Medir a Curvatura da Via Férrea com arcpy

JimBarry

O grau em que a via férrea curva ao longo de seu comprimento é um dos fatores mais significativos que limitam a velocidade máxima que os trens podem atingir na rede ferroviária. Existem várias ocasiões em que é importante medir essa curvatura:<\/P>

1. Quando a construção da via é originalmente projetada.
2. Após a construção da via estar concluída. (ou seja, a medição da curvatura "como construída")<\/EM>
3. Periodicamente enquanto a via está em serviço, conforme exigido por políticas ou regulamentos.<\/P>
O CARRO DE GEOMETRIA<\/STRONG><\/FONT><\/P>Quanto ao item #3 acima, essa medição periódica é realizada por um "Carro de Geometria<\/EM><\/A>", que é programado para percorrer a via. Cada parte da rede ferroviária recebe essa medição no local pelo menos duas vezes por ano, ou com maior frequência se necessário. O Carro de Geometria possui muitos sensores que medem a curvatura real da via, mas também seu "cant" (ou seja, a forma como a via é projetada para ajudar os trens a "inclinar-se" em uma curva). <\/EM>O Carro de Geometria também contém outros sensores como imagens, lidar, ultrassom e assim por diante, para capturar em alta resolução o estado atual da via, trilhos, dormentes, lastro, postes, linhas aéreas e mais.<\/P>
VOLTANDO À CURVATURA<\/STRONG><\/FONT><\/P>O ArcGIS pode ser usado para comparar medições atuais, provenientes do Carro de Geometria, com medições de inspeções anteriores, dos desenhos originais "como construídos" e dos próprios planos originais de construção.  Esse tipo de detecção de mudanças pode ser usado para ajudar a criar listas prioritárias de manutenção ou ser integrado ao sistema Positive Train Control (PTC)<\/A><\/EM> para reduzir a velocidade máxima permitida naquela seção da via.<\/P>

Não existe uma ferramenta integrada no ArcGIS Pro para isso, mas é bastante simples escrever um script que faça essas medições para você. Aqui está um exemplo.<\/P>

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visualizar curvatura da via<\/span><\/span><\/P>
O SCRIPT<\/STRONG><\/FONT><\/P>Aqui está um

link para o script no Github<\/A><\/EM> que criou essa classe de feição de curvatura.<\/P>

COMO FUNCIONA<\/STRONG><\/FONT><\/P>Conceitualmente, o que o script faz é que para cada seção da via, digamos uma polilinha de rota, ele "anda" ao longo da polilinha, colocando um ponto a cada 50 pés, escrevendo esse ponto em uma nova classe de feição pontual de saída. Então, para cada 3 pontos, um ângulo é medido e então escrito no registro do atributo do ponto do meio. Ele não anda vértice por vértice; na verdade cria novos pontos ao longo da linha para que cada um esteja a 50 pés do ponto anterior.<\/P>medindo ângulos de curva<\/span><\/span><\/P>
Cada ponto agora "sabe<\/EM>" o ângulo da curva ao longo daquela seção de 100 pés (50 pés antes dele e 50 pés depois dele)<\/EM>. Esse valor do atributo de curvatura pode então ser comparado com camadas anteriores da rota ou simplesmente visualizado como estamos fazendo acima, onde áreas de baixa curvatura são desenhadas em amarelo, curvas maiores em laranja e as curvas mais acentuadas em vermelho. Esta é apenas uma forma de fazer isso.<\/P>
COISAS A TER EM MENTE<\/STRONG><\/FONT><\/P>1. A classe de feição polilinha na qual você executa este script precisa suportar measures<\/STRONG>. Em outras palavras, as feições polilinha precisam ser rotas PolylineM<\/EM> ou PolylineZM<\/EM>, que já foram calibradas para que cada vértice conheça seu valor M<\/EM>. Normalmente esse valor M<\/EM> é o marco quilométrico ou milhagem ao longo da rede ferroviária, mas isso fica a seu critério.<\/P>2. Você não precisa construir um LRS<\/STRONG> (sistema de referência linear)<\/EM> para este script funcionar. Os valores measure ao longo das rotas polilinha são suficientes para este propósito.<\/P>3. A definição do que constitui uma "curva", eu tirei do

US DOT FRA<\/A><\/EM>, que é a mudança angular na direção da via sobre cada trecho de 100 pés. Algumas ferrovias medem curvatura diferentemente, então o script é flexível. Na primeira célula há uma variável global chamada CURVE_LENGTH_INTERVAL_FEET<\/EM>, onde você pode definir esse valor para 100 pés, 200 pés ou convertê-lo para métrico. O que você precisar.<\/P>4. Também há uma variável global chamada CURVE_TOLERANCE_PERCENT<\/EM>, que basicamente diz que se um trecho de 100 pés medir uma curvatura abaixo de 0,5%, então considere essa seção como "RETA<\/EM>". Você pode ajustar essa tolerância conforme achar melhor.<\/P> <\/P>CONCLUINDO<\/STRONG><\/FONT><\/P>Tentei adicionar comentários no código do script o melhor possível, mas talvez tenha deixado algumas lacunas. Então se você tiver dúvidas ou comentários, fique à vontade para me avisar abaixo ou registrar uma Nova Issue no repositório "arcpy-samples" do meu Github<\/A>.<\/P>

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