Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2016.

O bi-trem é um veículo cada vez mais comum no trânsito brasileiro. Por ser um veículo de grande porte, é capaz de se envolver em acidentes catastróficos caso o sistema de freio não esteja projetado de maneira adequada. Neste contexto é necessário um estudo que permita prever e otimizar o desempenho do sistema de freios para qualquer condição operacional. Para isso foi desenvolvida uma planilha de cálculos para estudar o desempenho da frenagem de um bi-trem. A planilha calcula a aderência que cada eixo utiliza, a desaceleração máxima desenvolvida pelo veículo, o espaço e o tempo de parada, a força de frenagem (e sua porcentagem) em cada eixo, a temperatura final do tambor, a eficiência do sistema de freios, as forças normais ao pavimento, a distribuição real e ideal das forças de frenagem e verifica se o cavalo mecânico e os semi-reboques se enquadram, respectivamente, nos diagramas 3 e 4 do anexo 10 da ECE-R13. Tais cálculos podem ser feitos com o veículo utilizando ou não ABS e com válvula sensível a carga nos semi-reboques e no \"tandem\" do cavalo mecânico. A planilha de cálculo foi aplicada em um veículo exemplo e os resultados são apresentados nesta dissertação. O sistema de freios desse veículo foi otimizado com a utilização da planilha, mostrando como ela pode ser de grande auxílio ao projetista. / The bi-trem (a vehicle similar to a twin trailler truck) is more and more common in the brazilians highways. Because it\'s a large and heavy vehicle it can cause catastrophics accidents if the brakes are not well developed. In this context it is necessary a study that allows to foresee and to optimize the performance of the brakes system for any operational condition. In this work an electronic spread sheet was developed in order to study the braking performance of a bi-trem. The spread sheet calcs the adhesion in each axle, the maximum deceleration, the braking space and the braking time, the braking force (and its percentage) in each axle, the final temperature of the drum, the brake system\'s efficiency, the normal forces, the actual and ideal brake force distribution, and verifies if the tractor and the semi trailers are fitted in the annex 10 of EGE-R13. The reckoning can be made for a vehicle equipped or not with ABS and with the load sensing valve in the semi trailers and in the tandem axle of the tractor. The spread sheet was applied in a example vehicle and the results are presented in this dissertation. The brakes system of this vehicle was optimized with the use of the spread sheet, showing as it can be of great assists the designer.

O bi-trem é um veículo cada vez mais comum no trânsito brasileiro. Por ser um veículo de grande porte, é capaz de se envolver em acidentes catastróficos caso o sistema de freio não esteja projetado de maneira adequada. Neste contexto é necessário um estudo que permita prever e otimizar o desempenho do sistema de freios para qualquer condição operacional. Para isso foi desenvolvida uma planilha de cálculos para estudar o desempenho da frenagem de um bi-trem. A planilha calcula a aderência que cada eixo utiliza, a desaceleração máxima desenvolvida pelo veículo, o espaço e o tempo de parada, a força de frenagem (e sua porcentagem) em cada eixo, a temperatura final do tambor, a eficiência do sistema de freios, as forças normais ao pavimento, a distribuição real e ideal das forças de frenagem e verifica se o cavalo mecânico e os semi-reboques se enquadram, respectivamente, nos diagramas 3 e 4 do anexo 10 da ECE-R13. Tais cálculos podem ser feitos com o veículo utilizando ou não ABS e com válvula sensível a carga nos semi-reboques e no \"tandem\" do cavalo mecânico. A planilha de cálculo foi aplicada em um veículo exemplo e os resultados são apresentados nesta dissertação. O sistema de freios desse veículo foi otimizado com a utilização da planilha, mostrando como ela pode ser de grande auxílio ao projetista. / The bi-trem (a vehicle similar to a twin trailler truck) is more and more common in the brazilians highways. Because it\'s a large and heavy vehicle it can cause catastrophics accidents if the brakes are not well developed. In this context it is necessary a study that allows to foresee and to optimize the performance of the brakes system for any operational condition. In this work an electronic spread sheet was developed in order to study the braking performance of a bi-trem. The spread sheet calcs the adhesion in each axle, the maximum deceleration, the braking space and the braking time, the braking force (and its percentage) in each axle, the final temperature of the drum, the brake system\'s efficiency, the normal forces, the actual and ideal brake force distribution, and verifies if the tractor and the semi trailers are fitted in the annex 10 of EGE-R13. The reckoning can be made for a vehicle equipped or not with ABS and with the load sensing valve in the semi trailers and in the tandem axle of the tractor. The spread sheet was applied in a example vehicle and the results are presented in this dissertation. The brakes system of this vehicle was optimized with the use of the spread sheet, showing as it can be of great assists the designer.

Este trabalho investiga a viabilidade de se implantar no Brasil o veículo combinado de cinco eixos constituído de um cavalo mecânico mais dois semi-reboques acoplados por um dolly intermediário e chamado aqui de Duplo Semi-Reboque (DSR). Essa investigação inclui tanto aspectos econômicos (custos operacionais) quanto operacionais (densidade das cargas, rotas, demandas, veículos utilizados), tecnológicos (veículos e implementes), legais (pesos e dimensões), de segurança (estabilidade, dirigibilidade, risco de acidentes e impacto sobre o tráfego de outros veículos) e de inter-relação com a infra-estrutura rodoviária. Como a configuração analisada é largamente utilizada nos Estados Unidos, com o nome de twin trailer truck, faz-se uma ampla revisão da literatura norte-americana. O estudo apresenta as características técnicas do twin, levanta a legislação norte-americana de carga por eixo e mostra como a busca de produtividade e o aumento da carga volumosa conduziram à necessidade de veículos mais longos. Compila artigos sobre a estabilidade, a dirigibilidade e o impacto sobre o tráfego dos veículos longos combinados. Sintetiza pesquisas comparando taxas de acidentes dos veículos combinados com os caminhões convencionais. A maioria desses estudos conduz à conclusão de que, embora os twins possam degradar ligeiramente as condições de segurança de tráfego e aumentar o desgaste elos pavimentos, essa degradação é compensada pela redução do número de viagens e do custo do transporte. Conclui-se que o veículo seria economicamente viável no Brasil para substituir caminhões trucados em rotas de demanda limitada, e que poderia também economizar custos na substituição a veículos convencionais no transporte de cargas volumosas, sem provocar maiores impactos sobre a segurança operacional. Pesquisa com frotistas mostra que quase 50% das transportadoras de carga fracionada operam cargas de densidade compatível com o DSR. A introdução do veículo, no entanto, enfrenta fortes obstáculos legais e exigiria mudança profunda na legislação dos veículos combinados longos. / This paper investigates the feasibility of introducing the American twin trailer truck in the Brazilian road transport network. The twin is a five axle configuration with one tractor and two semi-trailers, coupled by an intermediate dolly. The investigation embraces not only economic questions (operational costs), but also operational aspects (freight density and volume, vehicle choice, line extension etc), technological questions (vehicles, trailers and dollies), weights and dimensions legislation, safety impacts (handling and stability, impact of traffic operations and statistic studies of accident rates) and the twin\'s interface with the highway facilities. The American and Canadian studies about twins are reviewed. The paper presents the technical characteristics of twins, the american weights and dimensions legislation and shows how the claim for more productivity in the transport industry and the low density freight growth have induced the use of longer combinations. The study compiles the main results presented in the literature about handling, stability and the twin trailer impact on the highway traffic and analyzes statistics comparing doubles with semi-trailer accident rates. The literature review leads to the conclusion that, althrough the twins could degrade slightly the vehicle traffic safety performance and accelerate the pavement wear, this degradation is overwhelmed by the reduction of the number of vehicles on the roads and direct and indirect transportation costs. The introduction of the win trailer truck in Brazil could be advantageous in order to replace tandem trucks on low demand routes. The savings in terminal times and the higher capacitiy of this configuration would cut costs as compared to the straight truck, semi-trailer and truck-and-trailer configurations, without relevant deterioration of the operational safety. The results of a large sample with brazilian LTL companies show that almost 50% of them operate with a freight density that would be ideal for twins. The twin\'s introduction, however, faces strong legal impediments in some markets, and only would be feasible if deep changes in the Brazilian weight and dimension regulations would be undertaken.

Este trabalho investiga a viabilidade de se implantar no Brasil o veículo combinado de cinco eixos constituído de um cavalo mecânico mais dois semi-reboques acoplados por um dolly intermediário e chamado aqui de Duplo Semi-Reboque (DSR). Essa investigação inclui tanto aspectos econômicos (custos operacionais) quanto operacionais (densidade das cargas, rotas, demandas, veículos utilizados), tecnológicos (veículos e implementes), legais (pesos e dimensões), de segurança (estabilidade, dirigibilidade, risco de acidentes e impacto sobre o tráfego de outros veículos) e de inter-relação com a infra-estrutura rodoviária. Como a configuração analisada é largamente utilizada nos Estados Unidos, com o nome de twin trailer truck, faz-se uma ampla revisão da literatura norte-americana. O estudo apresenta as características técnicas do twin, levanta a legislação norte-americana de carga por eixo e mostra como a busca de produtividade e o aumento da carga volumosa conduziram à necessidade de veículos mais longos. Compila artigos sobre a estabilidade, a dirigibilidade e o impacto sobre o tráfego dos veículos longos combinados. Sintetiza pesquisas comparando taxas de acidentes dos veículos combinados com os caminhões convencionais. A maioria desses estudos conduz à conclusão de que, embora os twins possam degradar ligeiramente as condições de segurança de tráfego e aumentar o desgaste elos pavimentos, essa degradação é compensada pela redução do número de viagens e do custo do transporte. Conclui-se que o veículo seria economicamente viável no Brasil para substituir caminhões trucados em rotas de demanda limitada, e que poderia também economizar custos na substituição a veículos convencionais no transporte de cargas volumosas, sem provocar maiores impactos sobre a segurança operacional. Pesquisa com frotistas mostra que quase 50% das transportadoras de carga fracionada operam cargas de densidade compatível com o DSR. A introdução do veículo, no entanto, enfrenta fortes obstáculos legais e exigiria mudança profunda na legislação dos veículos combinados longos. / This paper investigates the feasibility of introducing the American twin trailer truck in the Brazilian road transport network. The twin is a five axle configuration with one tractor and two semi-trailers, coupled by an intermediate dolly. The investigation embraces not only economic questions (operational costs), but also operational aspects (freight density and volume, vehicle choice, line extension etc), technological questions (vehicles, trailers and dollies), weights and dimensions legislation, safety impacts (handling and stability, impact of traffic operations and statistic studies of accident rates) and the twin\'s interface with the highway facilities. The American and Canadian studies about twins are reviewed. The paper presents the technical characteristics of twins, the american weights and dimensions legislation and shows how the claim for more productivity in the transport industry and the low density freight growth have induced the use of longer combinations. The study compiles the main results presented in the literature about handling, stability and the twin trailer impact on the highway traffic and analyzes statistics comparing doubles with semi-trailer accident rates. The literature review leads to the conclusion that, althrough the twins could degrade slightly the vehicle traffic safety performance and accelerate the pavement wear, this degradation is overwhelmed by the reduction of the number of vehicles on the roads and direct and indirect transportation costs. The introduction of the win trailer truck in Brazil could be advantageous in order to replace tandem trucks on low demand routes. The savings in terminal times and the higher capacitiy of this configuration would cut costs as compared to the straight truck, semi-trailer and truck-and-trailer configurations, without relevant deterioration of the operational safety. The results of a large sample with brazilian LTL companies show that almost 50% of them operate with a freight density that would be ideal for twins. The twin\'s introduction, however, faces strong legal impediments in some markets, and only would be feasible if deep changes in the Brazilian weight and dimension regulations would be undertaken.