SINALIZAÇÃO NA MAQUETE - PARTE 02 - LINHAS PRINCIPAIS

Olá Amigos!

Continuando o que vimos no artigo anterior sobre sinalização em maquetes, Vamos falar agora um pouco sobre sinalização em linha. 

Na nossa conversa anterior, usamos um sistema de sinalização em pátios que servia apenas para indicar ao operador que determinada linha estava energizada ou não. 
Se quisermos um pouco mais de realismo em nossas maquetes, esse tipo de sinalização não serve para ser utilizada em linhas principais. Vamos ter que desenvolver um sistema diferente para tal, então agora, ao falarmos da linha principal temos, que usar uma abordagem um pouco diferente pois, no nosso caso, a linha principal estará normalmente energizada e aquela abordagem não se sustenta mais.

O que queremos sinalizar na linha principal? 

1- Há um trem em nossa linha?

2- Há um outro trem em direção contrária?

3- Há algum outro obstáculo à nossa frente?

Creio que essas  três perguntas já são suficientes para termos um sistema de sinalização bem realístico, mesmo que simulado. Vamos tentar respondê-las.

HÁ UM TREM EM NOSSA LINHA PRINCIPAL? 

Como podemos responder isso?

Em uma maquete pequena, basta olharmos para a maquete que veremos nosso trem andando pela linha principal, mas em uma maquete maior, podem haver locais em que não podemos fazer isso e então, seria interessante termos um sistema que nos pudesse sinalizar onde está o nosso trem. Com isso um grande leque de possibilidades nos é aberto e assim podemos criar um sistema de sinalização bem realístico.

Para sabermos onde está o nosso trem em uma linha, devemos construir um Detetor de Ocupação. 

Isso pode ser apenas os nossos olhos, bem como pode ser uma série de chaves que vamos acionando a medida que o nosso trem avança pela maquete, como também pode ser um circuito eletrônico que faça isso por nós, mas também pode ser uma barra metálica.

STAFF - Nas ferrovias reais, a malha é sempre dividida em blocos e conforme os trens passam de um bloco para o outro isso é sinalizado para os controladores de tráfego, que sabem a cada momento onde estão os trens.

Com a linha dividida em blocos, por medida de segurança, somente um trem pode estar ocupando um determinado bloco, a cada tempo e isso era feito de estação em estação. 

Um trem não podia seguir adiante, depois de uma estação, sem que um sinalizador, trazido ou levado por outro trem, entrasse em uma máquina que existia na estação adiante. 

Todos, ou muitos de nós, já devemos ter ouvido falar do famoso Staff. 

A barra metálica que pode ser vista na foto ao lado é o Staff. O objeto em couro que o envolve é um arco usado para entregar o Staff com o trem em movimento. O chefe de tráfego se posiciona a beira da linha com o arco na mão e o condutor do trem o segura sem necessidade de uma parada do do trem que ele conduz.

Pois bem, o Staff era uma ferramenta que era entregue ao condutor de um trem em uma estação para que fosse levada até a estação seguinte, onde era recebida pelo chefe desta estação e então colocada em uma máquina (ao lado/abaixo), a Máquina de Staff. 

Essa máquina era interligada eletricamente à estação anterior e esta somente liberava um novo Staff se aquele recebido pela estação seguinte, fosse colocado na máquina daquela estação. Enquanto isso não acontecesse, a máquina na estação anterior não liberava um novo Staff. Somente assim os trens podiam seguir andando com segurança pelos trilhos. 

Um exemplo disso, já aconteceu comigo quando viajava de carro por uma estrada com um longo trecho em obras e em regime de mão única.
Um trabalhador, ocupado em controlar o tráfego no trecho em obras, libera o trecho para um certo número de carros e entregava, ao último carro liberado, um sinalizador que pode ser um objeto qualquer combinado de antemão (normalmente um toco de madeira) e este deve ser entregue ao controlador de tráfego ao final do trecho em obras. Quando este recebe o sinalizador, ele sabe que não há outro carro vindo a direção contrária e então libera os carros para que sigam pelo trecho até que o último a entrar no trecho recebe novamente o sinalizador, para ser entregue ao controlador do outro lado. Assim, com segurança os carros podem ocupar o trecho sabendo que não haverá acidentes. 

O Staff funciona de maneira semelhante. Sempre que houver um Staff em trânsito, nenhum outro pode ser liberado nas estações para ocupar o mesmo trecho. 

O trem na figura acima, ao passar pela estação (A), deixou o Staff que recebeu na estação anterior e recebeu um novo Staff que foi liberado pela estação (B). Com esse Staff, ele pode ocupar o trecho A-B até chegar a estação (B), quando deverá deixar o Staff, recebido em (A) e receber um novo Staff para poder ocupar o trecho B-C e assim por diante até chegar ao seu destino. 
Se ainda houver um trem ocupando o trecho B-C, ou seja, o trem no trecho B-C ainda não chegou a estação (C), o trem no trecho A-B não poderá ultrapassar a estação (B), pois a estação (C) não poderá liberar a máquina de Staff da estação (B) para liberar um novo Staff.

Como normalmente as estações têm pátios, assim que um trem chega a estação, outro trem em uma determinada direção pode ser liberado, mas nunca quando o trem estiver andando pelo trecho.

Podemos dizer que o Staff funciona como um Detetor de Ocupação, já que ele sinaliza quando um trecho está ocupado. 

Atualmente o Staff, a não ser em linhas muito pequenas, deve estar em desuso, pois normalmente as ferrovias são sinalizadas eletronicamente e com o advento do GPS, o centro de controle sabe exatamente onde seus trens se encontram durante o seu trajeto.
Vamos falar sobre Detetores de Ocupação mais tarde, quando terminarmos de definir como sinalizar algumas situações que podemos encontrar na operação da nossa maquete.

HÁ UM OUTRO TREM EM DIREÇÃO CONTRÁRIA?

Imaginemos que em nossa maquete queremos operar dois trens ao mesmo tempo, um em cada direção. 
Quando na era do sistema DC, isso era um pouco mais difícil de fazer, mas hoje com o sistema DCC, já plenamente difundido, é muito fácil que essa situação possa ocorrer, mas dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo (Lei da Impenetrabilidade), então como podemos fazer isso funcionar (ver figura abaixo).

Primeiramente vamos pensar em uma maquete simples, com uma linha singela e dois pátios de ultrapassagem, com apenas um controlador (DC ou DCC - funciona também), como na figura acima.
Para fazermos a sinalização, podemos usar as técnicas descritas no artigo anterior, com chaves DPDT, chaves rotativas ou até mesmo chaves simples comandando a sinalização dos pátios. 
Com apenas um controlador, só um trem poderá andar pela maquete a cada tempo, parando nos pátios de ultrapassagem para que o outro trem possa circular na sua vez. É muito simples e muito fácil de implementar.
Note que essa é a situação que descrevi no artigo anterior quando construí o pátio de ultrapassagem na Maquete da Fábrica, um pátio de ultrapassagem onde um trem espera o outro, aguardando sua vez de circular pela maquete. A diferença está no sistema de sinalização que, naquele caso foi mais elaborado e não está descrito nesse esquema.
Já em uma maquete maior, ou grande, com vários operadores, ainda no sistema DC isso também poderia acontecer bem facilmente. Imaginem a maquete do esquema acima, porém agora com dois trens circulando ao mesmo tempo com dois operadores diferentes, mas ainda no sistema DC (ver figura abaixo). 

Isso é a chamada Operação por Cabine.
Nesse tipo de operação, a maquete era dividida em vários blocos e cada um desses blocos eram alimentados por controladores diferentes que podiam ser selecionados pelos operadores na condução de seus trens. 
Ao chegar ao final de um trecho, normalmente um pátio, o operador de um trem, de comum acordo entre os demais operadores, ligava o trecho seguinte a seu controlador e dali em diante ele seguia com seu trem até o próximo pátio, onde poderia ser feita a ultrapassagem entre os trens. 
Devemos observar os seguintes pontos:
1 - O número de controladores deve ser igual ao número de trens ou operadores a circular pela maquete ao mesmo tempo.
2 - Podemos ter mais trens que controladores, porém os excedentes ao número de controladores deverão ficar estacionados em pátios de estacionamento aguardando sua vez de circular.
3 - Do mesmo jeito, podemos ter mais pátios que o número de controladores. Nesse caso mais de um trem poderá circular pela maquete, ao mesmo tempo, até ser necessário fazer a ultrapassagem em um pátio.
4 - Os pátios podem ter o número de linhas que forem desejados, porém as chaves de seleção de cada pátio deverão ter o número de posições quantos forem o número de linhas.
5 - É conveniente que cada pátio tenha uma chave Liga/Desliga (não mostrada no desenho).
Eletricamente isso pode vir a ser uma maluquice, mas é muito possível de ser feito. 

Com chaves rotativas e chaves Liga/Desliga é possível implementarmos o circuito, bastando apenas desvendar a lógica do circuito e, com muita, muita paciência mesmo, construirmos o circuito. Também podem ser usados circuitos digitais em lugar da chaves. Cada um com o que mais lhe convier.

HÁ ALGUM OUTRO OBSTÁCULO À NOSSA FRENTE?

Sempre há, não? Estamos tranquilamente andando com o nosso trem em nossa maquete e na nossa frente surge um desvio, ligando a nossa linha a um pátio. 
Como sinalizar isso? Qual o procedimento a ser adotado?

Eu não me considero um expert em sinalização real, mas escutando uma coisa aqui, outra coisa ali, lendo algo na Internet, ou em alguma revista e raciocinando um pouco, consegui juntar uma quantidade de informação que me guia nessa minha proposta de sinalização em maquetes. 

Segundo a 1º Lei de Newton, ou Lei da Inércia, um objeto em movimento, continuará em movimento retilíneo e uniforme até que uma força atue sobre ele. Do mesmo modo um objeto em repouso, continuará em repouso, até que alguma força atue sobre ele, então, em uma linha reta, é fácil conduzir o trem, mas quando chega em uma curva a coisa muda um pouco. 
Numa curva não podemos ir com muita velocidade, pois há o risco de descarrilamento e quando encontramos um desvio, há sempre uma reta e uma curva e para fazermos essa curva, temos que tomar alguns cuidados e assim, quando encontramos um desvio pela frente, isso deve ser sinalizado.
É muito difícil encontrarmos literatura sobre isso na Internet (quem souber onde, pode me informar - eu agradeço), então eu vou usar um pouco do que já li e ouvi e criar uma sinalização que me satisfaça nessa situação. 
Já observei que antes de um desvio normalmente se colocam dois sinais (um sobre o outro), um sinalizando a linha reta (o de cima) e outro sinalizando a linha curva (o de baixo). Vamos falar agora sobre a linha curva. Sobre a linha reta vamos falar mais adiante.
Essa é uma situação em que devemos conjugar o sinal com a posição do desvio. Dependendo da posição do desvio, se virado para a linha curva, deveremos observar o sinal de baixo e este não deve ter a luz verde, pois a luz verde sinaliza uma linha sem restrição e não é o caso. Se  e o desvio estiver virado para a curva, ele deverá apresentar luz amarela, ou se estiver virado para a reta, luz vermelha, o que significa que nosso caminho é a linha reta (principal), então o sinal superior será o dominante e nosso procedimento deverá ser o mesmo que adotaríamos se estivéssemos na linha principal.
No artigo anterior, citando exemplo ainda na Maquete da Fábrica, falei sobre um desvio dentro de um túnel e ressaltei que a entrada C seria comentado mais tarde. 

A sinalização desse caso se enquadra no tópico que estamos falando agora, quando encontramos a entrada de um desvio a nossa frente. No caso, a máquina Tortoise e suas chaves internas controlam os sinais nas estrada A e B, mas na estrada C, vamos usar a chave que aciona o motor do Tortoise para mudar o sinal na entrada do desvio. Quando o Tortoise (S2) acionar o desvio para a linha reta, a chave S1 fará o sinal apresentar a luz vermelha para a entrada do desvio, mas quando o Tortoise (S2) acionar o desvio para a linha curva, S1 fará o sinal apresentar a luz amarela.
A parte de cima do sinal duplo, será abordada no tópico a seguir.

SINALIZAÇÃO NA LINHA PRINCIPAL - Trafegando pelas linhas de uma ferrovia real, há sempre regras a serem seguidas. Linha livre, linha ocupada, restrição de velocidade, locais onde o trem deve apitar, e por aí vai. Algumas dessas situações são sinalizadas por placas, mas a ocupação das linha é sinalizada por sinais luminosos. O que nos interessa é sinalizar se a linha está livre ou não e acrescentar sinalização com placas é mais um meio de incrementar o realismo de nossa maquete.
Como vamos poder saber se a linha está livre a nossa frente para podermos manter a nossa velocidade? 
Será que não há um trem parado a nossa frente? 
Há um trem vindo em direção contrária, ou mesmo indo na mesma direção mas com velocidade menor que a nossa? 
Como sinalizar isso?

Como já disse mais cedo, nas ferrovias reais, a linha é dividida em blocos e na entrada de cada um desses blocos há um sinal indicando o estado da linha, se livre, com restrição ou ocupada, então devemos projetar nosso sistema de sinalização para simular isso. 
Voltemos ainda à divisão por blocos nas ferrovias reais.
Como o Centro de Controle pode saber que há um trem ocupando um determinado bloco de uma ferrovia? 
Um dos métodos que são usados é pelos trilhos. Sim, pelos trilhos. Entre os dois trilhos da ferrovia há uma tensão (tensão elétrica) que é monitorada por painéis ao longo da via. Quando a linha está livre não há corrente circulando entre os trilhos (ou há uma corrente circulado, mas dentro de um valor considerado como sendo o sinal de linha desocupada. 
Os rodeiros dos trens, diferentemente dos rodeiros de nossos modelos, tem uma roda ligada eletricamente à outra pelo eixo, formando um circuito contínuo (um curto circuito - nos modelos em escala mais normais, uma roda é isolada da outra, a não ser nos modelos de 3 trilhos (Marklin e outros mais antigos) em que os rodeiros também não são isolados um do outro).
Quando um rodeiro liga um trilho ao outro, uma corrente passa fluir pelo sistema e isso é tomado como um sinal de que aquele trecho está ocupado e um painel de controle, automaticamente, indica a sinalização adequada para o momento. Assim que a primeira roda do trem entra em um bloco, isso é bastante para o sistema saber que aquele bloco está ocupado. Como todos os rodeiros são interligados lado a lado, até que o último rodeiro deixe aquele trecho, a sinalização de linha ocupada estará presente. No nosso caso, como os rodeiros de nossos modelos são isolados entre si, teremos que pensar em como resolver esse problema, do qual falaremos mais adiante.
Esse sistema de detecção, pode até já estar em desuso nos dias de hoje, devido aos avanços da Informática e os sistemas de navegação por satélite, mas em algum tempo da história a coisa funcionava desse jeito e pode ainda estar funcionando.
Por mais longo que seja um bloco e por mais curto que seja o trem, haverá um momento em que um trem estará ocupando dois blocos ao mesmo tempo, pois a locomotiva já terá passado o sinal, mas o resto do trem, os vagões ou carros, ainda estarão ocupando o bloco anterior, até que todo o trem tenha passado o sinal, quando então o bloco anterior poderá ser considerado como estando livre.
Do mesmo modo, os trens normalmente são máquinas longas e pesadas e, citando novamente a primeira Lei de Newton, "um corpo continuará em movimento uniforme até que uma força atue sobre ele", ao aplicarmos uma força para parar o nosso trem (frenagem), ele não o fará de imediato e dependendo da velocidade, precisará de algumas centenas de metros ou quilômetros, até que possamos pará-lo totalmente e ao nos depararmos com um sinal vermelho pela frente e iniciarmos a frenagem do nosso trem, é possível que o final do trem a nossa frente esteja nos esperando uma curva pouco depois do sinal. 

Por essa razão, sempre deve haver dois blocos vazios entre dois trens, sendo um ostentando o sinal verde (livre), no qual poderemos exercer a velocidade adequada para aquele trecho e um outro bloco, se for o caso, com restrição (luz amarela), no qual deveremos adotar um regime de frenagem e de velocidade restrita, pois a frente desse poderá haver um bloco ocupado (sinal vermelho - ver figura acima). Não havendo nenhum trem a nossa frente, todos os sinais deverão apresentar luz verde (livre).
Resumindo a estória. 
- Um trem poderá ocupar dois blocos ao mesmo tempo (sinal vermelho nos dois blocos). 
- Antes de um sinal vermelho sempre haverá um bloco vazio, mas com restrição de velocidade (luz amarela). 
- Por fim, antes da luz amarela, haverá um ou mais blocos vazios, livres (luz verde), onde poderemos exercer a velocidade adequada para aquele bloco.
Então, já temos todas as condições para projetarmos o nosso sistema de sinalização, mas o artigo está ficando longo demais, então vamos encerrar essa parte por aqui e continuarmos em um novo artigo quando falaremos especificamente de Detetores de Ocupação. 

Por enquanto é só, Amigos. 
Espero que tenham gostado e que o artigo acima possa lhes ser útil de alguma forma. 
As ideias aqui apresentadas são apenas a minha concepção de como deve ser um sistema de sinalização para a maquete. Havendo alguma outra ideia a respeito de algum tópico, ou até mesmo erros sobre como abordei algum assunto, por favor me escrevam diretamente (j.oscar03@terra.com.br) ou deixem seus comentários ao final do Blog.

Saudações

J.Oscar