Dissertação de Mestrado

A otimização econômica-ambiental está no foco do ambiente corporativo mundial. Imersas nesse cenário, estão as operadoras metroferroviárias, grandes consumidoras de eletricidade. Como exemplo, o Metrô de São Paulo, consome cerca de 0,3% da energia de todo o estado de São Paulo, da qual 70% é utilizada para a tração de seus trens. Portanto, o estudo do comportamento energético da tração e estratégias visando reduzir seu consumo são relevantes. Um simulador computacional é uma ferramenta importante para balizar decisões técnicas e estratégicas, como alterações de padrões operacionais dos trens e inclusão e/ou realocação de subestações retificadoras, evidenciando a capacidade de ganho na eficiência energética do sistema sem a obrigatoriedade de ações físicas e onerosas. Esse trabalho apresenta o desenvolvimento de um simulador computacional para o sistema de tração metroferroviário, baseado na Análise Nodal de um circuito equivalente onde todos os ativos são representados por fontes de corrente, incluindo o trem, que é modelado como uma fonte de corrente dependente da tensão e da potência necessária para cumprir o perfil de velocidade estabelecido, e leva em conta a atuação dos freios mecânico e reostático. Inclui proposta preliminar para a previsão de falha de convergência do algoritmo de cálculo elétrico a partir da avaliação instantânea do circuito Thevenin Equivalente visto por cada trem. Explicita resultados obtidos com a simulação de duas linhas de um sistema metroferroviário, comparando-os com dados obtidos na prática, quando disponíveis, além de discutir possibilidades de aumento da eficiência energética do sistema com alterações operacionais. Evidencia que a proposta computacional é viável para balizar estudos no sistema de tração metroferroviário, além de contribuições realizadas e elenca alternativas para trabalhos visando a continuidade do estudo.

Economic-environmental optimization is the focus of the global business scenario. Among companies are metro rail operators, large electricity consumers. For instance, the São Paulo Metro represents around 0.3% of all energy consumption in the São Paulo State, of which 70% is used to trains traction system. Therefore, the study of traction energy behavior and strategies aimed at reducing its consumption are applicable. A computer simulator is a relevant tool for guiding technical and strategic decisions, such as changes to train operational patterns and inclusion and/or relocation of energy generators, highlighting the system's ability to gain energy efficiency with the changes described without the need for physical and costly actions. This work presents the development of a computational simulator for the metro-rail traction system, based on Nodal Analysis of an electrical equivalent circuit where all assets are modeled by current sources, including the train, which is modeled as a current source dependent on voltage and power. necessary to comply with the established speed profile and considers mechanical and rheostatic brakes. An initial suggestion for predicting convergence failure of the electrical calculation algorithm based on circuit instantaneous evaluation of the Thevenin Equivalent perceived by each train. It explains results obtained with the simulation of two lines of a metro-rail system, comparing them with data obtained in practice, when available, focusing to discussing possible changes to increase the system energy efficiency with operational changes. It highlights the feasibility of the computational proposal to guide studies on the metro-rail traction system, besides the contributions made and lists alternatives to continue this work.