Com mais pessoas entrando no caminho certo para o transporte ferroviário de alta velocidade sustentável, a redução da poluição sonora e o gerenciamento sofisticado do tráfego impulsionarão a adoção.
O apito que desce pelos trilhos é o som do renascimento ferroviário da Europa. Vindo na curva está o aumento da adoção do transporte ferroviário de alta velocidade, que promete reduzir o tráfego rodoviário e reduzir as emissões nocivas. Os automóveis são os principais culpados pela poluição do ar, representando 14,5% das emissões totais de carbono da Europa. Cerca de metade dos voos na Europa são viagens de curta distância de menos de 1.500 km, o que gera muito mais emissões do que a viagem equivalente de trem.

A política do Pacto Ecológico Europeu prevê duplicar o transporte ferroviário de alta velocidade até 2030 e triplicar até 2050. No momento, 75% do frete é transportado por estrada, portanto, o movimento de mercadorias por trem deve dobrar até 2050.

Tornar os trens mais competitivos com o transporte rodoviário e aéreo significa reforma do mercado e melhorias na experiência do passageiro, bem como atualizações de infraestrutura. Priorizar o transporte ferroviário sustentável promete benefícios significativos, mas, infelizmente, traz perigos próprios e invisíveis e não apenas para os passageiros.

Baixa frequência

Um dos perigos menos conhecidos do transporte ferroviário é o tipo de poluição sonora que ninguém consegue ouvir. Vibrações de solo inaudíveis e de baixa frequência emanam do material circulante na ferrovia à medida que ela passa. Além de afetar a integridade estrutural da infraestrutura próxima, essas vibrações podem ter um efeito prejudicial na saúde das pessoas, causando dores de cabeça, fadiga e até irritabilidade nas pessoas que as vivenciam.

"No momento, é possível reduzir as vibrações colocando almofadas de borracha sob os trilhos", disse Giovanni Capellari, cofundador da Phononic Vibes. "Esse sistema é bom para novas ferrovias porque você pode colocá-las durante a construção." Sua empresa é especializada em tecnologia de ruído e vibração. Para uma linha ferroviária existente, as almofadas de borracha são muito caras porque é preciso remover os trilhos para instalá-las, segundo Capellari.

O projeto BioMetaRail está pesquisando e desenvolvendo barreiras submersas especiais que podem ser implantadas ao longo da pista para absorver as vibrações. As paredes de barreira dependem de sua forma para seu desempenho de redução de ruído, e não das propriedades do material.

Conhecidos como metamateriais, esses materiais compósitos sintéticos possuem propriedades de design não encontradas na natureza. Suas estruturas internas são projetadas para interagir com as ondas sonoras de baixa frequência de um trem que passa para aprisioná-las e isolá-las.

"Basicamente, a ideia é que usemos formas que tenham alguns efeitos ressonantes em frequências típicas de vibrações no setor ferroviário", disse Capellari. Neste contexto, a frequência das vibrações é tipicamente entre 30 e 60 Hertz. O resultado é um projeto para uma estrutura de concreto de dois por três metros que se assemelha a uma grande janela.

Isso funciona para frequências muito baixas, o que é muito bom para trens ferroviários. Além disso, os "painéis de janela" podem ser divididos em tamanhos ainda menores para capturar uma faixa mais ampla de frequências.

Design diferenciado

Se os painéis não tivessem sua forma e design distintos e fossem simplesmente lajes de concreto, eles não seriam capazes de deter as vibrações do trem no solo de forma tão eficaz quanto as barreiras do BioMetaRail. Para facilitar a instalação, não há necessidade de levantar a linha férrea, pois esses painéis podem ser inseridos no solo ao longo da via como uma cerca rebaixada, para proteger aglomerados de casas ou edifícios.

A equipe de pesquisa também está investigando o material ideal, espessura e tamanhos das barreiras para seus efeitos de amortecimento de vibração.

O projeto BioMetaRail da Capellari é um desdobramento do projeto BOHEME, que significa Bio-Inspired Hierarchical MetaMaterials. A BOHEME investiga e desenvolve diferentes tipos de metamateriais mecânicos inspirados em princípios encontrados na natureza.

De teias de aranha a verticilos de conchas, BOHEME caracteriza sistemas naturais e estuda suas possíveis aplicações. “O objetivo é pegar os resultados da BOHEME e tentar entender a melhor geometria (para as barreiras ferroviárias) considerando o mercado, custo, produção e instalação”, disse Capellari.

"O próximo passo é ir ao mercado", disse, além de obter a certificação para a intervenção de bloqueio de vibração. "Não existe esse tipo de sistema no mercado agora."

Em última análise, esses painéis estarão revestindo o solo ao longo da via em áreas residenciais, permitindo que as redes ferroviárias aumentem significativamente o tráfego de trens sem afetar negativamente as pessoas e os edifícios próximos.

Em 2021, foi proposto aumentar os limites de velocidade nos trens da Rede Transeuropeia de Transporte para 160 km/h ou mais até 2040. O aumento do tráfego ferroviário também torna vital que os operadores da rede possam monitorar toda a extensão de suas ferrovias em tempo real. O monitoramento acústico pode ajudar a atingir esses dois objetivos.

A Next Generation Rail Technologies da Richard Aaroe desenvolveu um dispositivo de escuta passiva que pode fornecer aos operadores ferroviários um alerta antecipado sobre obstruções nos trilhos. Ele pode até prever qual é a obstrução mais provável e onde ela pode ser encontrada. O projeto SAFETRACK está trabalhando em um sistema autônomo para 'dar avisos precisos em tempo real de qualquer coisa que aconteça na infraestrutura', disse Aaroe.

O sistema é composto por sensores, que captam vibrações na pista, e um software que identifica onde na pista o som se origina e o que poderia tê-lo causado.

Microfone sofisticado

"De certa forma, é um microfone muito, muito sofisticado", explicou Aaroe. As vibrações acústicas na pista que são captadas pelos sensores têm uma "impressão digital única". O som de um galho de árvore caindo na pista é distinto de um deslizamento de terra, por exemplo. A empresa de Aaroe construiu uma "biblioteca" dessas impressões digitais acústicas ferroviárias.

Ele compara a tecnologia a quando os submarinos usam sonar para detectar navios de superfície captando sua assinatura acústica. "Hoje, essa tecnologia evoluiu para que você possa não apenas perceber que há uma embarcação passando, mas também o tipo de motor, a classe da própria embarcação, a velocidade, a direção e assim por diante", disse Aaroe. disse.

Os mesmos princípios se aplicam à acústica ferroviária. “Cada incidente tem uma singularidade e nós identificamos isso e podemos relatar isso ao controlador do trem, operador ou até mesmo ao próprio maquinista”.

Os sensores são relativamente pequenos, do tamanho de um smartphone. Uma instalação inclui quatro sensores, um em cada trilho da via e depois outros dois 10 metros mais adiante. Como o som viaja por trilhos sólidos muito melhor do que pelo ar, um pacote de sensores pode detectar vibrações acústicas a cinco quilômetros em cada direção.

A tecnologia está sendo testada por redes ferroviárias nacionais no Reino Unido, Alemanha e Espanha, e em breve será implantada em outros três países, segundo Aaroe.

A União Europeia está empenhada em aumentar o seu transporte ferroviário como parte do Pacto Ecológico Europeu, que visa tornar a Europa o primeiro continente neutro em carbono até 2050. À medida que mais pessoas optam por comboios em vez de automóveis, a tecnologia que torna os comboios mais seguros e silenciosos será cada vez mais importante. + Explorar mais

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