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Railway Track Condition Assessment at Network Level by Frequency Domain Analysis of GPR Data
Get PDFThe railway track system is a crucial infrastructure for the transportation of people and goods in modern societies. With the increase in railway traffic, the availability of the track for monitoring and maintenance purposes is becoming significantly reduced. Therefore, continuous non-destructive monitoring tools for track diagnoses take on even greater importance. In this context, Ground Penetrating Radar (GPR) technique results yield valuable information on track condition, mainly in the identification of the degradation of its physical and mechanical characteristics caused by subsurface malfunctions. Nevertheless, the application of GPR to assess the ballast condition is a challenging task because the material electromagnetic properties are sensitive to both the ballast grading and water content. This work presents a novel approach, fast and practical for surveying and analysing long sections of transport infrastructure, based mainly on expedite frequency domain analysis of the GPR signal. Examples are presented with the identification of track events, ballast interventions and potential locations of malfunctions. The approach, developed to identify changes in the track infrastructure, allows for a user-friendly visualisation of the track condition, even for GPR non-professionals such as railways engineers, and may further be used to correlate with track geometric parameters. It aims to automatically detect sudden variations in the GPR signals, obtained with successive surveys over long stretches of railway lines, thus providing valuable information in asset management activities of infrastructure managers
A importância das infraestruturas ferroviárias na intermodalidade marítimo-ferroviária do transporte de mercadorias
Get PDFEsta dissertação é elaborada numa época em que cada vez mais se discute a necessidade de avaliar a importância dos investimentos em infraestruturas de transportes, designadamente de forma a conseguir-se otimizar a intermodalidade entre os diversos modos. O transporte ferroviário de mercadorias em Portugal desempenha um papel de menor relevo comparativamente com os transportes marítimo e, particularmente, rodoviário. Este, tem sido utilizado excessivamente quando, não raras vezes, poderia ser substituído pelo transporte ferroviário, reduzindo, deste modo, as externalidades negativas inerentes à rodovia. No caso do transporte de mercadorias, urge encontrar soluções que promovam a intermodalidade, nomeadamente entre os modos marítimo e ferroviário, seja pelos benefícios ambientais e sociais que daí advêm, seja pelo potencial económico ligado às exportações. Este trabalho compreende, como contribuição central, a abordagem e análise de dois casos de estudo que ajudam a confirmar a importância e a relevar o contributo do transporte ferroviário de mercadorias na intermodalidade marítimo-ferroviária. Num dos casos de estudo, é possível fazer a comparação entre as intermodalidades marítimo-ferroviária e marítimo-rodoviária para o mesmo tipo e volume de mercadoria expedida. Simultaneamente, é feita a apresentação de duas propostas de infraestruturas ferroviárias que visam promover a intermodalidade marítimo-ferroviária. Com base neste trabalho, foi possível salientar a importância do transporte ferroviário no transporte de mercadorias, particularmente na ligação aos portos, resultando claro que encerra mais vantagens face ao transporte rodoviário
Inspeção e reabilitação de infraestruturas ferroviárias
Get PDFDissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Ramo de Estruturas e GeotecniaA presente dissertação pretende ser um contributo para o desenvolvimento de uma metodologia de apoio às ações de inspeção e reabilitação das vias ferroviárias balastradas em serviço, através da criação de uma Ficha de Inspeção Visual Detalhada, com o intuito de reunir toda a informação
necessária para a constituição de uma base de dados fidedigna e realista, permitindo corretas tomadas de decisão por parte das entidades competentes.
A modernização de uma rede ferroviária implica a realização de várias intervenções nas linhas existentes, entre estas, incluem-se as campanhas de inspeção e as obras de reabilitação da plataforma existente e dos elementos que constituem a superestrutura.
É objetivo das campanhas de inspeções visuais e da monitorização da via, detetar irregularidades e falhas na via atempadamente, i.e., as inspeções sistemáticas promovem a correta prevenção.
Perante o nível de gravidade, essas falhas devem ser mantidas abaixo dos valores limites prédefinidos pelas normas existentes (limite de ação imediata; limite de intervenção; limite de alerta), ou até mesmo suprimidas. Neste sentido, devem ser traçados planos de manutenção, de modo a
impossibilitar o agravamento das falhas e evitando ações de reabilitação ou renovação que representem custos elevados e de difícil previsão. As técnicas RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) têm sido extensivamente aplicadas no campo da gestão de manutenção de infraestruturas ferroviárias, pois permitem a previsão de falhas a partir da observação de dados
operacionais.
Após a reabilitação pretende-se que a via-férrea responda adequadamente às novas exigências, relacionadas com o aumento das cargas máximas por eixo, com o aumento do volume de tráfego e com a necessidade de permitir a circulação a velocidades adequadas. De forma simplista, a
reabilitação tem por missão maximizar a disponibilidade da infraestrutura com elevados níveis de segurança e qualidade a um custo otimizado. A reabilitação baseia-se assim num conjunto de ações programadas de modo a minimizar a probabilidade de ocorrência de avarias dos equipamentos e
sistemas, bem como conhecer o seu estado de fiabilidade
Rigid pavements distresses - pavement condition index evaluation
Get PDFPavements require maintenance in order to provide good service levels during their life period. Because of the significant costs of this operation and the importance of a proper planning, a pavement evaluation methodology, named Pavement Condition Index (PCI), was created by the U.S. Army Corps of Engineers. This methodology allows for the evaluation of the pavement condition along the life period, generally yearly, with minimum costs and, in this way, it is possible to plan the maintenance action and to adopt adequate measures, minimising the rehabilitation costs.
The PCI methodology provides an evaluation based on visual inspection, namely on the distresses observed on the pavement. This condition index of the pavement is classified from 0 to 100, where 0 it is the worst possible condition and 100 the best possible condition.
This methodology of pavement assessment represents a significant tool for management methods such as airport pavement management system (APMS) and life-cycle costs analysis (LCCA). Nevertheless, it has some limitations which can jeopardize the correct evaluation of the pavement behavior.
Therefore the objective of this dissertation is to help reducing its limitations and make it easier and faster to use. Thus, an automated process of PCI calculation was developed, avoiding the abaci consultation, and consequently, minimizing the human error. To facilitate also the visual inspection a Tablet application was developed to replace the common inspection data sheet and thus making the survey easier to be undertaken. Following, an airport pavement condition was study accordingly with the methodology described at Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys D5340, 2011 where its original condition level is compared with the condition level after iterate possible erroneous considered distresses as well as possible rehabilitations. Afterwards, the results obtained were analyzed and the main conclusions presented together with some future developments
Métodos de auscultação não destrutivos aplicados na avaliação da capacidade de carga de infraestruturas ferroviárias
Get PDFDissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil – Perfil Estruturas e GeotecniaEsta dissertação pretende contribuir para o aperfeiçoamento da aplicação de ensaios de carga não destrutivos na avaliação de infraestruturas ferroviárias. Assim, são estudadas as técnicas de ensaio não destrutivas e metodologias de análise, geralmente utilizadas na auscultação de pavimentos rodoviários, e a aplicabilidade das mesmas em infraestruturas ferroviárias.
Começou-se por uma descrição dos elementos constituintes da via-férrea, onde foram abordadas as funcionalidades destes elementos, fazendo-se um pequeno paralelismo entre vias balastradas e não balastradas, apesar do estudo se focar nas primeiras.
Seguidamente apresentam-se os vários tipos de ensaio não destrutivos aplicados em infraestruturas de transportes, dando-se um maior enfase ao equipamento Defletómetro de Impacto, por ser este o que maior incidência teve no estudo elaborado, dada a sua eficiência comprovada na avaliação de
infraestruturas rodoviárias.
Procedeu-se ao estudo de um trecho de infraestrutura ferroviária recentemente construída, através da avaliação da capacidade estrutural desta. Foram assim analisados os dados recolhidos no campo,
nomeadamente através de ensaios realizados no topo da camada de sub-balastro, com o auxílio do equipamento Defletómetro de Impacto. Posteriormente, efetuou-se a retro análise desses ensaios, resultando na definição de modelos de comportamento estrutural, juntamente com a avaliação da
vida útil, isto para efeitos da avaliação da capacidade de carga.
Foi desenvolvida também uma metodologia mais expedita, particularmente no que toca ao controlo de qualidade durante a construção de vias-férreas, por meio de ensaios não destrutivos. Procurou-se avaliar a eficiência dos ensaios e eventuais correlações com outros equipamentos, e ainda, elaborar recomendações relativas à utilização destes métodos não destrutivos, nomeadamente no que toca às suas limitações.
Finalmente são apresentadas as conclusões mais pertinentes do estudo preconizado neste trabalho, e sugeridos alguns desenvolvimentos futuros, com o intuito de melhor a metodologia utilizada neste tipo de análise em infraestruturas ferroviárias
Aplicação de Geomembranas de PVC em Barragens: Influência da Temperatura no Controlo das Soldaduras
Get PDFAs geomembranas de PVC são as mais utilizadas na impermeabilização de barragens. O sucesso de um sistema de impermeabilização com geomembranas depende muito da qualidade com que as soldaduras são executadas. Estas devem ser avaliadas em termos de continuidade/estanqueidade e de resistência mecânica, sendo a última através de ensaios de arranque e de corte.
Neste trabalho, avaliou-se a influência da temperatura na força de arranque das soldaduras de geomembranas de PVC. Este aspeto é importante porque, por vezes, em campo, não é possível assegurar a realização dos ensaios à temperatura normalizada de 23ºC (±2ºC), levantando questões sobre a aceitação/rejeição das mesmas.
Foram ensaiadas três geomembranas (1,5, 2,0 e 3,0 mm de espessura) ao arranque, com soldadura por termofusão, uma simples e duas duplas, de acordo com a norma ASTM D 6392, a temperaturas variando entre os 5ºC e os 41 ºC.
Verificou-se que a força de arranque das soldaduras de geomembranas de PVC não variou significativamente, no máximo 4 kN/m, sugerindo que a temperatura tem reduzida influência no valor desta força. Este comportamento poderá residir na estrutura molecular amorfa do PVC, o qual apresenta um módulo de elasticidade relativamente constante para temperaturas superiores à temperatura de transição vítrea do material, compreendida entre os ˗ 20ºC e os ˗ 25ºC.
Os resultados obtidos foram, também, comparados com resultados relatados na bibliografia para geomembranas de PEAD, as quais apresentam uma notória diminuição da força de arranque das soldaduras com o aumento da temperatura. As diferenças observadas parecem estar relacionadas com a estrutura molecular dos dois tipos de geomembranas.
Analisou-se, igualmente, o tipo de rotura, tendo sido difícil a sua classificação com base na norma, o que levanta questões relativamente à sua utilidade nos critérios de aceitação/rejeição para soldaduras em geomembranas de PVC
Avaliação da degradação de vias férreas: caracterização do balastro com recurso ao radar de prospeção
Get PDFDissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Ramo de Estruturas e GeotecniaNas infraestruturas ferroviárias, o balastro tem um papel fundamental no funcionamento da via e na segurança que este proporciona aos utilizadores. Tendo em conta a grande importância que este elemento tem nos caminhos-de-ferro, é necessário a sua manutenção, prevenindo assim a degradação e contaminação.
Para avaliar a condição em contínuo deste material, o Radar de prospeção representa uma ferramenta importante, na identificação de zonas que precisam de intervenções. Com esta dissertação pretende-se contribuir para uma melhor localização dessas zonas de uma maneira mais expedita através da utilização do Radar de prospeção e de um conhecimento mais aprofundado da variação das constantes dielétricas do balastro.
Neste trabalho apresentam-se os princípios de funcionamento do Radar de prospeção, as diferentes aplicações do equipamento e as particularidades da utilização deste em infraestruturas ferroviárias.
Foram realizados ensaios em laboratório, em modelos físicos, para determinação da constante dielétrica do balastro ferroviário em várias condições. Apresentam-se os resultados dos diversos casos de estudo, realizados em materiais, com diferentes níveis de contaminação e de teores em água.
Foram analisadas medições “in situ” com o Radar de prospeção, em linhas em funcionamento com balastro em diferentes estados de contaminação, onde foram também realizados poços para medição da espessura e avaliação da condição do balastro.
Apresentam-se os principais resultados obtidos, algumas recomendações na utilização do Radar de prospeção na avaliação do balastro ferroviário, juntamente com a necessidade de desenvolvimentos futuros
TU1208 GPR Roadshow: Educational and promotional activities carried out by Members of COST Action TU1208 to increase public awareness on the potential and capabilities of the GPR technique
Get PDFOur participation in the COST (European Cooperation in Science and Technology) programme gave us significant insights into the importance of explaining scientific findings to non-scientific audiences. In the framework of COST Action TU1208 “Civil engineering applications of Ground Penetrating Radar” we organised a series of dissemination activities to increase public awareness about ground penetrating radar (GPR) capabilities and applications, as well as to establish a dialogue with stakeholders and end-users of our research. Most of our educational and promotional activities were carried out in less-research intensive countries of the European continent, and we denominated the overall science communication initiative “TU1208 GPR Roadshow”. The purpose of this paper is to present descriptions, principles, and results of our Roadshow. Part of the Roadshow consisted of a series of non-scientific workshops and practical demonstrations held in Portugal, Italy, Greece, Croatia, Serbia, and the Czech Republic from March 2016 to May 2017. The primary objective of those events was to reach out to GPR stakeholders and potential new end users, at local, regional and national levels; a secondary goal was the education of interested students and citizens. Attendance was always free of charge; talks and explanations were mostly given in native language, with few exceptions. Overall, the Roadshow workshops and demonstrations had 483 participants. In parallel, an amazing series of activities with children and citizens were carried out in Estonia: several lectures were delivered in elementary and secondary schools, practical workshops were held during the Researchers’ Nights, communication activities were organized in large events where enterprises were brought together with researchers, some lectures were given in summer schools, and short lectures were transmitted on public TV. All these initiatives have strongly increased public awareness of the potentialities of the GPR technique
Caracterização da flutuação do tráfego na cidade de Lisboa
Get PDFDissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil – Perfil ConstruçãoO conhecimento do volume de tráfego pode ser considerado uma ferramenta fundamental no
domínio dos estudos rodoviários, nomeadamente: na análise de congestionamentos, tarefas de planeamento, previsões de tráfego, ordenamento do território, manutenção de pavimentos, estudos de segurança, emissões de gases, entre outros. Os custos associados às contagens manuais ou automáticas
inviabilizam muitas vezes a adaptação destas técnicas para a caracterização do tráfego, pelo que o recurso a estimativas do valor de Tráfego Médio Diário Anual (TMDA) reveste-se de particular interesse.
O presente trabalho pretende apresentar uma metodologia expedita para estimar o TMDA na
rede viária urbana da cidade de Lisboa através do estabelecimento de factores de ajustamento horários, diários e mensais, com base em dados de tráfego obtidos a partir de sistemas de gestão de tráfego disponíveis na cidade (GERTRUDE e SICIT). A metodologia proposta compreende três níveis da rede
viária hierárquica, de acordo com o Plano de mobilidade da cidade de Lisboa, para os quais foi feita a caracterização da variação anual, semanal e diária do tráfego médio.
Com base na variação observada foram criados factores de ajustamento que permitem a
extrapolação para 24h de dados provenientes de contagens de curta-duração, bem como o ajuste de contagens diárias ao valor de TMDA. Uma vez que neste estudo, o cálculo destes factores foi feito através de uma amostra significativa, pode-se afirmar que a robustez dos resultados obtidos é elevada,
o que contribui para a obtenção de uma boa estimativa do TMDA para a cidade de Lisboa.
Apresenta-se ainda um exemplo de aplicação da metodologia proposta a contagens de tráfego reais, que permitiu confirmar a eficácia da mesma
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