Aplicação da transformada rápida de Fourier na medição de tensão em circuitos de via ferroviários

Resumo

Resumo   Os circuitos de via desempenham um papel fundamental nos sistemas metroferroviários, sendo responsáveis pela e detecção e sinalização da presença de trens. A manutenção desses circuitos, especialmente os mistos, que combinam diferentes frequências, apresenta desafios significativos, como a necessidade de desenergizar os circuitos de áudio frequência (AFO) durante as medições, impactando negativamente a operação ferroviária. Este trabalho apresenta uma solução baseada em um sistema embarcado, utilizando um microcontrolador equipado com núcleo ARM Cortex®-M4 e técnicas de processamento digital de sinais (DSP) para realizar medições de tensão com precisão em circuitos de 60 Hz, sem a necessidade de desligar os AFOs. A metodologia emprega a Transformada Rápida de Fourier (FFT) para garantir maior precisão na identificação da tensão RMS em 60 Hz, minimizando interferências provenientes de outras frequências. Os resultados demonstraram que a solução proposta resultou em medições confiáveis, facilitando manutenções preventivas e corretivas, contribuindo para uma maior eficiência operacional e menor impacto nas atividades metroferroviárias. Este estudo reforça a viabilidade do uso de sistemas embarcados para otimização da manutenção ferroviária, o que traz benefícios econômicos, operacionais e de segurança para o setor.   Palavras-chave: Circuitos de via ferroviários. Sistema embarcado. Processamento digital de sinais. Transformada Rápida de Fourier.     Abstract   Track circuits play a crucial role in metro-rail systems, being responsible for detecting and signaling the presence of trains. Maintaining these circuits, particularly mixed ones that combine different frequencies, poses significant challenges, such as the need to de-energize audio frequency circuits (AFO) during measurements, which negatively impacts railway operations. This study introduces a solution based on an embedded system that employs a microcontroller equipped with an ARM Cortex®-M4 core and digital signal processing (DSP) techniques to accurately measure voltage in 60 Hz circuits without requiring the AFOs to be deactivated. The methodology utilizes the Fast Fourier Transform (FFT) to ensure higher precision in identifying the RMS voltage at 60 Hz while minimizing interference from other frequencies. The results demonstrated that the proposed solution delivers reliable measurements, facilitating preventive and corrective maintenance, thereby contributing to improved operational efficiency and reduced impact on metro-railway activities. This study underscores the feasibility of using embedded systems to optimize railway maintenance, bringing economic, operational, and safety benefits to the sector.   Keywords: Railway track circuits. Embedded system. Digital signal processing. Fast Fourier Transform.