Métodos de avaliação da capacidade de vias, áreas de manobras e pátios

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TECNOLOGIA E 
ECONOMIA DOS 
TRANSPORTES
Organizadores:
André Luís Abitante
João Fortini Albano
Shanna Lucchesi
Tânia Batistela Torres
Métodos de avaliação da 
capacidade de vias, áreas 
de manobras e pátios
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Conceituar a capacidade de vias e pátios do sistema ferroviário.
 Identifi car os fatores que infl uenciam na capacidade do sistema
ferroviário.
 Diferenciar a aplicação dos métodos de avaliação de capacidade por 
tipo de infraestrutura.
Introdução
O transporte ferroviário brasileiro transporta em média 464 milhões de 
toneladas de carga por ano (ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS TRANSPOR-
TADORES FERROVIÁRIOS, 2015). Todo carregamento é realizado em um 
pátio, transportado por uma via e descarregado em outro pátio, passando 
pelas áreas de manobras. Assim, é importante que você conheça os 
principais elementos que determinam a capacidade de operação desse 
sistema. Neste capítulo, você vai estudar os elementos que garantem a 
operação eficiente do transporte ferroviário, desde a capacidade da via 
até as operações realizadas nas áreas de carga e descarga ou manutenção.
Capacidade das infraestruturas ferroviárias
Uma via projetada deve atender à demanda de transporte de carga e de passa-
geiros com segurança e conforto e ser economicamente viável. A capacidade 
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de uma via é defi nida pela quantidade de veículos (volume) que podem utilizar 
um trecho ferroviário, e é expressa em trens/ dia/ sentido. A capacidade 
também é mensurada pelo volume de carga que pode ser transportado. Outro 
modo de ilustrar a capacidade de um pátio ferroviário é pensar na quantidade 
de vagões que esse pátio consegue acumular, sendo mantidas livres as áreas 
de circulação e manobra (NABAIS, 2014).
Fatores que determinam a capacidade
A capacidade de tráfego depende de diversos fatores, como (NABAIS, 2014):
  Linha, podendo ser singela ou dupla;
  Plano de vias que contenha o posicionamento e a extensão dos pátios de 
cruzamento (no caso de via singela) ou a posição da seção de bloqueio 
(no caso de via dupla);
  Tempos de percurso entre pátios de cruzamento ou entre seções de 
bloqueio;
  Sistemas de licenciamento de trens;
  Tempo de interrupção da linha para manutenção da via permanente;
  Eficiência do sistema.
A capacidade de vazão ou de transporte, por sua vez, depende dos seguintes 
fatores:
  Capacidade de tráfego veicular;
  Tipos (dimensões) e número de trens que utilizarão a via;
  Carregamento médio de cada tipo e por sentido;
  Carregamento médio por sentido definido pelas características dos 
veículos.
A capacidade de vazão (medida em toneladas) é representada pelo produto 
da quantidade de trens em cada sentido. Essa quantidade de trens é definida 
pela capacidade de tráfego e pelo carreamento médio em cada sentido. Assim, 
a capacidade total de vazão é a soma das capacidades nos dois sentidos.
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Aplicação de estudos de capacidade
O projeto ferroviário, por causa dos altos investimentos necessários para sua 
execução, é realizado a partir de estudos prévios, os chamados estudos de 
viabilidade técnica, econômica e ambiental (EVTEA). Esses estudos avaliam 
os benefícios de determinado investimento na infraestrutura de transportes 
em comparação com outros projetos. Nessa fase, são analisados de forma 
preliminar os custos de implantação da via e dos pátios. A capacidade ofer-
tada pela infraestrutura sendo avaliada é um dos benefícios decorrentes do 
investimento. Da mesma forma, os investimentos em ampliação de capacidade 
são analisados em relação aos benefícios técnicos, econômicos e ambientais 
que podem oferecer.
Cálculo de capacidade da via: 
conceitos e métodos
Via singela
São vias únicas, nas quais os veículos que circulam em direções opostas 
precisam compartilhar a mesma via. Há a necessidade de pátio de cruzamento 
para permitir o cruzamento de dois veículos em sentidos contrários. 
A capacidade de vias singelas é determinada por uma fórmula clássica, a 
partir da teoria de filas, ou pelo uso de um simulador de operação (NABAIS, 
2014). Você vai ver a seguir uma descrição de cada uma das relações.
A partir da fórmula clássica, a capacidade da via é dada por: 
Em que: 
Cap: é a capacidade diária em pares de veículos (trens);
Tm: tempo médio de manutenção (varia entre 120 e 240 minutos)
Ef: eficiência de operação;
ti: tempo de percurso no sentido ímpar;
tp: tempo de percurso no sentido par; e
θ: tempo de licenciamento do veículo (varia entre 3 e 12 minutos).
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Por sua vez a teoria de filas, quando aplicada às vias singelas, associa o 
trecho ferroviário contido entre dois pátios a um guichê simples. Em outras 
palavras, esse trecho está submetido a uma taxa de chegada de veículos que se-
gue a distribuição de Poisson, conforme postulado pela teoria de filas. O tempo 
de atendimento seria o tempo de percurso somado ao tempo de licenciamento. 
A avaliação da capacidade pode ser feita variando-se a quantidade de veículos, 
o que impactará o tempo de licenciamento, refletindo atrasos. A capacidade 
da seção será definida pelo maior volume de veículos que a seção consegue 
acomodar com um tempo de espera aceitável.
Outra forma de avaliar a capacidade de tráfego de uma seção viária é a 
partir da simulação da operação, realizada por uma ferramenta computacional. 
A vantagem dessa técnica é que ela contribui para a otimização da operação e 
considera as seções próximas. No entanto, para utilizá-la você precisa conhecer 
alguns fatores, como os planos de via, os tempos de percurso entre os pátios 
de cruzamentos, a existência de entrada variável de trens na rede, as caracte-
rísticas da operação de trens em pátios intermediários, o funcionamento de 
prioridades nos cruzamentos e os intervalos de manutenção estimados para 
a via (NABAIS, 2014).
Via dupla
A capacidade de tráfego de uma via dupla depende do headway, que é a 
distância entre veículos mensurada em tempo (segundos ou minutos). É 
extremamente importante determinar o headway para garantir a segurança 
da operação ferroviária. A capacidade é relacionada pela equação:
em que: 
Cap: é a capacidade diária em pares de veículos (trens);
Tm: tempo médio de manutenção (varia entre 120 e 240 minutos)
Ef: eficiência de operação;
H: headway.
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Via singela operando em frota
Também é possível realizar a operação de uma via singela em frota (NABAIS, 
2014). Essa operação tem como característica a circulação de veículos no 
mesmo sentido até a chegada a um pátio. Em seguida, é iniciada a operação em 
sentido contrário. A capacidade para uma via singela nesse regime é dada por:
em que: 
Cap: é a capacidade diária em pares de veículos (trens);
Tm = tempo diário de manutenção da via;
N = número de trens em frota;
Ef = eficiência da operação (0,75 a 0,85);
TlA = tempo de licenciamento do trem em A;
Tvd = tempo de viagem de descida;
Hd = headway de descida;
TlB = tempo de licenciamento do trem em B;
Tvs = tempo de viagem de subida;
Hs = headway de subida.
Pátios
Os pátios são elementos da rede ferroviária diretamente associados à operação 
em frota. A presença desses locais na rede permite realizar as composições 
veiculares, adequando, por exemplo, a capacidade de carga dos veículos à 
demanda a ser transportada. Os tipos de pátios são defi nidos conforme a sua 
função no sistema ferroviário. De forma genérica,o pátio ferroviário é a área 
na qual um conjunto de vias é preparado para a formação de trens, manobras 
e estacionamento de veículos ferroviários, cruzamento entre trens, etc. Você 
vai ver agora uma breve descrição dos vários tipos de pátios (SILVA, 2008):
  Pátio de manobra: são os locais nos quais são dispostas as diversas linhas 
utilizadas na composição dos trens, dos cruzamentos e dos desvios.
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  Pátio de cruzamento: são adotados em vias singelas e permitem o 
cruzamento de veículos que trafegam em direções opostas.
  Terminal: é o pátio destinado aos procedimentos de carga e descarga.
  Pátio de triagem: pode ser do tipo plano, hump yard e de gravidade.
  Pátio de oficina: destinado à manutenção dos veículos.
  Pátio de intercâmbio: também conhecido como pátio de transbordo, tem 
a função de permitir a troca de carga ou de material rodante (bitola).
A capacidade de um pátio pode ser estática ou operacional (NABAIS, 
2014). A capacidade estática é determinada pelo comprimento ocupado 
das linhas ativas no pátio ferroviário, deixando-se as áreas de circulação 
livres. A capacidade operacional é dada em quantidade de vagões. Para 
determiná-la, você utilizará como parâmetro o tempo médio de permanência 
dos vagões no pátio. Lembre-se dessa restrição: cada linha pode ocupar até 
80% do tempo disponível.
Estratégias para aumentar a 
capacidade do sistema
O aumento da capacidade do sistema é possível por diferentes estratégias ou 
por um conjunto delas, dependendo da análise do contexto em questão. Você 
vai ver agora as principais estratégias que contribuem para o aumento da 
capacidade de forma geral, segundo Nabais (2014):
  Adicionar pátios de cruzamentos: é uma medida recomendada para 
as seções críticas que melhora o tempo de percurso, além de permi-
tir a operação de veículos em sentido contrário e otimizar o uso da 
infraestrutura.
  Aumentar os pátios e o tamanho dos trens: essa medida contribui para 
o aumento da capacidade de transporte de carga.
  Aumento da velocidade de circulação: essa medida é alcançada com a 
obtenção de locomotivas mais modernas.
  Duplicação da via: por definição, essas vias operam em maior capacidade.
  Operações gerenciais: o bom planejamento operacional, o controle e 
a manutenção são boas práticas que contribuem para a eficiência do 
sistema, ou seja, para o melhor aproveitamento de sua capacidade.
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Se os termos ferroviários são novos para você e se quiser conhecer mais sobre o signi-
ficado dessas palavras técnicas que dão nome aos elementos das ferrovias, consulte o 
Glossário dos Termos Ferroviários (ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS TRANSPORTADORES 
FERROVIÁRIOS, 2016). 
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ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS TRANSPORTADORES FERROVIÁRIOS. Balanço do trans-
porte ferroviário de cargas 2014. Brasília: ANTF, 2015. Disponível em: <http://www.
antf.org.br/images/2015/informacoes-do-setor/numeros/balanco-do-transporte-
-ferroviario-de-2014-v130815.pdf>. Acesso em: 07 dez. 2016.
ASSOCIAÇÃO NACIONAL DOS TRANSPORTADORES FERROVIÁRIOS. Glossário dos 
termos ferroviários. Brasília: ANTF, 2016. Disponível em: <http://www.antf.org.br/pdfs/
glossario.pdf>. Acesso em: 07 dez. 2016.
NABAIS, J. S. Manual básico de engenharia ferroviária. São Paulo: Oficina de Textos, 2014.
SILVA, A. C. Uma introdução à engenharia ferroviária. São Paulo: Oficina de Textos, 2008.
Leitura recomendada
BARROS, J. M. F. M. Avaliação dos principais métodos analíticos de cálculo de capacidade 
de tráfego utilizados em ferrovia nacional e internacional. 2013. 178 f. Dissertação (Mes-
trado em Geotécnica e Transportes) – Escola de Engenharia, Universidade Federal 
de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2013.
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