As ferrovias são essenciais para transpor grandes distâncias e levar alta quantidade de carga. Para garantir segurança, é necessária a manutenção periódica nos componentes da superestrutura da via. O processo de socaria é o responsável por reposicionar os trilhos, corrigindo imperfeições geométricas, no entanto, há variação da densificação do lastro como efeito colateral do processo, gerando possíveis reduções de rigidez vertical e resistência lateral, o que requer cuidado, em particular no que concerne à operação segura da via. Dessa forma, uma das estratégias é reduzir a velocidade de tráfego até que a via volte a apresentar parâmetros aceitáveis de segurança, entretanto, o impacto operacional desse método é significativo. Alternativamente, utiliza-se o equipamento de estabilização dinâmica (DGS), capaz de acelerar o processo de regeneração da via, homogeneizando a camada de lastro. Para entender a eficiência e verificar a eficácia desses equipamentos de manutenção periódica do lastro, nas condições utilizadas no Brasil, optou-se por realizar uma análise numérica do comportamento do lastro ferroviário por meio do método dos elementos discretos (MED), utilizando o programa comercial Rocky DEM. Devido à importância da forma geométrica dos grãos, foi realizada a digitalização de 90 partículas de lastro, por meio de um escâner a laser; o resultado obtido, assim como as simplificações realizadas, foi discutido e comparado com outros métodos. Analisaram-se diversos parâmetros computacionais de propriedades das partículas e de contato. Ademais, o coeficiente de atrito entre as partículas de lastro foi calibrado por meio da simulação de um ensaio de cisalhamento direto. Por fim, simulou-se a seção transversal representativa da via, utilizando os equipamentos de socaria e DGS, comparando diferentes configurações de parametrização de ambos os equipamentos. Analisou-se o perfil de densificação, a resistência lateral e a rigidez vertical do dormente. Em suma, de acordo com as simulações, a socaria cumpriu a sua função primordial de corrigir a geometria da via e o DGS evidenciou a sua importância na melhora das condições do lastro. A frequência de 28 Hz mostrou-se melhor na maioria dos aspectos analisados para ambos os processos de manutenção estudados.

Railways are essential for transporting goods over long distances. To ensure safety, periodic maintenance of the track superstructure components is necessary. The tamping process is responsible for repositioning the rails, correcting geometric imperfections. However, the densification of the ballast may vary as a side effect of the process, leading to potential reductions in vertical stiffness and lateral resistance. This requires careful consideration, particularly regarding the safe operation of the track. Therefore, one strategy is to reduce traffic speed until the track returns to acceptable safety parameters. However, the operational impact of this method is significant. Alternatively, dynamic ground stabilization (DGS) equipment can be used to accelerate the track regeneration process, homogenizing the ballast layer. To understand the efficiency and effectiveness of these periodic ballast maintenance equipment under the conditions used in Brazil, a numerical analysis of the behavior of the railway ballast was performed using the discrete element method (DEM) with the commercial software Rocky DEM. Due to the importance of the particle geometry, 90 ballast particles were scanned using a laser scanner, and the obtained result, as well as the simplifications applied, were discussed and compared with other methods. Several computational parameters of particle properties and contact were analyzed. In addition, the friction coefficient between ballast particles was calibrated by simulating a direct shear test. Finally, a representative cross-section of the track was simulated using both tamping and DGS equipment, comparing different parameter configurations of both equipment. The densification profile, lateral resistance, and vertical stiffness of the sleeper were analyzed. In summary, according to the simulations, the tamping fulfilled its primary function of correcting the track geometry, and the DGS demonstrated its importance in improving ballast conditions. The 28 Hz frequency was found to be better in most aspects analyzed, for both maintenance processes studied.