Sistema desenvolvido em trabalho de mestrado da Escola Politécnica da USP utiliza sensores ópticos e supera métodos anteriores
[Imagem: Arthur Souza]
O Metrô de São Paulo e a Escola Politécnica (Poli) da USP firmaram um convênio para patentear uma tecnologia desenvolvida para o monitoramento dos vãos entre as portas dos trens e das plataformas, a fim de evitar acidentes e garantir o melhor funcionamento da instalação. O acordo, divulgado pelo Diário Oficial do Estado de São Paulo em 8 de junho, tem prescrição de cinco anos com possibilidade de renovação.
A patente se baseia no trabalho de mestrado de Marcos Diniz, colaborador de Engenharia de Manutenção do Metrô de SP, orientado pelo professor Josemir Coelho Santos, coordenador do Laboratório de Sensores Ópticos (LSO) e docente do Departamento de Engenharia de Energia e Automação Elétricas (PEA) da Poli. O protótipo em desenvolvimento utiliza sensores ópticos para detectar sobrecarga de peso no mecanismo de cada porta, de modo a interromper a operação do trem e localizar a causa do acionamento. Antes de ser implementada, a tecnologia ainda deve passar por diversas etapas de desenvolvimento e rodadas de teste.
A pesquisa: da idealização à patente
A oportunidade de desenvolver uma tecnologia com aplicabilidade no mercado de transporte metroviário surgiu em 2022, quando Marcos Diniz passou a se dedicar ao estudo de sistemas mais eficientes no monitoramento do vão entre trem e plataforma. Desde o início, o projeto foi pensado em diálogo com o Metropolitano de São Paulo, empresa pela qual Marcos atua e que, segundo ele, ofereceu total suporte à pesquisa do pós-graduando.
Ao invés de patentearem a tecnologia antes de publicá-la, como de costume, Marcos e seus supervisores, os professores Josemir Coelho Santos e Gleison Elias da Silva, da Poli-USP, optaram por trilhar uma rota alternativa. O processo de patenteamento foi aberto durante o “período de graça”, que contempla os 12 meses seguintes a alguma publicação referente à invenção. A apresentação oficial da pesquisa ocorreu na International Conference On Optical Fibre Sensors (OFS), evento realizado na cidade de Porto, em Portugal.
O vão entre trem e plataforma, área a ser monitorada pelo dispositivo, possui 37,5cm de largura [Imagem: Reprodução/Relatório]
Após a formalização do convênio, o Metrô se dispôs a realizar o depósito da patente de titularidade dupla, compartilhada entre a USP e a empresa estatal. Passada a etapa de aceitação do pedido de patente, Marcos, Josemir e Gleison priorizaram o encurtamento do processo e decidiram divulgar o pedido de patente de imediato na Revista de Propriedade Intelectual (RPI), sem passar pelo período de sigilo, durante o qual o pedido permanece em confidencialidade. Segundo o professor Josemir Coelho, o processo de concessão leva, em média, de seis a dez anos.
Ao suprimir o período de sigilo, o prazo pode ser reduzido em até três anos. Já divulgada, a solicitação atravessa, no momento, a fase de análise, a última antes da aceitação da patente, com duração de seis anos. Nessa etapa, a pesquisa é aberta a contestações caso apresente semelhanças ou sinais de sombreamento em relação a invenções já registradas. Josemir assegura que o sistema por eles desenvolvido é inédito na literatura do setor e que não foi constatado nenhum invento semelhante durante a busca por anterioridades na bibliografia pré-existente.
Funcionamento e vantagens do mecanismo
Durante o estudo, os pesquisadores concluíram que, para detectar um passageiro preso em um vão, basta monitorar o peso aplicado aos suportes dos trilhos que sustentam as portas deslizantes da plataforma. Isto pode ser feito ao substituir as arruelas presentes nos parafusos de fixação dos suportes por “arruelas inteligentes”, equipadas com sensores. O sistema de monitoramento, portanto, é composto por sensores ópticos instalados em regiões estratégicas das arruelas inteligentes, que assinalam a deformação dessas peças conforme o peso da pessoa é aplicado à porta. A tese se justifica uma vez que o passageiro preso nesse setor tende a se apoiar na soleira da porta, de modo a gerar uma sobrecarga à estrutura e, consequentemente, aos parafusos que fixam a arruela, que se deforma e aciona o sensor.
A comunicação entre os sensores, também conhecidos como células de carga, e a interrogação ocorre de forma independente e interligada por meio de um cabo de fibra óptica. Dessa forma, o equipamento interrogador é capaz de diferenciar as células e localizar com precisão o módulo de portas em que a irregularidade foi identificada, para que os agentes de segurança possam agir rapidamente.
Conforme indica a ilustração, o interrogador envia e recebe sinais dos sensores através de uma caixa de interligação, com fibras ópticas em vias opostas [Imagem: Reprodução/Relatório]
Os pesquisadores avaliam ainda a possibilidade de criar um piso sensível entre a fachada de portas e o vagão, para detectar passageiros apoiados nesta seção, mas fora da região das portas, uma vez que a soleira, sobreposta ao piso, criaria uma zona cinzenta na qual a presença de passageiros não seria captada. De acordo com Marcos, a impossibilidade de monitorar essa região fora das portas através do sistema desenvolvido motivou os pesquisadores a procurarem por outros métodos de sensoriamento complementares.
Representação do sistema de piso sensorial. A faixa de captação corresponde à região em amarelo e, em vermelho, estão as áreas de sombreamento geradas pela soleira das portas, nas quais a presença do passageiro não seria detectada [Imagem: Reprodução/Relatório]
O funcionário do Metrô ainda destaca a adoção de outras práticas, como o monitoramento por barreiras de feixes ópticos, mecanismo empregado pelas empresas nos vãos após o acidente fatal do passageiro Lourivaldo Ferreira Silva na Estação Campo Limpo, da Linha 5-Lilás, em maio de 2025. Os lasers, posicionados atrás da porta da plataforma, detectam a presença de corpos no vão a partir do momento em que as entradas se fecham. No entanto, a principal desvantagem dessa tecnologia em relação ao sistema desenvolvido pelos pesquisadores reside na alta sensibilidade dos feixes, que pode gerar alarmes falsos a partir da ação de intempéries, como chuva e névoa.
Além disso, a logística de manutenção exigida pelo novo dispositivo é mais rápida e menos custosa, se comparada a outras técnicas de segurança já aplicadas. “Se der problema nessa arruela, tiver uma falha, a reparação do sistema será muito rápida. A manutenção de outros sistemas de monitoramento do Metrô só consegue ser feita fora do horário de operação comercial. Então, do ponto de vista de segurança, instalação e manutenção, ele [sistema de sensores] está muito à frente do que tem de prateleira de mercado”, afirma o autor da patente, Marcos Diniz.
Próximos passos
Para medir o desenvolvimento do projeto de pesquisa, os pesquisadores utilizam a escala de maturidade tecnológica Technology Readiness Level (TRL), criada pela NASA para padronizar a comunicação entre os desenvolvedores da patente e o mercado. De acordo com o professor Josemir Coelho Santos, o dispositivo se encontra entre TRL 2 e 3, fases de formulação que testam a aplicabilidade e a prova experimental, respectivamente. O processo ainda exige uma série de simulações para aperfeiçoar o mapeamento da arruela e o funcionamento do sistema. Feito isso, o projeto parte para a fase de prototipação.
Para atingir o TRL 6, etapa em que a tecnologia é testada em suas condições reais de uso, o Metrô se compromete a disponibilizar, ao Laboratório de Sensores Ópticos da Escola Politécnica, um módulo de portas da plataforma, no qual serão instalados os protótipos para rodagem de simulações precisas. A partir dessa fase, a patente ingressa na etapa de licenciamento, que visa firmar contrato de concessão com fabricantes interessados para adequar o projeto às dinâmicas industriais.
Segundo Josemir, o sistema será economicamente viável para produção em escala industrial, uma vez que o sensor óptico empregado nas arruelas inteligentes é amplamente utilizado no mercado internacional e seu custo potencial não é elevado. “Por ser uma tecnologia que já está em uso, existem vários fabricantes ao redor do mundo e o preço é competitivo. Algumas empresas e instituições no Brasil têm condições de fabricar. É um tipo de sensor que tem um custo-benefício aceitável e sua instalação é mais barata em relação a outros sensores existentes”, assegura o docente da Poli.
O professor Gleison Elias alerta para a importância do dispositivo na garantia da segurança dos passageiros, que, para ele, independe de qualquer custo econômico. “Tem certas questões de segurança sobre as quais não se pode levar em conta somente o preço, porque são pontos importantes que podem impactar a vida, e a vida não tem preço. Então, mesmo que não seja economicamente viável para uma empresa fazer isso, a implantação tem que ser feita”, ressalta.
Embora ainda longe de ser implementado, o projeto conta com o apoio do Metrô de São Paulo, que, segundo Marcos Diniz, vê com otimismo o convênio firmado com a Escola Politécnica. A inovação acompanha outras medidas que visam melhorar a qualidade do serviço prestado pela empresa estatal e reforçar a segurança em suas operações, a exemplo da instalação de portas em todas as plataformas das linhas que controla.
Para Marcos, o projeto tem potencial de aplicação em larga escala. Ele acredita que, a partir do momento em que se mostrar eficiente, a tecnologia de monitoramento será adotada também pelas empresas concessionárias de linhas do metrô na capital e de outras modalidades de transporte, como a Companhia Paulista de Trens Metropolitanos (CPTM).
Da esquerda à direita, o professor Raúl Dias Paiva Júnior, Marcos Diniz, Josemir Coelho Santos e Gleison Elias da Silva [Imagem: Arthur Souza]
