Inovação Brasileira: SLOA, da “gambiarra” ao trem autônomo da MRS

De uma solução improvisada para um sistema com inteligência artificial: a trajetória da tecnologia que está redefinindo a operação ferroviária.

Por: Caio Schmidt, Gabriel Sales, Raphael Lopardi e Thiago Cesário.

Sérgio Luiz “China” de Oliveria (de colete verde) e José “Pequeno” Marcos da Silva Jr ao lado da primeira locomotiva com sistema SLOA. Acervo Pessoal / Sérgio Luiz.

“As ideias surgem mediante as dificuldades que você tem”, diz o especialista ferroviário da Malha Regional Sudeste (MRS) Sérgio Luiz “China” de Oliveira, de 59 anos. Há 37 anos na empresa, China é o responsável pelo desenvolvimento do Sistema de Locomotiva Operada Autonomamente (SLOA), tecnologia inovadora que permite a uma locomotiva operar sem maquinista a bordo, de forma autônoma ou remotamente supervisionada, principalmente em trechos onde a presença humana é proibida ou representa risco à segurança.

O estopim: um trecho interditado e o acesso ao terminal de minério.

O projeto ganhou urgência quando um trecho estratégico da malha da MRS foi interditado para acesso de pessoas. O local dava acesso a um dos principais terminais de minério da companhia e, sem maquinista embarcado, os trens não poderiam circular. “A gente já tinha algumas ideias de automatizar alguns processos, mas nada ainda tinha saído do papel”, conta Gabriel “Mixpliti” José Costa Barros, 29 anos, engenheiro eletricista com especialidade em robótica e automação industrial e especialista ferroviário da MRS. “Por conta dessa necessidade a gente acabou acelerando essas ideias e começou a desenvolver esse projeto de automação para permitir que os nossos trens passassem por esse trecho que estava interditado sem o maquinista”.

Diante do evento, a MRS chegou a procurar fornecedores de mercado. O problema: as soluções eram “extremamente caras ou não conseguiam atender o prazo que a MRS tinha”. A saída foi desenvolver tudo dentro de casa. A equipe combinou três frentes de conhecimento: a operação, com China; a engenharia elétrica e de software, com Christian; e a automação industrial, com Mixpliti. “A gente combinou todos esses conhecimentos e começamos”, explica Gabriel.

ZAS: segurança como principal caso de uso

O SLOA surgiu como necessidade de inovação principalmente pela determinação das ZAS (Zonas de Autossalvamento), áreas que seriam atingidas pela onda de inundação logo após um eventual rompimento de uma barragem de mineração e, portanto, têm a presença do maquinista como proibida. China adiciona: “Nós, (a MRS) Sempre tivemos a ideia de trem não tripulado”, sendo “o próximo passo de qualquer empresa” a sua automação.

ZAS são o principal caso de uso do SLOA. A imagem mostra o procedimento: no km 324 o maquinista deve desembarcar, enquanto controla o trem remotamente até o km 332, quando outro maquinista assume seu posto. Crédito: MRS

“Não manjava nada de eletrônica”: o primeiro protótipo

Primeiro protótipo da SLOA sendo montado na Oficina do Pequeno (Acervo Pessoal / Sérgio Luiz)

A partir da necessidade de uma solução que operasse o trem como um maquinista, o especialista e sua equipe montaram um protótipo, no estilo “gambiarra”: um notebook, um GPS e uma banca de relé foram necessários. “(Eu) Não manjava nada de eletrônica, nada de software… a única coisa que tinha certeza era o que queria fazer!”, diz China. Com a interação da banca de relé com as coordenadas por meio do notebook, a ideia ia se aperfeiçoando. “Até a gente montar o primeiro protótipo ninguém acreditava na gente”, relata.

A aceitação mudou depois do sucesso nos testes iniciais, levando ao desenvolvimento do protótipo que, agora, contava com um rádio para comunicação entre os operadores e até mesmo um controle remoto. Após quatro meses de testes e aprimoramentos, o SLOA foi efetivamente adotado no mês de abril de 2020.

Laboratório de automação e versão 2.0: o projeto que abriu portas

Para incentivar novos desenvolvimentos internos, a MRS criou um laboratório de automação como desdobramento direto da operação autônoma nas ZAS. “Foi um projeto assim que abriu diversas portas dentro da MRS”, conta Mixpliti.

O Sistema de Locomotiva Operado Autonomamente instalado no painel da locomotiva da MRS (Acervo Pessoal / Sérgio Luiz)

A primeira versão do SLOA foi feita às pressas por falta de tempo. “A gente não tinha muito tempo pra desenvolver uma solução extremamente complexa nesse primeiro momento”, explica. Com mais fôlego, a equipe partiu para a versão 2.0 em parceria com a New On. Nessa fase, puderam “embarcar mais inteligência dentro da solução” e desenvolver mais recursos no sistema.

[embed]Vídeo de Teste do Protótipo da SLOA na Oficina do Pequeno. Acervo Pessoal / Sérgio Luiz.

Cremalheira na Serra do Mar: IA, detecção de obstáculos e centro de monitoramento

O SLOA evoluiu para o trecho de cremalheira, na Serra do Mar. Diferente das ZAS, a região não tem acesso proibido, mas é restrito: pessoas podem circular apenas nas margens da ferrovia. Para isso, a equipe desenvolveu um sistema de inteligência artificial que detecta pessoas e obstáculos na via. “Esse sistema envia um comando pra locomotiva pra ela parar de forma automática caso tenha alguma coisa na frente”, detalha Gabriel.

Além da comunicação via rádio para controle remoto, o grande diferencial do projeto da Cremalheira é o planejamento de um centro de monitoramento de trens. Nele, um operador em sala acessa várias câmeras do trecho e de dentro da locomotiva, monitorando a operação 24 horas por dia. O operador tem condições de controlar a locomotiva em caso de falha ou necessidade. “A gente tá trazendo um pouco mais de complexidade pra esse sistema da cremalheira”, resume Gabriel Mix.

Mestrado e aprendizado por reforço: o futuro da condução autônoma

Paralelo ao projeto, Mixpliti desenvolve no mestrado uma pesquisa voltada para aplicação de IA na operação de trens. Ele estuda um grupo de algoritmos chamados de aprendizado por reforço para resolver o problema de condução de trens mais complexos.

Na Cremalheira, esse nível de inteligência não foi necessário porque a própria locomotiva já possui um sistema de controle: basta definir o setpoint de velocidade que ela atinge de forma automática. O trabalho de mestrado continua em desenvolvimento. “Se der certo a gente vai conseguir implantar em mais contextos amplos dentro da MRS”, afirma Gabriel.

Legado e Futuro

O SLOA nasceu da urgência, cresceu na “gambiarra” e hoje opera com inteligência artificial, câmeras e centro de monitoramento 24 horas. Do improviso com notebook e GPS em uma ZAS até a detecção automática de obstáculos na cremalheira da Serra do Mar, o projeto mudou a forma como a MRS enxerga inovação. “A pessoa nunca sai do zero com a base de informação que temos hoje”, resume China.

Mas para ele e para Mix, a linha de chegada ainda está longe. A versão 2.0 com a New On, o laboratório de automação e a pesquisa com aprendizado por reforço mostram que o sistema está em evolução constante. “Tem muita coisa para evoluir e para ser desenvolvida”, diz China. “Uma tecnologia que é nova hoje será superada muito em breve”, conclui.

O que começou como descrença virou referência. E se depender da equipe que transformou necessidade em protótipo, o próximo passo do trem autônomo brasileiro já está sendo desenhado. Porque, como China mesmo diz, “sempre tivemos a ideia de trem não tripulado”. Agora, ela não é mais ideia. É a realidade sobre trilhos.