Imagine embarcar em um trem que já percorreu mais quilômetros do que seu carro jamais rodará, sem que uma única roda tenha se movido. Em um ambiente virtual de testes, engenheiros da Siemens já submeteram seus trens a avaliações completas antes mesmo de eles saírem da fábrica. Essa abordagem reduz custos, permite manutenção preditiva e garante uma viagem pontual e confortável para os passageiros.
A chamada “curva da banheira” tem má fama no setor ferroviário. Em formato de “U”, ela representa a taxa de falhas de produtos técnicos. No início da operação de um novo trem, sejam trens urbanos, regionais ou de alta velocidade, problemas técnicos e falhas não detectadas podem causar interrupções ou até paradas totais.
Quando os primeiros trens de alta velocidade foram lançados nos anos 90, os engenheiros passaram anos corrigindo falhas de software. Hoje, testes digitais avançados evitam que esses problemas ocorram. “Os gêmeos digitais nos permitem identificar e corrigir defeitos sistemáticos, como bugs de software, ainda na fase inicial. E, no final do ciclo de vida do produto, a manutenção preditiva evita reparos não programados“, explica Frank Hoffmann, chefe de Engenharia da Siemens Mobility. Isso significa que a curva da banheira se achata, reduzindo drasticamente as falhas ao longo do tempo.
Reviravolta tecnológica
Há duas décadas, o setor ferroviário era visto como atrasado em digitalização, especialmente quando comparado à indústria automotiva, que avançava em assistentes de direção e sistemas de entretenimento. Hoje, porém, o cenário mudou. “Hoje, estamos no mesmo nível e, em algumas áreas, até na vanguarda“, afirma Hoffmann.
Autoridades reguladoras agora validam a funcionalidade de produtos por meio de simulações realistas. Sistemas de ar-condicionado, por exemplo, antes testados em câmaras climáticas, agora têm seu desempenho calculado digitalmente, analisando fluxo de ar e distribuição de temperatura para garantir o conforto dos passageiros. Apenas um trem de cada nova plataforma precisa passar por testes físicos, as demais versões são aprovadas via simulação, acelerando o desenvolvimento e reduzindo custos.
Os gêmeos digitais simulam todos os componentes de um trem, desde o desgaste mecânico dos bogies até o comportamento da eletrônica de potência. Detalhes como correntes de interferência geradas por conversores modernos – que podem desestabilizar a rede – também são analisados. “O software é testado sob estresse em 100% dos cenários“, diz Hoffmann.
Manutenção
A precisão dos gêmeos digitais se deve também a uma mudança no modelo de negócios. Antes, as operadoras de trem eram responsáveis pela manutenção após a entrega, e a Siemens não tinha acesso a dados operacionais. Agora, com contratos de serviço, a fabricante gerencia a operação e recebe informações em tempo real.
Um exemplo é o Rhein-Ruhr-Express, na Alemanha, onde a Siemens instalou um centro de serviço em Dortmund. Sensores monitoram componentes críticos, como o motor da porta do banheiro, em que uma variação na corrente elétrica pode indicar um defeito iminente.
Tecnologias complementares
A Siemens coleta dados operacionais de seus trens em segundos, mundialmente, por meio da plataforma Railigent X. Combinados com os gêmeos digitais, esses dados alimentam algoritmos de IA, que preveem falhas e agendam trocas de peças nas próximas manutenções. “Começamos a usar gêmeos digitais e IA antes da concorrência. Nossos competidores dependem de fornecedores, mas nós mantemos o conhecimento interno sobre subsistemas“, destaca Hoffmann.
Mesmo com tecnologia impecável, o comportamento humano ainda é uma variável. Por isso, muitas operadoras adotam simuladores realistas de cabine de trem, onde condutores treinam em cenários desafiadores. A Siemens ainda desenvolveu um sistema automatizado que testa digitalmente todos os procedimentos na cabine, garantindo que a operação seja segura e eficiente.
Para lidar com essa complexidade, a Siemens está ampliando o uso de IA no desenvolvimento de trens. “Já geramos software automaticamente e vamos aumentar a automação na engenharia. Isso criará novos desafios e oportunidades para os profissionais do setor“, finaliza Hoffmann.