normal, através de uma mola não-linear hertziana. O modelo leva em consideração não-linearidades como o levantamento do dormente em relação à camada de lastro. É proposta uma técnica de solução no tempo baseada em um esquema de integração numérica tipo Newmark-'beta¿ para sistemas dinâmicos não-lineares, com uma rotina de otimização do desequilíbrio nodal do sistema formado pelo veículo e a via baseada no método quasi-Newton com busca unidimensional. Foram implementadas e testadas três formulações de elementos finitos de viga para a modelagem do trilho na análise dos efeitos dinâmicos devidos a dois tipos de irregularidade (trilhos corrugados e "planos-na":roda"), para se obter a formulação mais adequada. Posteriormente é feito um estudo sobre os parâmetros a serem utilizados na simulação. É proposta uma metodologia baseada no modelo de Winkler e no método dos elementos finitos para a obtenção dos parâmetros de rigidez da camada de lastro. É desenvolvido um estudo de caso relacionado aos efeitos dinâmicos que uma irregularidade tipo "plano-na-roda" teria sobre três tipos de via tipicamente brasileiras. O modelo desenvolvido forneceu respostas realistas dentro da faixa de freqüência de interesse. Finalmente, são apresentadas as conclusões finais do trabalho e sugestões de estudos futuros / Abstract: This work presents initially a wide revision on the railway static and dynamic analysis. Starting from this revision a discret support model of the vertical vehiclejtrack dynamic interaction, at the frequency range of 50 to 2500 Hertz, is developed. It allows to determine several parameters related to the dynamic analysis, as the wheel / rail contact force and the rail shear strain. This model has formulation based on the Finite Element Method with a time domain solution. The wheel / rail contact is considered to be normal by using a non-linear hertzian contact spring. The track model developed is able to consider nonlinearities in the track structure. A time-step integration algorithm based on a Newmark-'beta¿ scheme, with a optimization routine for solving the nodal unbalance of the dynamic system, based on the quasi-Newton method with a line search was developed. Three beam finite elements formulations for the rail model was used in the analysis of the dynamic effects due to two irregularity types (corrugated rails and wheelflats), were implemented and tested for to obtain the most adequate formulation. After, a study was done for determining the ballast stiffness that could be used in the simulation. A methodology based on the Winkler and Finite Element Methods for to obtain these parameters was proposed. A case study related to the dynamic effects of a wheelflat on three typical brazilian railway tracks was developed. The developed model provided realistic responses in the frequency range of interest. Finally, the conclusions and future research works are presented. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Resumo: Aplicou-se experimentos em rodas ferroviárias tipo D-38 (38 polegadas de diâmetro), fundidas em aço, obtidas pelo processo de pressão controlada. Estudou-se a influência de 15 fatores (variáveis de entrada), com o objetivo de minimizar ou eliminar a descontinuidade interna denominada "microrechupe", a qual apresentou-se como variável de saída constante em todas as rodas experimentadas, na região do aro das rodas (região de contato com os trilhos da ferrovia). As descontinuidades internas foram detectadas por ensaio ultrassônico, através do método indireto de avaliação, com o auxílio do diagrama AVG, e uso de transdutor normal. Em função da quantidade e tamanhos diferenciados das descontinuidades internas detectadas em todas as rodas experimentadas, foi criado um método específico para mensurá-las, estabelecendo desta forma, respostas diferenciadas que possibilitaram a análise da influência dos fatores (variáveis de entrada). Para estudo e análise da influência das variáveis de entrada e suas respectivas interações, foi utilizado o método de Taguchi, com um Arranjo Ortogonal L-16. Os fatores (variáveis de entrada) operaram em dois níveis com uma razão sinal / ruído para a função "maior é melhor", sendo utilizada a análise de variância ANOVA para testar a significância dos efeitos. Os resultados demonstraram que as variáveis "posição relativa da roda na corrida de vazamento" e "tempo de cura dos massalotes radiais" tiveram maior significância para a redução da descontinuidade microrechupe (output). / Abstract: It was applied experiments in railroad wheels, casting in steel, D-38 type (38- inches- diameter), produced by controlled pressure process. It was studied influence of the 15 factors (entrance variables) with objective to minimize or to eliminate a internal discontinuity, called microshrinkage, which was presented as constant output in all tried wheels, inside the rim wheels (region of contact with railroad tracks). The internal discontinuities had been detected by ultrasonic test, through the indirect method of evaluation, with aiding of AVG diagram, with the use of normal transducer. In function of the amount and different sizes of the internal discontinuities detected in all the tried wheels, a new method was created to measure them, establishing different answers, in such a way that make possible the factors influence analysis. For study and analysis of the factors and its interactions, the Taguchi approach was used, with L-16 Ortogonal Array. The process factors had operated in two levels with a signal-to-noise ratio called "bigger is better" function and it was used variance analysis by ANOVA to determine the main significance of the effects. The results had demonstrated that, the factors "relative position of the wheel in the production line" and "cure time of radial risers" had greater significance for the reduction of the discontinuity microshrinkage (output) / Orientador: Messias Borges Silva / Coorientador: Antonio Fernando Branco Costa / Banca: Jorge Muniz Júnior / Banca: José RobertoAlves de Mattos / Mestre

Orientador: Auteliano Antunes Santos Jr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:41:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minicucci_DomingosJose_M.pdf: 10377166 bytes, checksum: 2b292c103ec9f2237e4a795f1d5041de (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T00:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FranciscodeCarvalho_M.pdf: 10731509 bytes, checksum: d560193e393ea898a3d702799a80af17 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo analisar as tensões no contato roda-trilho e compará-las com a resistência estimada dos materiais em contato, visando conhecer a vida em serviço de rodas ferroviárias. Essas tensões são fundamentais para o estudo da escamação superficial em rodas que suportam elevada carga. Foram calculadas as tensões utilizando a teoria de Hertz e o Método dos Elementos finitos, para o caso estático ou de rolamento puro, e as forças tangenciais no contato utilizando a metodologia de Kalker, considerando os movimentos longitudinal e lateral. Esses métodos utilizam abordagem elástica. A vida para cem milhões de ciclos foi estimada com base nos estudos de Buckingham e obtida a partir da dureza superficial da roda. O número de ciclos até a falha para um determinado valor de tensão foi estimado a partir do comportamento normal dos aços de aplicação similar. Para os cálculos foram adotados movimento em tangente, rodas classe C de 965 mm (38 pol.) e trilho padrão TR-57. O trabalho apresenta os resultados, discute as diferenças e influências encontradas e propõe os tópicos para continuidade dos estudos, baseado nos resultados obtidos / Abstract: The objective of this work is to analyze the stresses in the wheel-rail contact and to compare them with the contact strength for wheel and rail steels, aiming to estimate the service life for wheels. Those stresses are fundamental to study the shelling in wheels of high load freight railroad cars. The stresses were calculated using Hertz's theory and the Finite Element Method, for static or pure rolling condition. The shear forces caused by longitudinal and lateral movement were found using Kalker's theory. All these methods use elastic models. The life for one hundred millions of cycles was determined using the Buckingham studies and the value was calculated using the wheel surface hardness. The number of cycles until failure for a specific stress value was estimated based on the behavior of steels for similar applications. It was supposed tangent movement, 38 in. class C wheel and standard rail TR-57. The work shows the results and discusses the differences between methods. The factors of influence in each method are pointed out. The work also proposes topics for future researches / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:24:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillasBoas_RenatoLyra_M.pdf: 13424471 bytes, checksum: c7a6d60275922ab9255b8f8e74fd29e1 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um aço microligado com 0,7% de carbono para fabricação de rodas ferroviárias. Tomou-se como base um aço classe C da norma AAR M-107 e adicionou-se nióbio e molibdênio. A pesquisa foi realizada em duas etapas distintas. A primeira etapa estudou-se o efeito da adição de nióbio e molibdênio no aço com 0,7% de carbono antes e após a deformação por laminação, simulando o forjamento real das rodas ferroviárias produzidas na MWL Brasil. Com os dados disponíveis passou-se à segunda etapa da pesquisa onde foram fabricadas e ensaiadas rodas ferroviárias na MWL Brasil usando um aço com composição química semelhante à utilizada na primeira etapa para observar o efeito do nióbio e molibdênio nas mesmas. Os aços foram austenitizados a 1250 °C para solubilização do nióbio na austenita e deformados a partir de 1200 °C. Na primeira etapa o aço foi laminado em 4 passes sofrendo uma deformação total na espessura de 67% e resfriado ao ar. Na segunda etapa, o aço foi forjado pelo processo de fabricação usado pela MWL Brasil. Após o tratamento térmico, foram realizados ensaios de dureza da perlita, tração, impacto, tenacidade à fratura, além de microscopia ótica e medida do tamanho de grão austenítico. Observou-se aumento no limite de escoamento (8,5%), ductilidade (15%), energia de impacto (29%), tenacidade à fratura (33%) e temperabilidade pela microadição de nióbio e molibdênio, mostrando que esses elementos podem melhorar o desempenho das rodas ferroviárias atualmente produzidas. / Abstract: In this work it was developed a microalloyed steel with 0.7% carbon to manufacture railway wheels. It was taken as basis a steel class C of standard AAR M-107 and added niobium and molybdenum. The research was conducted in two stages. The first step was studied the effect of the addition of niobium and molybdenum on 0.7% C steel before and after deformation by rolling, simulating the actual forging of railroad wheels process in MWL Brasil. With the available data the second stage of the research was conducted, manufacturing and testing railway wheels in MWL Brasil, using a steel with similar chemical composition to that was used in the first step to observe the effect of niobium and molybdenum in them. The steels were austenitized at 1250 °C for niobium solubilization in austenite and deformed from 1200 °C. In the first stage, the steels were rolled at 4 passes undergoing a total deformation of 67% in thickness and aircooled. In the second step, the steels were forged by MWL Brasil manufacturing process. After heat treatment, tests on pearlite hardness, tensile, impact, fracture toughness were performed. Microstructure was observed by optical microscopy and the austenite grain size was measured. It was observed an increasing on the yield strength (8,5%), ductility (15%), impact energy (29%), fracture toughness (33%) and hardenability by niobium and molybdenum microalloying, showing that these elements can improve the performance of railway wheels nowadays produced by MWL Brasil. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Valdir Alves Guimarães / Banca: Peterson Luiz Ferradini / Banca: Angelo Caporalli Filho / Banca: Mirian de Lourdes Noronha Motta Melo / Banca: Wanderson Santana da Silva / Resumo: Atualmente a indústria ferroviáriaenfrentao desafio de reduzir os custos operacionais envolvidos no transporte de cargas e passageiros. Uma das formas de aumentar a eficiência deste tipo de transporte se baseia no aumento da velocidade dos trens e das cargas transportadas por eixo, o que torna as ferrovias mais competitivas. No entanto estas soluções geram elevadas tensões nas rodas ferroviárias aumentando assim a possibilidade de ocorrerem falhas por fadiga nas mesmas. Por se tratar do componente mais críticonos trens, as rodas ferroviárias são alvo de grande parte das recentes pesquisas na área de desenvolvimento de novos materiais e processos de fabricação, uma vez que sua falha certamente ocasionará um descarrilamento do vagão ou locomotiva. A segurança da operação é o fator mais importante na ferrovia, portanto,novos materiais e processos produtivos devem ser exaustivamente testados a fim de garantir a confiabilidade dos componentes. O objetivo deste trabalho é verificar o desempenho de um aço microligado, recentemente desenvolvido no setor ferroviário, bem como estudar a influência dos processos de forjamento e fundição no comportamento mecânico e em fadiga de rodas ferroviárias. As rodas fundidas apresentam vantagens econômicas devido ao menor custo de fabricação, no entanto a sua utilização em composições destinadas ao transporte de passageiros deve ser bem avaliada uma vez que a aplicação deste tipo de componente de maneira alguma pode afetar a segurança de operação das ferrovias. Foram avaliadas três rodas através de ensaio microestrutural, tamanho de grão, nível de inclusão não-metálica, dureza, tração, impacto, tenacidade à fratura e fadiga, sendo uma roda fabricada por forjamento e com aço classe "C" (0,7% C), uma fabricada por fundição com o mesmo material e outra roda forjada produzida com o aço classe "C" ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently the rail industry has thechallenge of reducing operating costs engaged in freight andpassengers transport. One way to increase the efficiency of transportation is based on increasingthe speed andload of the railway whichmake it morecompetitive. However these solutions generate a high level stresson railway wheels increasing the possibility of failure. Since it is the most critical component in trains,railway wheels are the subjected to a large part of recent research on new materials development and manufacturing processes,as their failure certainly will result a derailment of the wagon or locomotive. Safety during operation is themost important factor in the railway,thus, new materials and manufacturing processes must be extensively tested to ensure the reliability of the components. The purposeof this work isto verifythe performance of amicroalloyed steel, recently developed forthe railroad industry, and investigatethe influence of forging and casting processes on mechanicaland fatigue behavior of railway wheels. The cast wheels present economic advantages due to lower manufacturing cost, however their use in railways designed to carry passengers should be thoroughly evaluated since the use of cast wheels cannot affect the safe operation of railroads. Three wheels were evaluated by microstructure testing, grain size, and content of nonmetallic inclusion determination, hardness, impact test, fracture toughness and fatigue test. One wheel was forged in Class "C" steel (0.7% C), one wheel cast in Class "C" material and the third one was forged in vacuum degassed microalloyed steel (Nb and Mo). Test results indicate that the microalloyed forged wheel presented superior values of yield strength, hardness, fracture toughness and fatigue behavior as compared to others. When comparing forged and cast wheels similar tensile and hardness properties were observed, being found superiority ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor