Livro - Introdução a engenharia ferroviária

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Amado da Costa e Silva 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uma introdução à 
engenharia ferroviária 
 
 
Uma introdução à engenharia ferroviária 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
 
 
1 Introdução.............................................................................. 6 
2 Breve história das ferrovias ........................................................ 7 
2.1 O NASCIMENTO DAS FERROVIAS ......................................................................................... 7 
2.2 AS FERROVIAS NO NOVO MUNDO ........................................................................................ 9 
2.3 AS FERROVIAS NO BRASIL REPUBLICA.............................................................................. 10 
2.4 O TRANSPORTE FERROVIÁRIO ........................................................................................... 13 
2.4.1 Trem movido à levitação magnética (Maglev)................................................................ 15 
3 Noções de via permanente ........................................................ 16 
3.1 A GEOMETRIA FERROVIÁRIA............................................................................................. 16 
3.2 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DA LINHA FÉRREA................................................................. 16 
3.2.1 Tangente .......................................................................................................................... 17 
3.2.2 Bitola ............................................................................................................................... 18 
3.2.3 Flecha .............................................................................................................................. 19 
3.2.4 Superelevação .................................................................................................................. 19 
3.2.5 Superlargura .................................................................................................................... 19 
3.3 A INFRAESTRUTURA ......................................................................................................... 20 
3.4 A SUPERESTRUTURA ......................................................................................................... 21 
3.4.1 Lastro ............................................................................................................................... 21 
3.4.2 Ombro .............................................................................................................................. 21 
3.4.3 Dormentes........................................................................................................................ 22 
3.4.4 Trilho ............................................................................................................................... 24 
3.4.5 Aparelho de mudança de via (AMV) e travador elétrico ................................................ 26 
3.5 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA A CONSERVAÇÃO DA VIA............................................ 28 
4 Material rodante ..................................................................... 30 
4.1 CONTATO RODA-TRILHO................................................................................................... 30 
4.2 RODAS .............................................................................................................................. 32 
4.2.1 Processos de fabricação ................................................................................................... 33 
4.3 ENGATES .......................................................................................................................... 33 
4.4 LOCOMOTIVAS.................................................................................................................. 34 
4.4.1 Truque.............................................................................................................................. 35 
4.4.2 Plataforma........................................................................................................................ 36 
4.4.3 Cabines ............................................................................................................................ 36 
4.5 CARROS AUTOMOTORES ................................................................................................... 37 
4.6 VAGÃO ............................................................................................................................. 38 
4.6.1 Vagão fechado ................................................................................................................. 38 
4.6.2 Vagão gôndola ................................................................................................................. 39 
4.6.3 Vagão tanque ................................................................................................................... 39 
4.6.4 Vagão hopper................................................................................................................... 39 
4.6.5 Vagão plataforma ............................................................................................................ 40 
4.6.6 Vagão gaiola .................................................................................................................... 40 
4.6.7 Carro de passageiros ........................................................................................................ 40 
5 Operação ferroviária ................................................................ 42 
5.1 CLASSIFICAÇÃO DE TRENS ................................................................................................ 42 
5.2 DIMENSIONAMENTO DE RECURSOS PARA A CIRCULAÇÃO DE TRENS ................................. 42 
5.3 CENTRO DE CONTROLE OPERACIONAL ............................................................................. 43 
Uma introdução à engenharia ferroviária 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
 
5.4 GRÁFICO DE TRENS ........................................................................................................... 44 
5.5 INDICADORES DE PRODUÇÃO ............................................................................................ 46 
5.6 OPERAÇÃO DE PÁTIOS E TERMINAIS .................................................................................. 46 
6 Fundamentos de sinalização ferroviária ........................................ 50 
6.1 CONCEITOS DE BLOQUEIO E LICENÇA................................................................................ 50 
6.1.1 Staff elétrico ..................................................................................................................... 52 
6.2 TIPOS DE SISTEMAS DE SINALIZAÇÃO................................................................................ 53 
6.3 PRINCÍPIO DA FALHA SEGURA (FAIL SAFE) ......................................................................... 54 
6.4 CENTRO DE CONTROLE OU CENTRO SELETIVO .................................................................. 55 
6.4.1 Controle ........................................................................................................................... 57 
6.4.2 Indicação.......................................................................................................................... 57 
6.4.3 Rastreamento ................................................................................................................... 57 
6.4.4 Licenciamento ................................................................................................................. 57 
6.5 SINALIZAÇÃO DE CAMPO .................................................................................................. 58 
6.5.1Sinal ................................................................................................................................. 60 
6.5.2 O circuito de via .............................................................................................................. 61 
6.5.3 Intertravamento................................................................................................................ 62 
6.6 PLANO DE VIAS SINALIZADA ............................................................................................. 63 
6.7 SUPERVISÃO E CONTROLE DA VELOCIDADE ...................................................................... 63 
6.8 SISTEMAS COMPLEMENTARES À SINALIZAÇÃO ................................................................. 66 
6.8.1 Detector de caixa de rolamentos e roda quente ............................................................... 67 
6.8.2 Detector acústico ............................................................................................................. 67 
6.8.3 Medidor de perfil de roda ................................................................................................ 68 
6.8.4 Detector de impacto de roda ............................................................................................ 68 
6.8.5 Detector de descarrilamento ............................................................................................ 69 
7 Telecomunicações aplicada às ferrovias........................................ 70 
7.1 ONDA ............................................................................................................................... 70 
7.2 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ......................................................................................... 71 
7.3 MEIOS DE TRANSMISSÃO .................................................................................................. 73 
7.3.1 Meio confinado................................................................................................................ 73 
7.3.2 Meio não confinado ......................................................................................................... 73 
7.4 ELEMENTOS DE UM SISTEMA DE COMUNICAÇÕES ............................................................. 74 
7.5 MULTIPLEXAÇÃO ............................................................................................................. 75 
7.6 SISTEMAS DE TRANSMISSÃO ............................................................................................. 75 
7.6.1 Sistemas de transmissão via cabo metálico ..................................................................... 76 
7.6.2 Sistemas de transmissão via fibra óptica ......................................................................... 76 
7.6.3 Configuração básica de um enlace via fibras ópticas ...................................................... 77 
7.6.4 Sistemas de transmissão via rádio ................................................................................... 77 
7.6.5 Tipos de configuração das estações de telecomunicações .............................................. 77 
7.6.6 Comunicação via satélite ................................................................................................. 79 
7.6.7 Global Position System (GPS)......................................................................................... 80 
7.6.8 Duplicidade de meios ...................................................................................................... 82 
7.7 COMUNICAÇÃO TERRA-TREM ........................................................................................... 83 
7.7.1 Sistema convencional ...................................................................................................... 85 
7.7.2 Sistema troncalizado........................................................................................................ 86 
7.8 COMUNICAÇÕES EM TÚNEIS.............................................................................................. 87 
7.9 FAIXAS DE FREQÜÊNCIAS.................................................................................................. 88 
7.10 COMUNICAÇÃO COM A LOCOMOTIVA ............................................................................... 88 
7.10.1Licenciamento do trem.................................................................................................... 89 
Uma introdução à engenharia ferroviária 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
 
7.10.2Computador de bordo...................................................................................................... 90 
7.11 SISTEMAS CBTC .............................................................................................................. 90 
7.11.1ATCS - Advanced Train Control System ........................................................................ 91 
7.11.2PTS – Positive Train Separation .................................................................................... 92 
7.11.3PTC – Positive Train Control ......................................................................................... 92 
7.11.4Licenciamento via satélite............................................................................................... 94 
7.11.5Cerca eletrônica............................................................................................................... 95 
7.11.6GSM ferroviário........................................................................................................... 97 
7.12 TENDÊNCIAS TECNOLÓGICAS.......................................................................................... 100 
7.13 CONCLUSÕES .................................................................................................................. 100 
8 Infra-estrutura de sistemas de energia....................................... 102 
8.1 SISTEMA DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (PÁRA-RAIOS) ................. 102 
8.2 ATERRAMENTO............................................................................................................... 102 
8.2.1 Finalidades do aterramento............................................................................................ 103 
8.2.2 Fatores que influenciam no aterramento ....................................................................... 104 
8.2.3 Tratamento do solo ........................................................................................................ 105 
8.3 SISTEMA DE FORÇA ......................................................................................................... 105 
8.3.1 Sistema de Energia em corrente alternada (CA) ........................................................... 106 
8.3.2 Fonte ininterrupta de energia (no-break)....................................................................... 106 
8.3.3 Sistema de energia CC................................................................................................... 107 
8.3.4 Baterias .......................................................................................................................... 108 
8.3.5 Sistema fotovoltaico ...................................................................................................... 109 
Referências bibliográficas .............................................................. 112 
 
Uma introdução à engenharia ferroviária 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
 
Dedicatória 
 
À minha família, em especial ao meu 
irmão Roberto, que incentivou-me a 
realizar a obra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A mente que se abre a uma nova idéia jamais voltará ao seu tamanho original .” 
Albert Einsten 
 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 6 
 
1 Introdução 
Atualmenteuma das áreas mais promissoras para os profissionais de engenharia é a 
ferroviária que, no Brasil, está em plena expansão e necessitando cada vez mais de 
mão-de-obra capacitada e preparada. Entretanto, a formação de um engenheiro 
ferroviário necessita conhecimentos de várias modalidades de engenharia, tais 
como, civil, mecânica e elétrica, sendo essa nas opções de telecomunicações e 
automação e controle, além de um conhecimento gerencial apurado. 
Na realidade, a maioria dos candidatos, principalmente os recém formados, que 
participam de processos seletivos, não possuem o conhecimento necessário que 
essa atividade de engenharia exige e assim, algumas empresas estão patrocinando, 
junto a instituições acadêmicas de renome, cursos de pós graduação em engenharia 
ferroviária com o objetivo de formarem profissionais bem preparados, que 
demonstrem possuir valores que a companhia aprecia e que tenham conhecimento 
das novas tecnologias, idéias e estratégias. 
Somando-se a esse fato a escassa literatura em português, sobre a engenharia 
ferroviária, que de uma idéia sistêmica de todos os processos envolvidos, foram os 
motivos da confecção deste livro destinado a estudantes, engenheiros e 
trabalhadores de empresas ferroviárias que tenham interesse em aprofundar seus 
conhecimentos. 
Além deste primeiro capítulo contendo a introdução e o esclarecimento do objetivo 
do livro, a obra foi dividida em sete outros capítulos que abordam: 
 no segundo capítulo, um breve resumo da história das ferrovias, destacando 
seu surgimento nas Américas e o cenário nacional; 
 no terceiro capítulo a via permanente ferroviária com a descrição dos 
principais componentes e características construtivas da linha férrea; 
 no quarto capítulo o material rodante de locomotivas e vagões, com breve 
descrição da dinâmica ferroviária e as principais características do trem; 
 no quinto capítulo uma noção do gerenciamento operacional de uma ferrovia 
com a descrição de ferramentas, metodologias e indicadores de desempenho 
do tráfego; 
 no sexto capítulo uma síntese sobre os princípios da sinalização ferroviária; 
 no sétimo capitulo uma abordagem sobre os principais sistemas de controle 
de tráfego ferroviário baseados em radiocomunicação; 
 no ultimo capítulo, uma breve descrição sobre a infraestrutura necessária em 
energia elétrica para os sistemas de sinalização e telecomunicações. 
 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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2 Breve história das ferrovias 
2.1 O nascimento das ferrovias 
Durante o Império Romano na ilha de Malta, foi pavimentada uma estrada contendo 
sulcos que serviam de guias para as rodas das bigas, propiciando uma maior 
estabilidade, menor atrito de rolamento e por consequência, maior velocidade de 
deslocamento das tropas romanas para a defesa da ilha. Devido a esse caminho 
guiante para as rodas das bigas, alguns especialistas consideram essa estrada como 
o marco do surgimento da ferrovia. Alguns discordam e apontam o inicio do século 
XVI devido a comprovação da existência de vagonetes, tracionados por homens ou 
cavalos, sobre trilhos de madeira que faziam o transporte de minerais como carvão 
e ferro em minas subterrâneas na Alemanha e Inglaterra, outros ainda consideram 
seu surgimento como decorrente do progresso ocorrido na Europa e principalmente 
na Inglaterra, após a invenção da máquina a vapor por James Watt em 1705 e a 
invenção do tear mecânico por Edmund Cartwright, em 1785, que revolucionou a 
fabricação de tecidos. É fato que o emprego desses e outros inventos na produção 
de mercadorias, que surgiram durante o século XVIII, causaram um aumento 
significativo do volume da produção e a necessidade de um transporte com maior 
rapidez para os mercados consumidores, do que as carroças e navios faziam na 
época. 
Neste cenário, em 1801, o engenheiro inglês Richard Trevithick (1771-1833) 
colocou rodas em uma de suas invenções que, apesar de ter sido projetada 
inicialmente para rodovia, alguns consideram como a primeira locomotiva a vapor, 
outros como o predecessor do primeiro automóvel e passeou pelas ruas de 
Camborne na Inglaterra. O invento foi chamado de “Puffing Devil”( Diabo Soprando), 
pois basicamente o veículo era uma carruagem com uma caldeira acoplada fazendo 
a função de motor. Como era de se esperar, a máquina atraiu bastante a atenção do 
público e da imprensa mas não teve sucesso, devido a baixa autonomia que a 
pressão do vapor proporcionava, além de seu custo ser muito superior ao das 
tradicionais carruagens puxadas por cavalos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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Figura 2.1: A Puffing Devil 
No ano seguinte, Trevithick construiu a primeira locomotiva para estrada de ferro. 
Esta máquina que não tinha nome, foi usada nas minas de ferro em Pen-Y-Darren 
no País de Gales puxando 10 vagões atrelados, à velocidade de 8 Km/h. Entretanto, 
por apresentar muitos problemas o invento não teve sucesso. 
Em 1814, o também engenheiro inglês George Stephenson (1781-1848), tendo 
como base os experimentos de Trevithick, constrói a locomotiva a vapor Blutcher, 
que consegue transportar 30 toneladas a uma velocidade de 6,5 km/h. Durante os 
anos seguintes, seu invento é aperfeiçoado e em 1823, em parceria com seu filho, 
funda a primeira fábrica de locomotivas do mundo, produzindo com sucesso a 
Locomotion Number1. Em 1825, com o financiamento de empresários ingleses, 
George Stephenson construiu e inaugurou a primeira ferrovia pública do mundo 
destinada a conduzir trens de carga que, tracionados por locomotivas Locomotion 
Number1 em horários regulares, cobriam a distancia de aproximadmente 16 km 
entre as cidades de Stockton a Darlington na Inglaterra. 
Apesar de muitos considerarem George Stephenson como o inventor da locomotiva 
a vapor e percursor da engenharia ferroviária, não se deve esquecer que a idéia de 
máquina propulsionada a vapor partiu da mente de Trevithick e assim não cometer-
se injustiça semelhante como a que houve com o telefone, onde somente em 11 de 
junho de 2002 o Congresso dos Estados Unidos aprovou resolução na qual 
reconheceu que o inventor do telefone foi, na realidade , o italiano Antonio Santi 
Giuseppe Meucci e não Alexander Graham Bell. 
Ao iniciar-se a segunda metade do século XIX, a invenção de Stephenson já se 
desenvolvia na Europa com 3.000 km de vias férreas e na América do Norte com 
5.000 km de vias férreas. 
 
 
 
 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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Figura 2.2: Locomotion Number1 
Sem duvida alguma, por terem as estradas de ferro a característica de transportar 
grande massas a grandes distancias de forma econômica, segura e eficiente, 
contribuíram significativamente com a revolução industrial de tal forma que são 
consideradas como um dos maiores marcos do progresso da humanidade e a 
Inglaterra como sendo o berço da engenharia ferroviária. 
2.2 As ferrovias no novo mundo 
O primeiro país americano a construir vias férreas foi os Estados Unidos, em 1827 e 
na América do Sul o Peru em 1851. 
No Brasil, a primeira tentativa para implantação de uma ferrovia ocorreu em 1832 
com a criação de uma empresa no Rio de Janeiro, composta por sócios brasileiros e 
ingleses, objetivando ligar o Porto de Santos à cidade de Porto Feliz, às margens 
navegáveis do Rio Tietê, entretanto o projeto não se concretizou pela demora do 
governo imperial em aprova-lo. Somente a partirde 1852, quando foi assinado um 
decreto lei dando grandes vantagens econômicas aos investidores da época, 
começaram os projetos de construção de ferrovias no país. Em 30 de abril de 1854, 
o empresário Irineu Evangelista de Souza, mais tarde Visconde de Mauá, inaugurou a 
primeira ferrovia brasileira com 14,5 km de extensão que ligava o Porto de Mauá, na 
Baía da Guanabara, à localidade de Raiz da Serra, nas proximidades da cidade de 
Petrópolis, na província do Rio de Janeiro, atendendo assim, os caprichos da família 
imperial que costumava passar o verão naquela cidade. Após a inauguração dessa 
estrada de ferro, conhecida por Estrada de ferro Mauá, sucederam-se outras 
ferrovias e dois fatos importantes ocorreram na história do desenvolvimento da 
ferrovia no Brasil: 
 A ligação Rio de Janeiro-São Paulo, unindo as duas mais importantes cidades 
do país em 1877; 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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 A implantação da estrada de ferro interligando Paranaguá à Curitiba, que se 
constituiu em marco de excelência da engenharia ferroviária brasileira porque, 
na época, muitos técnicos europeus a consideravam impossível de realização 
devido as dificuldades que a Serra do Mar apresentava, entretanto, a sua 
construção durou menos de 5 anos e inaugurada no final de 1883. 
Até o final do século XIX, outras concessões foram outorgadas de tal forma que ao 
final de 1889, quando foi proclamada a república, existiam no Brasil 9.583 km de 
ferrovias. Entretanto, a inexistência de um planejamento adequado para a 
construção de ferrovias durante o governo imperial, trouxe algumas conseqüências 
ao sistema ferroviário do país, que perduram até hoje, tais como: 
 grande diversidade de bitolas (afastamento entre os trilhos) que dificulta a 
integração operacional entre as ferrovias; 
 traçados das estradas de ferro excessivamente sinuosos e extensos; 
 estradas de ferro localizadas de forma dispersa e isolada. 
2.3 As ferrovias no Brasil republica 
Devido a assinatura do tratado de Petrópolis, entre o Brasil e a Bolívia, em 17 de 
novembro de 1903, coube ao Brasil a obrigação de construir a Estrada de Ferro 
Madeira - Mamoré para compensar a cessão, pela Bolívia, da área do atual Estado do 
Acre. Com a finalidade de transportar o látex de borracha produzido na região norte 
da Bolívia, sua construção foi uma epopéia face às dificuldades encontradas na selva 
pelos técnicos e trabalhadores, onde milhares deles morreram em decorrência da 
contração de malária e febre amarela. O traçado da ferrovia com 344 km de linha, 
concluída em 1912, ligava Porto Velho a Guajará-Mirim, margeando os rios Madeira 
e Mamoré. 
Em 1905 foi iniciada construção da Estrada de Ferro Noroeste do Brasil que, 
partindo de Bauru, atravessava São Paulo e o Estado de Mato Grosso do Sul, 
chegando até Corumbá na fronteira com a Bolívia em 1914. 
Após cem anos da Independência do Brasil, existia no país um sistema ferroviário 
com aproximadamente 29.000 km de extensão, cerca de 2.000 locomotivas a vapor 
e 30.000 vagões em tráfego. 
No final da década de 30, o governo Vargas iniciou um processo de saneamento e 
reorganização das ferrovias incorporando ao patrimônio da união várias estradas de 
ferro e no início da década de 50, o governo federal decidiu pela unificação 
administrativa dessas estradas de ferro que totalizavam 37.000 km de linhas 
espalhadas pelo país. 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
11 
Em 1957 foi criada a sociedade anônima Rede Ferroviária Federal S.A. (RFFSA), com a 
finalidade de administrar, explorar, conservar, reequipar, ampliar e melhorar o 
tráfego das estradas de ferro da união a ela incorporadas, cujos trilhos atravessavam 
o País, servindo as regiões nordeste, sudeste, centro-oeste e sul. 
A forte influência da indústria automotiva no governo de Juscelino Kubitschek 
(1956-1961), causou declínio da malha ferroviária brasileira, desaquecendo a 
construção de ferrovias e dando ênfase à construção de rodovias. 
Em 1971, o governo do estado de São Paulo, decidiu unificar em uma só empresa, 
as cinco estradas de ferro de sua propriedade que possuíam, aproximadamente, 
5.000 km de vias férreas, criando a Ferrovia Paulista S.A. (FEPASA). Entretanto, de 
1980 a 1992, os sistemas ferroviários pertencentes, tanto à RFFSA quanto à FEPASA, 
encontraram dificuldades financeiras e começaram a apresentar degradação das 
linhas férreas e do material rodante, ocasionando expressiva perda de mercado para 
o modal rodoviário. Como solução desses problemas o governo federal colocou em 
prática ações voltadas à concessão de serviços públicos de transporte de carga à 
iniciativa privada, instituindo o Programa Nacional de Desestatização. Em 7 de 
dezembro de 1999, o Governo Federal dissolve, liquida e extingue a RFFSA que, na 
época, já tinha a FEPASA incorporada em seu patrimonio. 
Após a privatização das estradas de ferro, a malha ferroviária nacional ficou 
composta das seguintes ferrovias apresentadas na tabela abaixo. 
Tabela 2.1: Principais ferrovias brasileiras de acordo com a ANTF 
Ferrovia Extensão (km) 
América Latina Logística Malha Norte S.A. - ALLMN 500 
América Latina Logística Malha Oeste S.A. - ALLMO 1.945 
América Latina Logística Malha Paulista S.A. - ALLMP 1.989 
América Latina Logística Malha Sul S.A. - ALLMS 7.304 
Ferrovia Tereza Cristina S.A. - FTC 164 
Transnordestina Logística S.A. - TLSA 4.207 
Ferrovia Centro-Atlantica – FCA 8.066 
Companhia Ferroviaria do Nordeste – CFN 4.679 
MRS Logistica S.A. 1.674 
Ferrovia Novoeste S.A. 1.621 
Estrada de Ferro Carajás – EFC 892 
Estrada de Ferro Vitoria a Minas – EFVM 905 
Estrada de Ferro Paraná Oeste S.A.- Ferroeste 248 
Ferrovia Norte-Sul – FNS - VALEC 720 
Estrada de Ferro do Amapá 194 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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Neste momento em que o país desponta como uma das fortes economias mundiais 
e dá sinais de uma retomada da cultura do transporte ferroviário, com a construção 
de ferrovias, como a Transnordestina e a Norte-Sul, o aperfeiçoamento do sistema 
ferroviário brasileiro assegurará maior competitividade para o produto nacional no 
mercado globalizado e a redução de custos no mercado interno, pois estima-se que 
são transportados pelas estradas de ferro brasileiras, apenas 25% da produção do 
país, o que é muito pouco considerando a extensão territorial do Brasil e o potencial 
de utilização desse modo. Em 2008, o governo federal anunciou a construção do 
Trem de Alta Velocidade para o trecho Rio-São Paulo-Campinas, incluindo o projeto 
na cartilha do programa de aceleração do crescimento (PAC). A proposta é que o 
trem-bala brasileiro esteja circulando nos trilhos até 2014, ano em que a Copa do 
Mundo será sediada no Brasil. O projeto marca a retomada no investimento na 
malha ferroviária do país, que ainda se encontra em degradação. Entretanto, essa 
proposta está sendo atualmente uma das mais polemicas obras governamentais, 
tornando-se, para muitos, o caso clássico da má qualidade da gestão de 
investimentos públicos. Como o projeto não atraiu o interesse das grandes 
empreiteiras nacionais, o governo pretende investir mais de R$ 28 bilhões (R$ 3,4 
bilhões para criação de uma estatal, mais R$ 5 bilhões oriundos do tesouro nacional 
e mais outros R$ 20 bilhões de financiamento subsidiado pelo BNDES). O valor 
estimado da obra é de mais de R$ 35 bilhões, entretanto, a falta de detalhamento 
técnico de engenharia e viabilidade econômica, poderá repetir o ocorrido em outros 
países como a França, Coréia e Taiwan ea obra não sair por menos de R$ 50 
bilhões, conforme avaliam alguns especialistas. 
Talvez o governo brasileiro tenha sido influenciado pelo sucesso da China na 
implantação da maior rede mundial de linhas TAV, mas há de se considerar que as 
condições chinesas são completamente diferentes das nossas, pois além deles 
dominarem a tecnologia, possuírem uma população dez vezes maior que a nossa, 
acumulam uma reserva que pode bancar o bilionário projeto. Enquanto isso, a 
Agencia Nacional de Transportes Terrestres (ANTT), coordenadora do 
empreendimento, tem rebatido todas as criticas contrárias e declara que todas as 
etapas programadas serão cumpridas até a assinatura do contrato. Afora esses 
detalhes, ainda há esperanças de que venha a ocorrer, de fato, uma nova expansão 
da malha ferroviária brasileira e como sucedeu na sua origem, com a participação da 
iniciativa privada, pois decorridos mais de 160 anos de história da ferrovia 
brasileira, parece que ainda não colocamos, de fato, os trens nos trilhos. 
Com essas informações apresentadas de forma resumida, relataram-se os fatos 
considerados relevantes da história ferroviária brasileira, desde as primeiras 
iniciativas do Governo Imperial no século XIX, até os dias atuais. 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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2.4 O transporte ferroviário 
No início, o homem transportava seus bens usando sua própria força muscular. 
Posteriormente, passou a transportá-los e transportar-se no dorso dos animais 
domesticados, passando mais tarde a utilizar-se de carroças com tração animal. 
O invento das locomotivas a vapor possibilitou o transporte de cargas e pessoas 
por ferrovias. A baixa resistência ao rolamento faz com que o transporte ferroviário 
seja, entre os meios de transporte terrestre, o que requer o menor esforço trator 
para rebocar a mesma quantidade de carga, donde a sua notória vantagem 
econômica em relação ao transporte rodoviário, principalmente quando se trata de 
deslocar grandes tonelagens de carga entre pontos distantes. Enquanto que um 
vagão de 120 t, trafegando em trilhos planos num trecho em linha reta a 65 km/h, 
for deixado correr livremente, percorrerá um percurso de mais de 10 km antes de 
parar, um caminhão com 30 t e sob as mesmas condições, rodará numa estrada 
asfaltada por aproximadamente 1,5 km. Outra grande vantagem do transporte 
ferroviário sobre o rodoviário é a menor quantidade de gás carbônico lançada na 
atmosfera, quando a locomotiva possui motor de combustão, para deslocar a carga 
transportada. 
O objetivo principal de um sistema de transportes é movimentar cargas e 
passageiros de um local para outro num intervalo de um tempo, a um custo 
competitivo e com absoluta segurança. 
Entre os quatro meios de transporte existentes, rodoviário, ferroviário, hidroviário e 
aeroviário, o que requer o menor esforço trator para rebocar a mesma quantidade 
de carga é o transporte ferroviário devido a baixa resistência ao rolamento. Devido a 
essa característica é o meio mais econômico, seguro e menos poluente para o 
transporte de grandes volumes de carga de longa distância e o mais utilizado nos 
países desenvolvidos e industrializados, conforme pode-se observar nos mapas 
abaixo, onde os Estados Unidos possuem quase 227.000km de linhas férreas, 
contra pouco mais de 33.000km no Brasil. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.3: Comparação entre as malhas ferroviárias norte americana e brasileira 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
14 
A figura abaixo ilustra as principais ferrovias em operação no Brasil de acordo com a 
Associação Nacional dos Transportadores Ferroviários (ANTF). 
 
Figura 2.4: Sistema ferroviário nacional conforme a ANTF. 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
15 
2.4.1 Trem movido à levitação magnética (Maglev) 
Esta tecnologia está sendo utilizada nos trens de alta velocidade e desde a década 
de 60 já se discutia tecnologias de levitação magnética para utilização no sistema de 
transportes. A grande diferença entre esse tipo de trem e um trem convencional é 
que os trens maglev não têm um motor responsável pelo seu deslocamento total 
como o motor usado para puxar os vagões de um trem típico em trilhos de aço. O 
motor para os trens maglev é um motor elétrico utilizado para tira-lo da inércia até 
atingir um certo limite de velocidade. A partir deste momento, o trem começa a 
levitar a alguns centímetros de altura acima dos trilhos e ele então passa a ser 
impulsionado pelas forças atrativas e repulsivas do magnetismo existentes ao longo 
de corredores. 
Atualmente existem três tipos de tecnologia, uma baseada em ímãs 
supercondutores (suspensão eletrodinâmica), outra baseada na reação controlada de 
eletroímãs, (suspensão eletromagnética) e a mais recente que usa ímãs permanentes 
e todas baseiam-se nas propriedades do eletromagnetismo. 
Desde janeiro de 2004, uma linha com trinta quilômetros de extensão localizada na 
cidade chinesa de Xangai está em operação comercial. O Magelv de Xangai utiliza 
tecnologia eletromagnética e está desenvolvido para atingir 450 km/h. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2.5: Trem Maglev 
 
Guia magnético 
Corrente da via 
Imã do trem 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
16 
3 Noções de via permanente 
O sucesso de uma ferrovia é o resultado de muitos fatores, mas certamente o 
principal deles é o seu projeto que deverá conter claramente sua finalidade, o trem 
tipo escolhido para o transporte e todos os estudos que o antecedem, tendo em 
consideração, entre outros, os seguintes aspectos: 
 viabilidade técnica, econômica e financeira; 
 a topografia da região; 
 as condições geológicas e geotécnicas dos terrenos; 
 a hidrologia e a hidrografia da região; 
 a presença de benfeitorias ao longo da faixa de domínio da estrada; 
 relatório de impacto sobre o meio ambiente em decorrência das obras; 
 a obtenção das licenças das obras junto ao órgão responsável pela politica 
nacional do meio ambiente. 
Esse projeto, por sua vez, deverá conter todas as características técnicas do 
conjunto de obras destinadas a formar a ferrovia, bem como a sua área de domínio, 
que circundará as obras e que servirá para proteção das instalações e futura 
ampliação da ferrovia. 
3.1 A geometria ferroviária 
A geometria ferroviária é o traçado propriamente dito da estrada de ferro e 
constitui-se de todas as curvas, com seus respectivos raios mínimos, rampas com 
suas inclinações máximas e tangentes, que são os trechos em linha reta. 
Esse traçado geométrico exige um maior rigor no seu dimensionamento, quando 
comparado com o da rodovia, pois não havendo eixo diferencial nos veículos 
ferroviários, há de se considerar aspectos como o paralelismo de eixos de um 
mesmo truque e a solidariedade do conjunto roda-eixo durante uma curva, além de 
ter, o traçado geométrico, a responsabilidade de garantir a estabilidade, velocidade 
e a segurança das operações de transporte. Desta forma, todo traçado geométrico 
ferroviário afeta diretamente a capacidade de transporte, o consumo energético da 
ferrovia, a vida útil do material rodante e da própria via e consequentemente, 
influencia o balanço contábil da ferrovia, conforme diversos estudos já 
comprovaram. Por todas essas razões o assentamento dos trilhos, obedecendo os 
critérios corretos de engenharia, fazem da geometria ferroviária uma das 
características mais importante da estrada de ferro. 
3.2 Característicasbásicas da linha férrea 
A linha ou via férrea é formada por um conjunto de trilhos em duas filas paralelas 
separadas por determinada distancia, assentadas matematicamente sobre 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
17 
dormentes e mais acessórios de fixação, onde circulam os veículos ferroviários 
guiados por rodas dotadas de friso. Mesmo em via considerada perfeita a posição 
das duas filas pode variar tanto no sentido longitudinal, por meio de sucessivas 
inclinações denomidadas de greides, como no sentido transversal por inserção do 
alargamento da bitola ou da elevação do trilho externo para inscrição do truque na 
curva, ou ainda por outras anomalias geométricas. 
A linha férrea pode ser simples ou singela ou ainda dupla. 
 Linha simples ou singela: quando há uma só via onde os trens transitam nos dois 
sentidos, com cruzamentos feitos em desvios. 
 Linha dupla: quando há duas vias onde os trens transitam simultaneamente em 
sentidos opostos. O espaço entre as duas vias é conhecido por entrevia. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.1: Perfil de linha simples ou singela 
 
 
 
 
 
Figura 3.2: Perfil de linha dupla 
A linha férrea também é denominada de via permanente e normalmente é 
subdividida em infraestrutura e superstrutura. 
3.2.1 Tangente 
Numa ferrovia o termo tangente se refere a qualquer trecho da linha férrea em reta. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.3: Tangente 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
18 
3.2.2 Bitola 
A bitola de uma ferrovia é a distância entre as faces internas dos trilhos medidas a 
partir de um ponto abaixo da face superior de cada trilho. Se a ferrovia opera com 
rodas no padrão norte-americano, como é o caso das ferrovias brasileiras, a bitola 
da via deve ser medida a 16 mm abaixo do topo do boleto dos trilhos. 
Há várias bitolas no mundo e os três tipos mais utilizados são: 
 bitola larga com 1,60m; 
 bitola estreita ou métrica com 1,00m; 
 bitola internacional ou padrão com 1,435m e oficialmente adotada pela 
Conferência Internacional de Berna, em 1907. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.4: Bitola ferroviária 
No Brasil há ferrovias com os três tipos de bitolas acima descritas. 
Segundo a história, a origem da bitola padrão deve-se a ao fato de que as 
instalações, ferramentas e maquinários das primeiras fábricas inglesas de 
locomotivas foram aproveitadas das fábricas de carroças e carruagens que eram 
construídas para circular pelas estradas da Europa, que por sua vez, foram 
construídas durante o império romano. Os romanos costumavam transportar cargas 
em bigas tracionadas por uma parelha de cavalos e assim, a medida de 1,435m, 
equivalente a 4 pés e 8 ½ polegadas é justamente a distancia que comporta duas 
traseiras de cavalos colocados lado a lado. Fato curioso é que este detalhe eqüino 
frustrou os engenheiros da NASA que gostariam de ter o tanque de combustíveis do 
foguete espacial, que transportava a máxima tecnologia do homem, com uma 
capacidade maior que a construída, mas como o tanque teve que ser transportado 
da fábrica em Utah até Houston no Texas por trem, cujo percurso possuía tuneis 
com dimensões limitadas pela bitola padrão adotada nos Estados Unidos, sua 
capacidade foi limitada pela bunda de dois cavalos romanos! 
Já a bitola ibérica com 1,668m e adotada em Portugal e Espanha, foi criada por 
motivos estratégico-militares de modo a impedir uma possível invasão francesa e 
atualmente tem sido uma barreira entre a península Ibérica e os demais países 
europeus. 
Bitola 
 16 mm 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
19 
3.2.3 Flecha 
A flecha é definida como a distancia perpendicular do boleto ao centro de uma 
corda instalada entre dois pontos do trilho e seu valor determina o raio de curvatura 
da linha. 
 
 
 
 
Figura 3.5: Flecha da via 
3.2.4 Superelevação 
Com o intuito de compensar a ação da pseudo força centrifuga em movimentos 
circulares, usa-se elevar o trilho externo nas seções de curva, colocando-o numa 
cota acima do trilho interno. Este incremento de altura na fila externa de trilhos é 
denominado de superelevação. Se não fosse a ação do trilho externo guia que atua 
sobre o friso da roda, garantindo a atuação da força centrípeta, o veiculo tenderia 
seguir uma trajetória tangente à curva que, para um observador externo, seria como 
a atuação de uma força centrifuga que tira o veiculo para fora da curva, sendo 
considerada como a reação da real força centrípeta. Esta técnica reduz tanto o 
desconforto gerado pela mudança de direção do vetor velocidade, como o desgaste 
no contato roda – trilho e o risco de tombamento. 
A superelevação máxima usada pelas ferrovias é cerca de 10% da bitola. 
 
 
 
 
 
 Figura 3.6: Superelevação 
3.2.5 Superlargura 
É o incremento na bitola em curva visando melhorar as condições de inscrição do 
rodeiro e conseqüentemente, reduzir o nível de arrastamento de rodas e a 
resistência de curva, pois os rodeiros utilizados nos sistemas ferroviários são 
constituídos por duas rodas rigidamente conectadas entre si por um eixo, de modo 
a não permitir o movimento rotacional diferencial entre elas, isto é, a rotação 
angular do rodeiro é idêntica para as duas rodas. Desta forma, no início da 
negociação de um rodeiro ferroviário com uma trajetória curva, haverá produção de 
forças longitudinais diferenciadas entre os pontos de contato de cada roda com o 
respectivo trilho, que causam o deslocamento lateral do rodeiro em relação à via 
férrea. 
flecha 
h 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
20 
Alguns especialistas também recomendam sua utilização em tangentes quando o 
traçado dificulta o passeio da roda criando desgaste cônico, entretanto muito 
cuidado deve ser tomado para que não haja o aumento do angulo de ataque e o 
aumento do jogo da via (diferença entre as bitolas da via e do material rodante), 
fatores que facilitam o descarrilamento. Na prática utiliza-se a superlargura entre 5 
e 20mm apenas em curvas com raio menor do que 100m. 
Devido à conicidade da superfície de rolamento das rodas, o deslocamento lateral 
relativo faz com que o raio de rolamento da roda externa seja maior do que o da 
roda interna à curva, produzindo um conjugado que atua no sentido de buscar o 
alinhamento do rodeiro com o centro da curva, formando um pequeno ângulo de 
ataque do rodeiro em relação à via férrea. Desta forma, a inscrição de um rodeiro 
ferroviário em curvas se faz através de um sistema dinâmico estabelecido pela 
conicidade da superfície de rolamento das rodas que produz diferentes raios de 
rolamento para cada roda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.7: Jogo da via e conicidade das rodas 
3.3 A Infraestrutura 
A infraestrutura é o conjunto de obras destinadas a formar a plataforma da ferrovia 
e é responsável por tudo aquilo que estiver abaixo do lastro, ou seja, leito, sub-
lastro, cortes, aterros e dispositivos de drenagem. 
Nessa fase da obra ocorrem os serviços de: 
 terraplenagem que modificam a conformação natural do terreno através de 
enchimentos (aterros) e escavações (cortes); 
 compactação dos solos utilizados nos aterros das obras de terraplenagem para 
adquirirem propriedades que melhorem seu comportamento quanto a capacidade 
de ruptura sob ação de cargas externas e ação da água. Nesta etapa procura-
se obter a maior aproximação e entrosamento das partículas que compõe o solo, 
Jogo 
 
Eng. Amadoda Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
21 
buscando o aumento da coesão e do atrito interno e maior resistência ao 
cizalhamento, que por sua vez, aumenta a capacidade de suporte tornando o 
solo mais estável. 
Também nessa fase ocorrem os serviços de construção de taludes, que são 
superfícies inclinadas que limitam um maciço evitando seu desmoronamento sobre 
a via. 
3.4 A superestrutura 
A superestrutura é composta pelos elementos que estiverem acima do sub lastro 
como: lastro (brita), dormentes, trilhos e fixações. Como a superestrutura está 
sujeita ao desgaste das rodas dos veículos ferroviários em circulação, precisa ser 
renovada quando seu desgaste atingir o limite de tolerância exigido pela segurança 
e conforto da circulação dos materiais rodantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.8: Seção transversal da via permanente com seus componentes básicos. 
3.4.1 Lastro 
É a camada de material granular permeável e resistente, de diversas origens na qual 
se apoiam e se encaixam os dormentes da via férrea, proporcionando drenagem e 
elasticidade à linha e tendo como principal função a distribuição das cargas dos 
dormentes para o leito do terreno. 
O material que o compõe normalmente é obtido através da britagem de rochas 
duras, compactas, de estrutura não lamelar ou xistosa, de elevada resistência à 
compressão e elevada massa específica aparente. 
As rochas utilizadas são o granito, basalto, calcário e a escoria de aciaria, todos com 
uma determinada granulometria prescrita pela AREMA (American Railway 
Engineering Association ). 
De um modo geral as ferrovias fixam uma altura de lastro para os diversos 
segmentos de linha em função de algumas características tais como o volume do 
transporte a realizar, tipo de dormente utilizado, bitola, entre outras. 
3.4.2 Ombro 
É a parte do lastro que fica sobre a superfície e externamente ao lado dos trilhos. 
Sua finalidade é complementar a resistência aos esforços transversais e 
Leito 
Sub lastro 
 
Fixações 
Talude de corte 
Valeta de drenagem 
Dormente 
Lastro 
Trilho 
Ombro 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
22 
longitudinais, além de facilitar a manutenção da via quando da limpeza e troca do 
lastro. 
3.4.3 Dormentes 
Os dormentes são elementos de conformação geralmente prismáticos, nos quais são 
fixados os trilhos e colocados entre o lastro transversalmente à direção desses, 
espaçados regularmente um dos outros. Tem por função receber e transmitir ao 
lastro os esforços produzidos pelas cargas dos veículos, servindo de suporte dos 
trilhos e permitindo a sua fixação mantendo invariável a distância entre eles. O 
dormente ideal é aquele de fácil manuseio e de longa vida, além de possuir as 
seguintes características: 
 suas dimensões devem fornecer uma superfície de apoio suficiente para que a 
taxa de trabalho no lastro não ultrapasse certo limite; 
 sua espessura lhe dê necessária rigidez, permitindo, entretanto alguma 
elasticidade; 
 ter resistência aos esforços; 
 permitir, com relativa facilidade, o nivelamento do lastro (socaria) na sua base; 
 durabilidade; 
 que se oponha eficazmente aos deslocamentos longitudinais e transversais da 
via; 
 permitir boa fixação do trilho, isto é, uma fixação firme sem ser excessivamente 
rígida. 
Os principais tipos de materiais utilizados atualmente são: 
 Madeira; 
 Concreto; 
 Aço; 
 Plástico 
Os dormentes de madeira são os mais usados no mundo, principalmente pelas 
qualidades naturais. Quando tratados adequadamente, são muito mais resistentes e 
elásticos que os demais. O desenho abaixo ilustra as características físicas do 
dormente. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.9: Dimensões dos dormentes de madeira 
Bitola larga 
240 cm 
17 cm 
24 cm 
16 cm 
22 cm 
280 cm 
Bitola métrica 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
23 
Apesar dos dormentes de concreto apresentarem algumas vantagens em relação aos 
outros, tais como, como longa vida, peso elevado que propicia maior elasticidade à 
via, resistencia às intempéries e características físicas e mecânicas uniformes, 
acabam apresentando uma tendência para ruptura sob ação de cargas bruscas, 
principalmente na região de apoio do trilho e nas sedes das fixações, surgindo 
fissuras e trincas, seguidas de desintegração mais ou menos total, além de 
apresentarem pequena resistência à fadiga. Outras desvantagens dos dormentes de 
concreto é que necessitam de um processo de fabricação apurado, além de 
apresentarem dificuldade de transporte e manuseio devido ao peso elevado, 
dificuldade de fixação eficaz, necessidade de linha com alto padrão de lastro e 
nivelamento e perda total em caso de acidente. 
Atualmente há dois tipos de dormente de concreto, o dormente monobloco 
protendido e o de dois blocos com haste metálica interligando-os, também 
conhecido por dormente RS. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.10: Dormentes de concreto (monobloco e de dois blocos com interligação) 
Os dormentes de aço são perfis laminados em forma de “U” invertido e dobrados nas 
extremidades. Para permitir a fixação dos trilhos, são soldadas ombreiras. 
As vantagens desse tipo de dormente são as seguintes: 
 material perfeitamente homogêneo; 
 possuir longa vida útil; 
 apresentar boa resistência aos esforços transversais. 
Como desvantagem apresenta os seguintes aspectos: 
 maior dificuldade para socaria e nivelamento; 
 falta de isolamento elétrico em linhas sinalizadas; 
 exigir linha férrea com alto padrão de lastro e isenta de impactos na superfície de 
rolamento 
 
 
 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
24 
 
 
 
 
 
Figura 3.11: Ombreira e dormente de aço 
3.4.4 Trilho 
Entre os elementos estruturais da via, o trilho é o de maior custo e considerado 
tecnicamente o mais importante da superestrutura por ser guia e sustentação dos 
veículos ferroviários. Sua forma e o comprimento evoluíram gradativamente de 
acordo com a tecnologia do aço, até atingirem os perfis modernos de grande seção 
e peso, para permitir as pesadas cargas por eixos dos trens modernos. O trilho 
utilizado hoje é do tipo VIGNOLE, idealizado pelo engenheiro inglês Charles Blacker 
Vignoles. 
Geralmente os trilhos são fabricados nos comprimentos de 12 e 18 m e designados 
pelo seu peso por metro linear. 
Tabela 4: Tipos de trilhos 
Tipo Kgf/m 
TR-68 67,56 
TR-57 56,80 
TR-50 50,35 
TR-45 44,64 
TR-37 37,11 
Devido a sua qualidade e resistência, o aço é o material utilizado na sua fabricação. 
Além do ferro que é o seu principal componente (98%), o aço comum possui 
impurezas que diminuem sua resistência e portanto, a maioria dos trilhos fabricados 
no mundo são de aço especial produzidos com ligas que combinam o ferro com 
outro elemento tal como o vanádio, cromo, molibidenio, titânio, nióbio, entre 
outros, apresentando assim uma característica com maior dureza e resistência. 
Sua secção transversal é composta de três partes com funções distintas: 
3.4.4.1 Boleto 
O boleto é a parte superior do trilho onde se apóiam e são guiadas as rodas dos 
veículos ferroviários. Deve possuir arestas arredondadas para diminuição das 
tensões, bastante massa e altura suficiente para resistir à flexão que é submetido. 
3.4.4.2 Alma 
A alma é a parte estreita e vertical do trilho entre o boleto e o patim. Deve possuir 
altura suficiente para resistir à flexão que é submetida.Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
25 
3.4.4.3 Patim 
O patim é a parte mais larga do trilho que se assenta no dormente direta ou 
indiretamente. Deve possuir espessura suficiente para suportar a força transversal e 
manter a alma perpendicular ao dormente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.12: Trilho e suas partes da secção 
3.4.4.4 União dos trilhos 
Quando da sua instalação, as barras de trilhos são unidas por: 
 talas de junção de mesma resistência e rigidez dos trilhos, colocadas justapostas 
montadas na alma do trilho e apertadas por 4 ou 6 parafusos; 
 soldadas em um estaleiro de solda ou no próprio local através da soldagem 
aluminotérmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.13: Talas de junção 
3.4.4.5 Acessórios de fixação 
Os trilhos devem ser perfeitamente fixados aos dormentes formando um conjunto 
solidário para que não haja variação da bitola e assim cumprir com sua função 
principal de guia e pista de rolamento na via. 
Inicialmente eram fixados diretamente através de pregos especiais e posteriormente 
parafusos, entretanto esses acessórios não mantinham por muito tempo a bitola. Na 
sua evolução foram desenvolvidos diversos tipos de elementos e sistemas que 
Boleto 
Patim 
Alma 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
26 
atualmente proporcionam uma fixação rígida ou elástica. Entre os diversos 
elementos em uso, destacam-se: 
 Placa de apoio; superfície metálica usada nos dormentes de madeira para 
aumentar a área de apoio do trilho no dormente. Prolonga a vida do dormente 
por proporcionar uma melhor distribuição de carga e evitar o corte do dormente 
pelo patim. As dimensões da placa de apoio variam com a largura do patim do 
trilho e com o peso do material rodante. 
 Parafuso; elemento metálico de rosca soberba, cuja cabeça se adapta a chave de 
aperto ao qual se aparafusa na madeira em furo previamente preparado. 
 Grampo; elemento metálico que se prende o patim na placa de apoio, 
proporcionando elasticidade aliviando as tensões na via. 
 Retensor; elemento metálico usado para impedir o deslocamento do trilho no 
sentido longitudinal (caminhamento do trilho). 
A figura abaixo ilustra alguns desses acessórios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.14: Acessórios de fixação 
A placa de apoio tem inclinações de 1:20 a 1:40 para o lado de dentro dos trilhos 
para possibilitar um melhor contato roda-trilho. Essa inclinação é em função do 
trem tipo para o qual foi construída a ferrovia. 
3.4.5 Aparelho de mudança de via (AMV) e travador elétrico 
O aparelho de mudança de via, também conhecido por chave ou pela abreviatura 
AMV, é um dispositivo mecânico encarregado de realizar o desvio de um veículo 
ferroviário de uma linha para outra. Seu acionamento pode ser manual, pneumático 
ou elétrico. 
A posição que dá continuidade ao movimento do trem pela linha principal é 
denominada de normal. A posição que realiza o desvio do trem para a linha 
secundária é denominada de reversa. 
Parafuso 
Dormente 
Parafuso 
Arruela de pressão 
Grampo elástico 
Placa de apoio 
Inclinação 
Prego 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
27 
Todo AMV é composto de partes fixas e móveis, sendo as principais a chave, o 
jacaré e as agulhas. 
 A chave é a parte inicial móvel do AMV constituída de agulhas, trilhos de encosto, 
placas de deslizamento, calços, escoras, parafusos, barras de ligação, dormentes 
especiais, fixações e demais acessórios destinados a encaminhar veículos 
ferroviários de uma para outra via. 
 O jacaré é a peça que forma a intersecção de dois trilhos permitindo a passagem 
das rodas numa ou outra linha. Pode ser feito com trilhos aparafusados entre si 
ou fundido em aço especial. 
 A agulha é uma peça feita de aço fundido ou forjado, ou de trilho usinado, 
destinada a encaminhar as rodas de veículos ferroviários de uma para outra linha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.15: Aparelho de mudança de vias (AMV) 
O travador elétrico é um dispositivo que controla localmente a movimentação do 
aparelho de mudança de via que dá acesso a um desvio não sinalizado. 
Acoplado ao aparelho de mudança de via, o travador elétrico o imobiliza na posição 
“normal” e só libera sua movimentação, através de uma operação local, ao receber 
um comando de autorização do centro de controle. Esta liberação é uma forma de 
garantir segurança, pois uma operação local é realizada fora da lógica do 
intertravamento. 
Existem dois tipos de travadores elétricos: 
 Travador elétrico motorizado, que utiliza uma máquina de chave para 
movimentação e travamento do aparelho de mudança de via. 
Jacaré 
Agulhas 
Chave 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
28 
 Travador elétrico manual, que utiliza um dispositivo convencional (maromba) 
para movimentação manual do aparelho de mudança de via. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.16: Máquina de chave e travador elétrico 
3.5 Equipamentos utilizados para a conservação da via 
Vários são os equipamentos necessários para a manutenção da via, entre os quais, 
destacam-se: 
a) Carro controle; esta máquina tem a função de prover a manutenção da via 
permanente de informações referentes a geometria da linha e da região dos 
aparelhos de mudança da via quanto a empeno, alinhamento transversal e 
nivelamento longitudinal, comparando os resultados com parâmetros pré-
estabelecidos de acordo com a classe da ferrovia, para que a mesma programe 
suas manutenções corretivas e preventivas. 
b) Esmeriladora de trilhos; sua função é manter a superfície de rolamento dos 
trilhos de acordo com os padrões de segurança operacional, através do 
esmerilhamento dos trilhos, conformando-os de acordo com o padrão adotado 
pela ferrovia, eliminando defeitos superficiais. 
c) Máquina regularizadora e socadora de lastro; esta máquina possui duas funções 
importantíssimas, a que regula o lastro da linha conformando suas características 
geométricas iniciais de ombro e inclinação de talude, bem como de preparar a 
linha para recebimento da socaria do lastro, tanto em manutenção como em 
construção e a socadora que mantem a geometria da linha (alinhamento e 
nivelamento) de acordo com os parâmetros de segurança operacional e 
compactar o lastro da via recuperando sua capacidade de suporte aos esforços 
solicitantes. 
 
 
 
 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.17: Máquinas de manutenção da via permanente 
 
 
Eng. Amado da Costa e Silva 
 
Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
30 
4 Material rodante 
O material rodante ferroviário é todo veículo provido de rodas e que se movimenta 
sobre trilhos. Pode-se classifica-lo como: 
 Material de tração: locomotivas; 
 Carros automotores: automotriz, auto de linha e guindaste; 
 Material de transporte: vagões e carro de passageiros. 
4.1 Contato roda-trilho 
O contato roda-trilho representa a interação da via permanente com os materiais 
rodantes, os quais são os itens de maior custo de manutenção de uma ferrovia. 
Qualquer imperfeição em um destes componentes afeta o outro diretamente e todos 
os demais componentes da infra e superestrutura da via, gerando um maior custo 
com manutenção da ferrovia, afetando a confiabilidade do sistemae aumentando os 
riscos. Esse contato direto das rodas do trem com os trilhos, ambos metálicos, 
provoca um desgaste considerável dessas partes devido à grande magnitude da 
carga que solicita as rodas. A região de contato apresenta inter-relações complexas 
envolvendo muitas variáveis. 
O problema da determinação das tensões de contato entre sólidos elásticos de 
superfícies curvas, pressionados um contra o outro é extremamente complexo e 
diversos estudiosos têm proposto soluções ao longo do tempo. 
As bases teóricas para cálculo das tensões de contato entre sólidos de superfícies 
curvas, ideais, isotrópicos, homogêneos e elásticos, que se comportem segundo a 
Lei de Hooke, foram definidas pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz, (1857-
1894), através da publicação em 1881 do trabalho: On The Contact of Elastic Solids. 
Segundo os estudos de Hertz, quando dois sólidos esféricos, elásticos e ideais, são 
pressionados um contra o outro, produz-se na região de contato uma pequena 
deformação de configuração elíptica. A distribuição de esforços dentro desta elipse 
de contato não é homogênea e pelo contrário, se verifica de forma 
aproximadamente parabólica. A tensão máxima de compressão ocorre na parte 
central da elipse e sua intensidade é variável em função dos seguintes parâmetros: 
 o raio da roda; 
 o arredondamento do boleto do trilho; 
 a carga estática da roda. 
 
 
 
 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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Figura 4.1: Contato roda-trilho e elipse de Hertz 
Durante a rolagem da roda sobre o trilho essa área de aderência é reduzida e se 
desloca em direção da extremidade da superfície, a frente do sentido de movimento. 
A demanda dessa área de aderência exigida pela força de tração da locomotiva 
depende de alguns fatores tais como: 
 as condições dos trilhos; 
 a suspensão do veículo; 
 a velocidade com que o trem está se deslocando. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.2: Deslocamento da área de aderência 
Para que a locomotiva possa vencer a sua inércia e iniciar o movimento, há um 
sistema de areeiro que injeta areia na frente dos rodeiros visando aumentar o 
coeficiente de aderência entre a roda e o trilho. Esse sistema possui depósitos de 
areia (caixa de areia) que podem estar localizados nas duas extremidades de cada 
truque ou nas extremidades da carroceria da locomotiva. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.3: Sistema de areeiro e bico injetor 
Elipse de contato 
Superficie de contato Área de aderência 
Sentido do deslocamento 
 
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A areia é soprada por ar comprimido através de condutos localizados à frente dos 
rodeiros líderes de cada truque da locomotiva. 
A areia utilizada deve ter as seguintes características: 
 granulometria recomendada; 
 lavada; 
 peneirada; 
 seca (torrada); 
 isenta de argila. 
Na prática ferroviária, observa-se que: 
 a aderência varia com a velocidade; 
 durante a tração, o ponto onde ocorre o maior nível de aderência é no início de 
uma patinação; 
 a resistência ao movimento é bem elevada na partida, mas cai bruscamente assim 
que o veículo começa a se movimentar; 
 a deposição de areia entre a roda e o trilho aumenta o nível de aderência. 
O trilho sob condições de início de chuva ou manchas de óleo apresenta menores 
valores de coeficiente de aderência, propiciando a patinação das rodas da 
locomotiva podendo ocorrer os seguintes efeitos: 
 redução, ou até mesmo, perda da força de tração; 
 choques internos na composição; 
 problemas nos motores elétricos e geradores; 
 sobre aquecimento súbito das rodas, com conseqüências graves;desgastes 
 anormais nas rodas e trilhos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.4: Calo na roda e desgaste anormal nos trilhos. 
4.2 Rodas 
Podem ser fabricadas em aço fundido ou forjado. A roda proporciona o movimento 
de rolagem sobre os trilhos, preferencialmente sem arrastamento, distribuindo o 
peso dos vagões sobre os trilhos. É ela que guia o vagão nos trilhos pelo efeito dos 
 
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Uma introdução a engenharia ferroviária 
 
 
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frisos. Também deve ser capaz de dissipar a energia térmica da frenagem sem 
prejudicar sua estrutura pois as sapatas de freio atuam diretamente sobre elas. 
As rodas de um rodeiro são classificadas quanto ao processo de fabricação, quanto 
à aplicação (classe do aço da roda), perfil do disco e quanto ao número de vidas. 
Além disso, possui alguns parâmetros dimensionais importantes como: largura do 
friso, perfil da superfície de rolamento, composição química e características 
metalúrgicas. 
4.2.1 Processos de fabricação 
No Brasil atualmente há dois processos de fabricação. A Amsted-Maxion fabrica 
rodas fundidas na sua unidade de Cruzeiro, SP e a MWL fabrica rodas forjadas em 
Caçapava, SP. Todos os dois processos são certificados pela American Association of 
Railroads (AAR). 
Na fundição da roda o aço líquido proveniente da aciaria é colocado em moldes de 
areia ou grafite. Os moldes têm exatamente o formato da roda acabada e a fundição 
é sobre pressão (processo Griffin para eliminar vazios internos). No tratamento 
térmico, as rodas são temperadas em água e revenidas para alívio de tensões em 
fomos elétricos, a gás ou a óleo. Nesta etapa da fabricação se determina a dureza 
que irá definir, junto com a composição química, a classe da roda. As rodas 
fundidas são normalmente usinadas no furo central para permitir a montagem e na 
região da pista de rolagem (opcional) para eliminar a ovalização proveniente do 
processo de fabricação que causa trepidação excessiva e fadiga dos componentes 
dos vagões. Todas as rodas devem ser inspecionadas, por ultra-som, partículas 
magnéticas, dureza e dimensionais. 
4.3 Engates 
A sua função básica é fazer a ligação entre os diversos veículos de uma composição 
e transmitir esforços de um veículo para outro após seu acoplamento. Para permitir 
o giro de vagões nos viradores de vagões, os engates podem ser caracterizados 
como fixos ou rotativos. O engate é fisicamente composto de um corpo fundido, 
mandíbula e diversos componentes que operam no travamento ou destravamento da 
mandíbula, fazendo com que os vagões acoplem e/ou desacoplem um do outro. Há 
vários modelos de engate que se diferenciam pela sua resistência mecânica, 
características de acoplamento e fixação à estrutura, comprimento dos trens, 
capacidade e tipo dos vagões. Para que os esforços desenvolvidos não sejam 
transmitidos através de movimentos bruscos e choques prejudiciais, tanto as 
estruturas como ao que estiver sendo transportado é necessário que o 
deslocamento dos engates seja controlado por um dispositivo amortecedor 
instalado entre o engate e a estrutura do veículo, capaz de dissipar a energia 
cinética é transformá-la em energia calorífica através do atrito. Este dispositivo 
 
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amortecedor é o aparelho de choque e tração, que é constituído por um conjunto de 
molas ou colchões de borracha e cunhas de fricção envolto por uma braçadeira, que 
por sua vez, serve de meio para pinar o engate. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.5: Engates fixo e rotativo e aparelho de choque e tração 
Embora existam diferentes projetos de aparelho de choque e tração com placas ou 
blocos amortecedores utilizando borracha, todos eles operam baseados no mesmo 
princípio, diferindo apenas, quanto àsuas dimensões e capacidade. 
4.4 Locomotivas 
A locomotiva é um veículo ferroviário que fornece a energia necessária para a 
colocação de um trem em movimento. O desenvolvimento do seu motor passou da 
propulsão à vapor para a eletricidade, depois pelo motor de injeção à Diesel e as 
que utilizam os dois conceitos (elétrico e diesel) consideradas as mais eficientes. 
Mais recentemente foram desenvolvidas locomotivas com turbinas a gás e com elas 
os trens de alta velocidade, capazes de atingir mais de 500 km/h. Finalmente o trem 
de levitação magnética, mais conhecido por Maglev é a ultima novidade na 
tecnologia ferroviária, embora a primeira patente deste tipo de trem tenha sido 
registrada em 1969. 
Toda e qualquer locomotiva possui uma estrutura formada basicamente por três 
grandes partes: 
 Truques; 
 Plataforma 
 Cabines do operador e do motor. 
 
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Além destas, as locomotivas possuem engates para acoplamentos de vagões ou 
outras locomotivas, escadas para acesso à plataforma e cabines e tanque de 
combustível no caso das locomotivas propulsionadas por motor de combustão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.6: locomotiva 
4.4.1 Truque 
É uma estrutura mecânica constituído por rodas, rolamentos, eixos, molas, 
amortecedores e demais componentes, sobre a qual é assentado o estrado de uma 
locomotiva ou vagão. Sua função é transferir o peso para os trilhos e permitir sua 
movimentação guiada pelos trilhos, além de amortecer os impactos provenientes da 
via e do contato roda-trilho. 
Existem vários tipos de truque, cada qual com suas características e qualidades 
específicas. Os principais modelos são o Ride Control e o Barber. São projetados a 
fim de suportar as tensões resultantes dos choques de rodagem, produzidos pelas 
variações normais existentes na linha e de outras condições encontradas durante o 
serviço. Uma importante função do conjunto do truque é absorver e isolar estes 
choques, a fim de que eles não sejam transmitidos para a plataforma da locomotiva 
e aos equipamentos montados sobre a plataforma. Sua estrutura lateral é conhecida 
por aranha. 
Dependendo do tipo de locomotiva, os truques podem ter dois, três ou quatro eixos. 
 
 
 
 
 
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Figura 4.7: Tipos de truques 
4.4.2 Plataforma 
A plataforma é um elemento estrutural da locomotiva tendo, como principais 
funções: 
 Suportar o peso e os esforços mecânicos de todos os componentes montados na 
locomotiva; 
 Suportar as cabines; 
 Transmitir o peso das cabines e equipamentos ao truque; 
 Receber as forças de tração e transmitir para os vagões; 
 Receber os esforços de impacto; 
 Proteger o operador através dos postes de colisão nela soldados; 
 Permitir o içamento da locomotiva através dos ganchos nela soldados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.8: Plataforma 
4.4.3 Cabines 
As cabines da locomotiva são todas confeccionadas de chapas e perfis de 
sustentação de aço de baixo-carbono, com função apenas de proteção. 
A cabine principal, ou cabine do operador, normalmente fica situada na extremidade 
dianteira da locomotiva, soldada à plataforma e dotada de: 
 duas portas que permitam acesso aos passadiços dianteiro e traseiro; 
 
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 duas janelas laterais; 
 duas poltronas; 
 luminárias de teto com comando local junto às poltronas; 
 extintores de incêndio; 
 limpadores de pára-brisas; 
 isolamento térmico e acústico. 
Em seu interior ficam acondicionados os controles e comandos de operação, 
sinalização ferroviária. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.9: Cabine principal da locomotiva 
A cabine do motor fica situada, normalmente, atrás da cabine principal e possui uma 
capota independente que pode ser removida da plataforma para facilitar o acesso 
aos equipamentos nela contido. A capota possui portas laterais e escotilhas que 
permitem o livre acesso para manutenção ou remoção do motor. 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.10: Cabine do motor 
4.5 Carros automotores 
Os carros automotores são todos os demais veículos ferroviário a motor de 
propulsão que circula na via férrea por seus próprios meios e destinados à 
construção e/ou manutenção da via. Alguns desses veículos possuem adaptações 
que o habilita também a trafegar em rodovias, facilitando o deslocamento das 
equipes de manutenção. 
 
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Figura 411: Carros automotores ferroviários 
4.6 Vagão 
O vagão é um veículo ferroviário cuja função é de suportar e acondicionar 
mercadorias durante o seu transporte. Assim como as locomotivas, os vagões 
ferroviários também evoluíram desde o surgimento das ferrovias. Se no início do 
século XIX, havia praticamente um só tipo de vagão para todas as cargas, 
atualmente existem vários tipos de vagão. De um modo geral os diversos tipos de 
vagões têm as mesmas características técnicas e operacionais nos diversos países 
do mundo havendo, entretanto, algumas diferenças específicas para um ou outro 
vagão dependendo do tipo e das características das mercadorias a serem 
transportadas. Entre essa diversidade, os mais utilizados estão listados abaixo. 
4.6.1 Vagão fechado 
Construído para o transporte de granéis sólidos, ensacados, caixarias, cargas 
unitizadas e produtos em geral que não podem ser expostos ao tempo ou 
contaminação por agentes externos (poeiras, particulados, etc.). Diferem entre si 
pela forma de carregamento e descarga. Podem ter carga e descarga laterais ou 
eventualmente por escotilhas superiores e tremonhas de fundo. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 4.12: Vagão fechado 
4.6.2 Vagão gôndola 
São utilizados para o transporte de granéis sólidos e produtos diversos que podem 
ser expostos ao tempo como minerais. 
 
 
 
 
 
 
Figura 4.13: Vagão gondola 
4.6.3 Vagão tanque 
São usados para transporte de cargas líquidas, gasosas ou sólidas pulvurulentas (pó 
fino). Podem ter estrados onde o tanque é apoiado ou estruturas onde o tanque é 
auto-portante, possibilitando uma grande redução de tara. 
 
 
 
 
 
Figura 4.14: Vagão tanque 
4.6.4 Vagão hopper 
Também utilizados para o transporte de diversos tipos de grãos agrícola ou mineral. 
Sua principal característica é o interior feito de planos inclinados, em forma de funil, 
por onde o granel é escoado pela força da gravidade, tão logo sejam abertas as 
bocas de descarga. 
 
 
 
 
 
Figura 4.15: vagão hopper 
 
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4.6.5 Vagão plataforma 
Geralmente são usados para o transporte de cargas de difícil acondicionamento, tais 
como bobinas, chapas, containers, materiais ferroviários, entre outros. Há vários 
tipos de vagão plataforma e todos não possuem paredes laterais para facilitar o 
carregamento e descarregamento de materiais diversos e conteiners. 
 
 
 
 
 
Figura 4.16: vagão plataforma 
4.6.6 Vagão gaiola 
É utilizado para o transporte de animais vivos. São vagões com as paredes em 
treliça, de modo a permitir ampla ventilação e facilidade