Empa explora a origem do ruído em comboios de passageiros e mercadorias

Na Empa, especialistas em acústica têm explorado há anos como o ruído é gerado por comboios de passageiros e mercadorias – e quais medidas técnicas e de construção são particularmente eficazes para combatê-lo. As suas descobertas teóricas e práticas foram agora integradas no projeto “SILVARSTAR”. O resultado é uma ferramenta de simulação para o ruído ferroviário, que também pode ser útil na prática.

(Dübendorf/St. Gallen/Thun) Para os residentes ao longo das linhas ferroviárias, o ruído é frequentemente incômodo – e para os especialistas que desejam ajudá-los, é um desafio tão multifacetado que deveria haver um plural para “ruído ferroviário”. Sons de rolamento de rodas de aço em trilhos ásperos ou mais lisos, sons de travagem em diferentes frequências, ruído de motores, sons aerodinâmicos… – tudo isso atenuado ou influenciado por barreiras acústicas, taludes, a natureza do solo sob os trilhos e também pelo ambiente em que as ondas sonoras se propagam.

A complexidade dessas consequências acústicas do transporte ferroviário é bem conhecida pelos pesquisadores da Empa, liderados pelo chefe de grupo Reto Pieren, do departamento de “Acústica / Redução de Ruído”, a partir de experiências práticas e teóricas. Há anos, eles exploram o fenômeno por meio de medições, simulações e validações: descobertas que culminaram no projeto de dois anos da UE “SILVARSTAR” com muitos parceiros (veja a caixa de informações). Pieren apresentou os resultados na conferência especializada “forum acusticum” em Turim: uma simulação acústica do ruído ferroviário em suas mais diversas formas – audível e experienciável com a ajuda da realidade virtual.

Ferramentas desse tipo para a “Auralização” existem esporadicamente como protótipos na pesquisa, mas na prática de planejamento e proteção contra ruído, ainda não estão disponíveis. O “pacote completo” SILVARSTAR pretende mudar isso – graças ao conhecimento consolidado de muitos especialistas. Enquanto a equipe da Empa, que liderou a simulação, incorporou seu conhecimento especializado acústico de vários projetos, especialistas da “University of Southampton” e da empresa de Zurique Bandara VR GmbH contribuíram com know-how valioso para desenvolver um sistema amigável ao usuário. Como base, foi utilizada, entre outras, a popular software “Unity” para desenvolvedores de jogos profissionais.

Uma ferramenta que também leigos podem usar

O objetivo era, afinal, uma ferramenta que também leigos pudessem utilizar. Por exemplo, políticos de transporte que desejam avaliar os impactos de uma futura linha ferroviária. Como eles experienciam essas passagens virtuais, é exemplificado por um vídeo de passagens que pode ser encontrado na página da Empa sobre o SILVARSTAR: Para um único trajeto, vários cenários podem ser comparados, por exemplo, com tipos de comboios que vão desde comboios de carga a comboios regionais até ao ICE, com barreiras acústicas altas ou baixas, tipos específicos de rodas e amortecedores, que também têm um impacto audível no ruído ferroviário, e muitos outros fatores. E como o ambiente também desempenha um papel, os usuários podem escolher entre “cidade” ou “campo” ou optar por uma posição ao nível do solo ou elevada, como em uma varanda.

Por trás dessas possibilidades estão algoritmos complexos em um modelo de cálculo baseado na física, que não gera sinais acústicos a partir de arquivos de áudio arquivados, mas calcula e gera todos eles individualmente – para centenas de fontes de ruído e fatores de influência, dependendo da complexidade do cenário. Isso também apresentou desafios para a equipe da Empa. A grande variedade de influências permite simulações realistas. No entanto, também exigiu que a rede de algoritmos fosse reduzida de forma sensata ao essencial – também considerando o tempo de cálculo necessário: Um PC moderno leva até três horas para simular a passagem de um comboio de carga de 500 metros, para que suas emissões de ruído possam ser tornadas audíveis sob diferentes condições.

O esforço vale a pena

Mas o esforço vale a pena, como mostrou a validação do sistema. Os gráficos dos perfis de ruído sintetizados estão muito próximos dos valores de comparação medidos e são até parcialmente idênticos. Impressões subjetivas foram fornecidas por demonstrações em feiras de tecnologia de transporte, como a “InnoTrans” no ano passado em Berlim: Os visitantes atribuíram à simulação uma alta credibilidade e mostraram grande interesse na aplicação do “jogo de ruído ferroviário” virtual.

Para os interessados, o download das ferramentas, juntamente com o contrato de licença para fins não comerciais, está disponível no site do SILVARSTAR da Empa. “As primeiras utilizações da simulação já começaram”, diz o pesquisador da Empa Reto Pieren, “estamos muito satisfeitos com os resultados e esperamos numerosas aplicações no futuro.”

Projeto internacional com financiamento da UE

O projeto de pesquisa europeu “SILVARSTAR”, que durou pouco mais de dois anos, foi financiado no âmbito do programa da UE “Horizon 2020” pela “Europe’s Rail”. No consórcio do projeto, além da Empa, participaram parceiros industriais e acadêmicos de cinco países europeus: Vibratec (França, coordenação), Wölfel Engineering (Alemanha), a “University of Southampton” (Inglaterra), KU Leuven e UNIFE, a “União das Indústrias Ferroviárias Europeias” (ambos da Bélgica). Além da simulação de ruído ferroviário, o projeto também desenvolveu modelos para as vibrações do solo causadas pelo tráfego ferroviário.

Foto: © Empa / Legenda da imagem: Experienciar a passagem de um comboio de carga de forma lúdica: O monitor mostra o que a usuária vê em realidade virtual em três dimensões – com o ruído ferroviário realista exatamente na sua posição.