O expressivo crescimento do setor ferroviário com o processo de privatizações das operações a partir de 1996, fez com que a modalidade aumentasse sua participação na matriz de transportes brasileira. Porém, essa expansão, obtida essencialmente com a substituição e aumento de locomotivas e vagões, juntamente com a modernização do sistema de controle de tráfego, deverá em breve encontrar limites impostos pela geometria e superestrutura da malha ferroviária. O objetivo da dissertação é analisar como esses fatores afetam a capacidade de processamento de trens através de uma linha ferroviária singela. Para alcançar este objetivo desenvolveu-se um modelo capaz de identificar as características da via que restringem as velocidades e o headway das composições ferroviárias. O modelo proposto permite, através da análise de desempenho em cada um dos arcos de um trecho de linha ferroviária, obter uma medida de desempenho global no trecho e identificar os gargalos. O método adotado para determinar a capacidade do trecho para cenários operacionais alternativos é o da utilização de diagramas espaço-tempo. Os diagramas espaço-tempo são elaborados através de um algoritmo em MatLab que soluciona os conflitos nos cruzamentos para um determinado tempo de cruzamento nas estações e efetua a contagem de pares de trens. O desempenho dos trens em cada um dos arcos, dado de entrada do algoritmo, é adquirido através de um modelo de simulação de desempenho de trens elaborado pela Association of Amerian Railroads (AAR). Como aplicação prática apresenta-se uma análise de capacidade para um dos principais corredores de exportação, um trecho da Brasil Ferrovias S.A. entre as cidades de Santa Fé do Sul e Araraquara no estado de São Paulo. A análise dos resultados mostra que o principal fator limitante da velocidade média no espaço dos trens é a atual condição da superestrutura ferroviária e que, uma vez eliminada esta restrição, a supressão de passagens de nível e a relocação de estações de cruzamento, produzem ganhos expressivos. / The expessive growth of the railway sector due to the privatization of the operations since 1996, is increasing the participation of this mode in the brazilian transport matrix. However, this growth is obtained mainly from the replacement and increase of the rolling stock and the modernization of the traffic control system, and will soon reach some important limits imposed by the railway geometry and superstructure. The thesis objective is to analyze how these factors affect the capacity to process trains through a single track railroad line. To reach this objective, a model that identifies the restrictions that impose limits to the speed and headways of the trains was developed. Through the performance analysis on each arc of a railway segment, the model obtains a global performance measure for the whole segment and identifies the bottlenecks. Time-space graphs are developed to determine the capacity of the segment for different operating scenarios. To build the space-time graphs, solve the conflicts at the crossings for a given time to cross and count the trains per day, an algorithm using the MathLab software was developed. The train performance on each arc is obtained through a simulation model developed by the Association of American Railroads (AAR). As a practical application, a capacity analysis of one of the most important export corridors is presented, a segment of the Brasil Ferrovias S.A. network between the cities of Santa Fé do Sul and Araraquara in the state of São Paulo. The analysis of the results shows that the present railway superstructure condition is the main train average space speed limiting factor and, once this restriction is eliminated, the supression of at grade crossings and the relocation of the crossing stations produce expressive gains.

O aumento da produtividade das ferrovias, observado no período pós-concessão da operação à iniciativa privada, é decorrente da utilização de composições com grandes comprimentos e elevadas cargas por eixo, aplicação de tecnologias para o gerenciamento do sistema e investimentos na infra-estrutura. Entretanto, a intensificação do tráfego na malha ferroviária resultou no aumento do desgaste da via permanente, que aliada às restrições geométricas exigiu a imposição de limites operacionais de velocidades, comprometendo significativamente a capacidade de processamento de trens. Esta pesquisa apresenta um método de identificação dos trechos de uma rede ferroviária que necessitam de prioridade de investimentos, visando o aumento da capacidade de processamento, através de um modelo de análise da circulação dos trens com base em diagramas espaço-tempo. Os dados de entrada do modelo são os tempos de viagem nos arcos e a proporção de trens que partem de cada um dos terminais da rede, em relação ao total que converge para um terminal de concentração de cargas. O modelo fornece o número de trens diários que circulam em cada ramal da rede, o arco que restringe o aumento da capacidade do sistema e o intervalo de tempo entre trens sucessivos, no sistema. A aplicação do modelo em uma rede formada pelos ramais do sistema ferroviário do Estado de São Paulo permitiu a identificação dos arcos que restringem o aumento da capacidade dos trens, cujas cargas são destinadas ao Porto de Santos, e reforçou a hipótese de que a falta de conservação da infraestrutura ferroviária é o fator que impõe maiores restrições à circulação dos trens, seguido dos parâmetros geométricos (raio das curvas e rampas) da via permanente. / Increasing the productivity of the railways, after the system\'s operation concessions, is due to usage of long trains with high loads per axis, the application of technologies to properly manage the system and investments on infrastructure. However, the intense traffic on railroad caused an increase on track\'s waste which, attached the geometric limitations, required the imposition of operational limits of speeds, that significantly spoiled the railway capacity. This research presents a method that identify the stretches on a railway network that need priority of investments in order to improve capacity, based on a model that analyses space-time diagrams. The input data of this model are travel times on arches and the proportion of trains that leave each terminal of the network related to all the trains that reach a terminal that concentrates the load. The model provides the number of daily trains traveling on each branch of the network, the arc that restricts the improvement on capacity and the time interval between successive trains in the system. Its application on a network of the State of São Paulo allowed identifying the arcs that restrict the improvement of system\'s capacity, and reinforced the hypothesis that lack of maintenance on railway infrastructure is the greatest restriction on the movement of trains, followed by geometrical parameters (radius of curves and slopes) of the track.

O aumento da produtividade das ferrovias, observado no período pós-concessão da operação à iniciativa privada, é decorrente da utilização de composições com grandes comprimentos e elevadas cargas por eixo, aplicação de tecnologias para o gerenciamento do sistema e investimentos na infra-estrutura. Entretanto, a intensificação do tráfego na malha ferroviária resultou no aumento do desgaste da via permanente, que aliada às restrições geométricas exigiu a imposição de limites operacionais de velocidades, comprometendo significativamente a capacidade de processamento de trens. Esta pesquisa apresenta um método de identificação dos trechos de uma rede ferroviária que necessitam de prioridade de investimentos, visando o aumento da capacidade de processamento, através de um modelo de análise da circulação dos trens com base em diagramas espaço-tempo. Os dados de entrada do modelo são os tempos de viagem nos arcos e a proporção de trens que partem de cada um dos terminais da rede, em relação ao total que converge para um terminal de concentração de cargas. O modelo fornece o número de trens diários que circulam em cada ramal da rede, o arco que restringe o aumento da capacidade do sistema e o intervalo de tempo entre trens sucessivos, no sistema. A aplicação do modelo em uma rede formada pelos ramais do sistema ferroviário do Estado de São Paulo permitiu a identificação dos arcos que restringem o aumento da capacidade dos trens, cujas cargas são destinadas ao Porto de Santos, e reforçou a hipótese de que a falta de conservação da infraestrutura ferroviária é o fator que impõe maiores restrições à circulação dos trens, seguido dos parâmetros geométricos (raio das curvas e rampas) da via permanente. / Increasing the productivity of the railways, after the system\'s operation concessions, is due to usage of long trains with high loads per axis, the application of technologies to properly manage the system and investments on infrastructure. However, the intense traffic on railroad caused an increase on track\'s waste which, attached the geometric limitations, required the imposition of operational limits of speeds, that significantly spoiled the railway capacity. This research presents a method that identify the stretches on a railway network that need priority of investments in order to improve capacity, based on a model that analyses space-time diagrams. The input data of this model are travel times on arches and the proportion of trains that leave each terminal of the network related to all the trains that reach a terminal that concentrates the load. The model provides the number of daily trains traveling on each branch of the network, the arc that restricts the improvement on capacity and the time interval between successive trains in the system. Its application on a network of the State of São Paulo allowed identifying the arcs that restrict the improvement of system\'s capacity, and reinforced the hypothesis that lack of maintenance on railway infrastructure is the greatest restriction on the movement of trains, followed by geometrical parameters (radius of curves and slopes) of the track.

O expressivo crescimento do setor ferroviário com o processo de privatizações das operações a partir de 1996, fez com que a modalidade aumentasse sua participação na matriz de transportes brasileira. Porém, essa expansão, obtida essencialmente com a substituição e aumento de locomotivas e vagões, juntamente com a modernização do sistema de controle de tráfego, deverá em breve encontrar limites impostos pela geometria e superestrutura da malha ferroviária. O objetivo da dissertação é analisar como esses fatores afetam a capacidade de processamento de trens através de uma linha ferroviária singela. Para alcançar este objetivo desenvolveu-se um modelo capaz de identificar as características da via que restringem as velocidades e o headway das composições ferroviárias. O modelo proposto permite, através da análise de desempenho em cada um dos arcos de um trecho de linha ferroviária, obter uma medida de desempenho global no trecho e identificar os gargalos. O método adotado para determinar a capacidade do trecho para cenários operacionais alternativos é o da utilização de diagramas espaço-tempo. Os diagramas espaço-tempo são elaborados através de um algoritmo em MatLab que soluciona os conflitos nos cruzamentos para um determinado tempo de cruzamento nas estações e efetua a contagem de pares de trens. O desempenho dos trens em cada um dos arcos, dado de entrada do algoritmo, é adquirido através de um modelo de simulação de desempenho de trens elaborado pela Association of Amerian Railroads (AAR). Como aplicação prática apresenta-se uma análise de capacidade para um dos principais corredores de exportação, um trecho da Brasil Ferrovias S.A. entre as cidades de Santa Fé do Sul e Araraquara no estado de São Paulo. A análise dos resultados mostra que o principal fator limitante da velocidade média no espaço dos trens é a atual condição da superestrutura ferroviária e que, uma vez eliminada esta restrição, a supressão de passagens de nível e a relocação de estações de cruzamento, produzem ganhos expressivos. / The expessive growth of the railway sector due to the privatization of the operations since 1996, is increasing the participation of this mode in the brazilian transport matrix. However, this growth is obtained mainly from the replacement and increase of the rolling stock and the modernization of the traffic control system, and will soon reach some important limits imposed by the railway geometry and superstructure. The thesis objective is to analyze how these factors affect the capacity to process trains through a single track railroad line. To reach this objective, a model that identifies the restrictions that impose limits to the speed and headways of the trains was developed. Through the performance analysis on each arc of a railway segment, the model obtains a global performance measure for the whole segment and identifies the bottlenecks. Time-space graphs are developed to determine the capacity of the segment for different operating scenarios. To build the space-time graphs, solve the conflicts at the crossings for a given time to cross and count the trains per day, an algorithm using the MathLab software was developed. The train performance on each arc is obtained through a simulation model developed by the Association of American Railroads (AAR). As a practical application, a capacity analysis of one of the most important export corridors is presented, a segment of the Brasil Ferrovias S.A. network between the cities of Santa Fé do Sul and Araraquara in the state of São Paulo. The analysis of the results shows that the present railway superstructure condition is the main train average space speed limiting factor and, once this restriction is eliminated, the supression of at grade crossings and the relocation of the crossing stations produce expressive gains.