PREDIÇÃO DA NECESSIDADE DE IMPOSIÇÃO DE RESTRIÇÃO TEMPORÁRIA DE VELOCIDADE NA VIA PERMANENTE UTILIZANDO ALGORITMOS DE MACHINE LEARNING

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Neves, Bruna dos Santos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/14655
Resumo: In Brazil, rail transport is essential for the country's economy. The railroad is a rail transport system, consisting of permanent way and other fixed installations, traffic equipment and other essential accessories for the safe and efficient handling of passengers and/or cargo. According to the infrastructure and superstructure of the permanent way, the Maximum Authorized Speed (MAS) of a railway is defined on its geometric project. The MAS is the maximum speed of the project for each section of the permanent way, which can be changed by the conditions of the railway. When an anomaly is identified on the track, the maximum train speed in the section that presents an anomaly must be lower than the MAS to ensure the safety of the operation, in which case a Temporary Speed Restriction is imposed. One of the challenges encountered in railway maintenance is to reduce the number of sections of the permanent way with temporary speed restrictions. The restrictions remain on the section until a maintenance team checks and corrects an existing anomaly. Thus, restrictions can have negative impacts in the capacity of the route. A tool that predicts the occurrence of speed restrictions would be fundamental to head the maintenance teams. For the development of this tool, we used data collected from the Vitória - Minas Railway (EFVM) in its entire length and during the period of 1 year and 10 months. By associating the historical data of permanent way restrictions with the historical data of track geometry parameters, the weather conditions and the gross ton on the tracks, a total database was created to make a prediction. These data were used as input for the training of a machine learning algorithm: XGBoost, which aim to predict the need to impose a temporary speed restriction in the following 30 days or 60 days.
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The MAS is the maximum speed of the project for each section of the permanent way, which can be changed by the conditions of the railway. When an anomaly is identified on the track, the maximum train speed in the section that presents an anomaly must be lower than the MAS to ensure the safety of the operation, in which case a Temporary Speed Restriction is imposed. One of the challenges encountered in railway maintenance is to reduce the number of sections of the permanent way with temporary speed restrictions. The restrictions remain on the section until a maintenance team checks and corrects an existing anomaly. Thus, restrictions can have negative impacts in the capacity of the route. A tool that predicts the occurrence of speed restrictions would be fundamental to head the maintenance teams. For the development of this tool, we used data collected from the Vitória - Minas Railway (EFVM) in its entire length and during the period of 1 year and 10 months. By associating the historical data of permanent way restrictions with the historical data of track geometry parameters, the weather conditions and the gross ton on the tracks, a total database was created to make a prediction. These data were used as input for the training of a machine learning algorithm: XGBoost, which aim to predict the need to impose a temporary speed restriction in the following 30 days or 60 days.No Brasil, o transporte ferroviário é essencial para a economia do país. A via ferroviária é um sistema de transporte sobre trilhos, constituído de via permanente e outras instalações fixas, equipamentos de tráfego e demais acessórios indispensáveis à condução segura e eficiente de passageiros e/ou cargas. De acordo com a infraestrutura e a superestrutura de uma via permanente, no projeto geométrico da via é definida a Velocidade Máxima Autorizada (VMA). A VMA é velocidade máxima de projeto para cada trecho da via, podendo ser alterada pelas condições da via permanente. Quando é identificada alguma anomalia na via, a velocidade máxima do trem no trecho que apresenta a anomalia deve ser menor do que a VMA para garantir a segurança da operação e nesse caso impõe-se uma restrição de velocidade. Um dos desafios encontrados na manutenção da ferrovia é reduzir a quantidade de trechos da via permanente com restrições temporárias de velocidade. As restrições permanecem no trecho até que uma equipe da manutenção verifique e corrija a anomalia existente. Assim, as restrições podem prejudicar diretamente a capacidade de circulação da via. Um método que prediz a necessidade de imposição de uma restrição de velocidade em um trecho da ferrovia pode auxiliar o direcionamento de equipes de manutenção. Para a aplicação desse método, utilizou-se dados levantados da Estrada de Ferro Vitória a Minas (EFVM) em toda sua extensão e durante o período de 1 ano e 10 meses. Associando os dados históricos de restrições na via permanente com os dados históricos de medições de parâmetros da via, dados climáticos e a tonelagem bruta da via, foi criado um banco de dados total para realizar a predição. Esses dados foram utilizados como entrada para o treinamento de um algoritmo de machine learning: o XGBoost, que têm por objetivo predizer a necessidade da imposição de uma restrição de velocidade na via no horizonte de 30 dias e 60 dias.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)Texthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/14655porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia CivilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFESBRCentro Tecnológicosubject.br-rjbnEngenharia CivilRestrição temporária de velocidadeferroviaXGBoostBase de dados desbalanceadamanutenção preventivaPREDIÇÃO DA NECESSIDADE DE IMPOSIÇÃO DE RESTRIÇÃO TEMPORÁRIA DE VELOCIDADE NA VIA PERMANENTE UTILIZANDO ALGORITMOS DE MACHINE LEARNINGtitle.alternativeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALBrunadosSantosNeves-2021-dissertacao.pdfapplication/pdf2146560http://repositorio.ufes.br/bitstreams/1ee528e0-c0f0-41d9-b1f5-1a4d4f528c40/download87d80518e888e0721410dc5ffaa0e56dMD5110/146552024-09-17 10:54:01.025oai:repositorio.ufes.br:10/14655http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:58:44.549352Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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