Mobilidade

Comboios mais silenciosos na renascença ferroviária da Europa

Comboios mais silenciosos na renascença ferroviária da Europa

Com mais pessoas a aderirem ao comboio da alta velocidade sustentável, a redução da poluição sonora e uma gestão sofisticada do tráfego irá impulsionar esta tendência.

O apito que vem dos carris é o som da renascença ferroviária da Europa. A seguir à curva aumenta a adoção do transporte ferroviário de alta velocidade que promete reduzir o tráfego rodoviário e diminuir as emissões nocivas. Os automóveis são os principais responsáveis pela poluição atmosférica, representando 14,5% do total das emissões de carbono da Europa. Cerca de metade dos voos na Europa são viagens curtas de menos de 1500 km, que geram muito mais emissões do que a viagem equivalente por caminho-de-ferro.

A política do Pacto Ecológico Europeu apresenta planos para duplicar o comboio de alta velocidade até 2030 e triplicá-lo até 2050. Neste momento, 75% das mercadorias são movimentadas por estrada, pelo que o movimento de mercadorias por caminho-de-ferro deverá duplicar até 2050.

PUB

Tornar os comboios mais competitivos com as viagens rodoviárias e aéreas implica reformar o mercado e melhorar a experiência dos passageiros, e as infraestruturas. Dar prioridade ao transporte ferroviário sustentável promete benefícios significativos mas, infelizmente, acarreta os seus próprios perigos invisíveis, e não apenas para os passageiros.

Vibrações de baixa frequência

Um dos perigos menos conhecidos do transporte ferroviário é o tipo de poluição sonora que ninguém consegue ouvir. Vibrações no solo de baixa frequência, inaudíveis para os humanos, emanam do material circulante no caminho-de-ferro à passagem. Para além de afetar a integridade estrutural das infraestruturas próximas, estas vibrações podem ter um efeito prejudicial para a saúde das pessoas, causando dores de cabeça, fadiga e mesmo irritabilidade.

"Neste momento, é possível reduzir as vibrações colocando almofadas de borracha debaixo dos carris", explica Giovanni Capellari, cofundador da Phononic Vibes. "Esse sistema é bom para as novas vias férreas porque podem ser colocadas durante a construção". A empresa é especializada em tecnologia de ruído e vibração. Para uma linha ferroviária existente, as almofadas de borracha são muito caras porque é necessário remover os carris para as instalar, de acordo com Capellari.

O projeto BioMetaRail está a investigar e a desenvolver barreiras especiais enterradas que podem ser implantadas ao longo da via para absorver as vibrações. As paredes da barreira dependem da sua forma para o seu desempenho na redução do ruído, e não das propriedades do material.

Conhecidos como metamateriais, estes materiais compostos sintéticos têm propriedades de desenho não encontradas na natureza. A sua estrutura interna é concebida para interagir com as ondas sonoras de baixa frequência emitidas pela passagem de um comboio, retendo-as e isolando-as.

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

Desenho distintivo

Se os painéis não tivessem a sua forma e desenho distintos e fossem simplesmente placas de betão, não seriam capazes de travar as vibrações dos comboios no solo de forma tão eficaz como as barreiras do BioMetaRail. Para facilidade de instalação, não há necessidade de levantar a linha ferroviária, uma vez que estes painéis podem ser inseridos no solo ao longo da via como uma cerca afundada, para proteger aglomerados de casas ou edifícios.

A equipa de investigação está também a investigar os materiais, espessura e dimensões ideais das barreiras para maximizar o efeito de amortecimento de vibrações. O projeto BioMetaRail da Capellari é um resultado do projeto BOHEME project, que significa Bio-Inspired Hierarchical MetaMaterials. BOHEME investiga e desenvolve diferentes tipos de metamateriais mecânicos inspirados por princípios encontrados na natureza.

Desde as teias de aranha às espirais das conchas, o BOHEME caracteriza os sistemas naturais e estuda as suas possíveis aplicações. "O objetivo é pegar nos resultados do BOHEME e tentar compreender a melhor geometria (para as barreiras ferroviárias) considerando o mercado, os custos, a produção e a instalação".

Em última análise, estes painéis irão revestir o solo ao longo da via em zonas residenciais, permitindo que as redes ferroviárias aumentem significativamente o seu tráfego ferroviário sem afetar negativamente as pessoas e edifícios próximos.

Em 2021, foi proposto o aumento dos limites de velocidade nos comboios da Rede Transeuropeia de Transportes para 160km/h ou mais até 2040. Para aumentar do tráfego ferroviário é essencial que os operadores de rede sejam capazes de monitorizar em tempo real toda a extensão das ferrovias. A monitorização acústica pode ajudar a alcançar estes dois objetivos. A Next Generation Rail Technologies de Richard Aaroe, desenvolveu um dispositivo de escuta passiva que pode fornecer aos operadores ferroviários um aviso prévio sobre obstruções na via. Pode mesmo prever qual é a obstrução mais provável, e onde poderá estar. O projeto SAFETRACK está a trabalhar num sistema autónomo para "dar um aviso preciso em tempo real de qualquer coisa que aconteça na infraestrutura", disse Aaroe.

O sistema inclui sensores, que captam as vibrações na via, e software que identifica a origem do som na via e o que o poderia ter causado.

Microfone sofisticado

"De certa forma, é um microfone muito, muito sofisticado", explicou Aaroe. As vibrações acústicas na via que são captadas pelos sensores têm uma "impressão digital única". O som de um ramo de árvore a cair na via é diferente de um deslizamento de lamas, por exemplo. A empresa de Aaroe construiu uma "biblioteca" destas impressões digitais acústicas dos caminhos-de-ferro.

Aaroe compara esta tecnologia à dos sonares dos submarinos utilizados para detetar navios de superfície, captando a sua assinatura acústica. "Hoje em dia, essa tecnologia evoluiu para que não só se possa captar a passagem de um navio, mas também o tipo de motor, a classe do próprio navio, a velocidade, a direção, etc.", afirma Aaroe.

Os sensores são relativamente pequenos, mais ou menos do tamanho de um smartphone. Uma instalação inclui quatro sensores, um em cada carril da via e depois mais dois a cada 10 metros ao longo da via. Como o som viaja muito melhor através de carris sólidos do que pelo ar, um conjunto de sensores consegue detetar vibrações acústicas a cinco quilómetros em cada direção.

A tecnologia está atualmente a ser testada por redes ferroviárias nacionais no Reino Unido, Alemanha e Espanha, e em breve será implantada em outros três países, de acordo com Aaroe.

A União Europeia está empenhada em fazer crescer o seu transporte ferroviário como parte do Pacto Ecológico Europeu que visa fazer da Europa o primeiro continente neutro em carbono até 2050. À medida que mais pessoas optarem pelo caminho-de-ferro em detrimento do automóvel, a tecnologia que torna os comboios mais seguros e mais silenciosos será cada vez mais importante.

A investigação neste artigo foi financiada pela UE. Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE. 

Mais Notícias

Outros Conteúdos GMG