Sobre gerenciamento de pontes: modelo para priorização de manutenção de pontes ferroviárias com o uso de técnicas de otimização e clusterização
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Data
2025-02-27
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Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
Estruturas vitais ao modal ferroviário, as pontes são constituídas por diferentes sistemas estruturais, tipologias e materiais. Apresentam distintos níveis de solicitações de trabalho e degradação pela exposição a classes de agressividade ambiental específicas de onde estão domiciliadas. Sendo, portanto, elementos de infraestrutura com constante redução de desempenho e/ou performance pelo desencadeamento de quadros patológicos típicos ao longo de sua vida útil. Nesse contexto, surge a necessidade de se realizar, por meio de inspeções técnicas, a identificação do estado real das pontes para se fundamentar a tomada de decisão de intervenções para reparo, recuperação e/ou reforço estrutural a fim de se alcançar níveis aceitáveis de trabalho que garantam a integridade material e a segurança dos usuários. Por meio da classificação normativa ou particular do índice de condição (IC), a definição das pontes a serem priorizados em períodos orçamentários representa um desafio aos gestores e ao corpo técnico responsável por esses ativos. Nessa conjuntura, o conteúdo desta tese tem como objeto de estudo o gerenciamento de pontes ferroviárias. Especificamente, a parcela desse gerenciamento que trata do planejamento de manutenções e/ou inspeções técnicas para conjuntos heterogêneos desses ativos perante as condições usuais da realidade brasileira. O cerne deste estudo é composto pela aplicação de formulações matemáticas de otimização linear inteira para seleção de ativos com base nas demandas de recursos, nas limitações financeiras e no uso de ferramenta de agrupamento de dados para classificação de pontes por meio de similaridade (clusterização). Foram analisados dois bancos de dados com atributos dissemelhantes de duas concessionárias relevantes da malha e indústria ferroviária nacional. Inicialmente procurou-se investigar a disponibilidade dos registros e campos dos dados de cadastro presentes, definindo os que fossem iguais ou equivalentes aos indicados na norma brasileira para inspeção de ponte, NBR 9452/2023, e passíveis de tratamento para utilização do algoritmo k-means. Em virtude do nível de integralidade dos dados disponibilizados, optou-se pelo uso dos dados de cadastro na clusterização por seu caráter estático e maior confiabilidade ao estado real das pontes. A partir disso, fundamentado na otimização do problema da mochila (knapsack problem), obteve-se resultados de subconjuntos de pontes a serem atendidos de acordo com as restrições financeiras e as priorizações internas das companhias. O modelo gerado pode auxiliar gestores na tomada de decisão, pois permite analisar os conjuntos selecionados resultantes ponderando-se aspectos físicos das estruturas associados às demandas financeiras individuais para manutenção das pontes. Assim como sua condição de deterioração definida pelo corpo técnico de engenharia. Em síntese, busca-se contribuir com o desenvolvimento do estado da arte da área de gerenciamento de pontes ferroviárias.
Descrição
Palavras-chave
Análise por agrupamento, Pontes ferroviárias, Sistemas de gestão de pontes, Ferrovias