Modelagem matemática da dinâmica longitudinal de veículo ferroviário e metroviário

Abstract

O estudo da dinâmica longitudinal ferroviária e metroviária é bastante relevante quando se fala em controle de operação, permitindo avaliar importantes fatores em um determinado trajeto, tais como: demanda de potência, velocidade, consumo de energia, entre outros. A pesquisa bibliográfica e documental pode ser utilizada para revisar e aprofundar o conhecimento sobre as forças relacionadas ao movimento, a fim de desenvolver a modelagem matemática da dinâmica longitudinal para veículos ferroviários e metroviários. Partindo da consideração de uma locomotiva como um corpo rígido e desconsiderando o acoplamento entre diferentes veículos, seja ferroviário ou metroviário, por meio da pesquisa explicativa as referentes forças de resistência ao movimento, assim como o esforço trator e a aceleração são definidos. Ao serem relacionados por meio da Segunda Lei de Newton, pode-se compreender em diferentes cenários de rampa e curva, por exemplo, o comportamento dinâmico do veículo ferroviário e/ou metroviário em função da velocidade. A equação matemática geral do movimento resultante quando aplicada a condições reais de operação, poderá simular o comportamento dinâmico da locomotiva e permitir o estudo das melhores relações de tração e resistências para a operação.

The study of railway longitudinal dynamics is very relevant when it comes to operation control, allowing the study of important factors, such as: power demand, speed, energy consumption, among others. Bibliographic and documentary research can be used to review and deepen the knowledge about forces related to motion in order to develop the mathematical modeling of longitudinal dynamics for railway vehicles. Starting from the consideration of a locomotive as a rigid body and disregarding the coupling between different vehicles, through the explanatory research the referent movement resistance forces, as well as the tractor effort and acceleration are defined. When related through Newton's Second Law, it is possible to understand in different scenarios the dynamic behavior of the railway vehicle as a function of speed. The resulting mathematical equation of motion, when applied to real operating conditions, will be able to simulate the dynamic behavior of the locomotive and allow the study of the best traction and resistance relationships for the operation.