BR102018005554A2 - método para controlar um cruzamento de nível e instalação ferroviária para implantar tal método - Google Patents
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Abstract
trata-se de um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário que compreende pelo menos as seguintes etapas de: - fornecer um trem que tem um processador de bordo arranjado para se comunicar com um processador ao lado da via associado a um cruzamento de nível, sendo que o dito trem se estende entre uma extremidade frontal e uma extremidade traseira; - mover o trem para frente ao longo do trilho ferroviário em uma direção predeterminada para que a extremidade frontal e a extremidade traseira se movam de modo correspondente ao longo do trilho ferroviário na mesma direção; - abaixar os portões do cruzamento de nível quando o trem estiver em uma distância predeterminada mediante a detecção do trem que se aproxima do cruzamento de nível; - quando a extremidade frontal passar sobre um primeiro ponto de referência que define o começo de uma área de ilha associada ao cruzamento de nível, enviar uma primeira mensagem a partir do processador de segurança de bordo em direção ao processador ao lado da via para informar que o trem está em aproximação ao cruzamento de nível correspondente; - manter os portões baixados do cruzamento de nível; - quando a extremidade traseira passar sobre um segundo ponto de referência que define o fim da área de ilha, enviar uma segunda mensagem a partir do processador de segurança de bordo ao processador ao lado da via para informar que o trem deixou o cruzamento de nível correspondente; e - levantar os portões do cruzamento de nível.
Description
(54) Título: MÉTODO PARA CONTROLAR UM CRUZAMENTO DE NÍVEL E INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA PARA IMPLANTAR TAL MÉTODO (51) Int. Cl.: B61L 29/22; B61L 25/02; B61L 23/00; G08C 17/00; B61L 1/00 (30) Prioridade Unionista: 22/03/2017 US 15/466,134 (73) Titular(es): ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES (72) Inventor(es): JEFFREY FRIES; CHRIS SCHUCHMANN; WILLIAM SHIELDS (85) Data do Início da Fase Nacional:
21/03/2018 (57) Resumo: Trata-se de um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário que compreende pelo menos as seguintes etapas de: - fornecer um trem que tem um processador de bordo arranjado para se comunicar com um processador ao lado da via associado a um cruzamento de nível, sendo que o dito trem se estende entre uma extremidade frontal e uma extremidade traseira; - mover o trem para frente ao longo do trilho ferroviário em uma direção predeterminada para que a extremidade frontal e a extremidade traseira se movam de modo correspondente ao longo do trilho ferroviário na mesma direção; - abaixar os portões do cruzamento de nível quando o trem estiver em uma distância predeterminada mediante a detecção do trem que se aproxima do cruzamento de nível; - quando a extremidade frontal passar sobre um primeiro ponto de referência que define o começo de uma área de ilha associada ao cruzamento de nível, enviar uma primeira mensagem a partir do processador de segurança de bordo em direção ao processador ao lado da via para informar que o trem está em aproximação ao cruzamento de nível correspondente; - manter os portões baixados (...)
1/10 “MÉTODO PARA CONTROLAR UM CRUZAMENTO DE NÍVEL E INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA PARA IMPLANTAR TAL MÉTODO” [001] A presente invenção se refere a um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário e a uma instalação ferroviária para implantar tal método.
[002] Um cruzamento de nível é uma interseção em que uma linha ferroviária cruza uma estrada ou trajetória no mesmo nível, em oposição a cruzamentos de linha ferroviária com o uso de pontes ou túneis. A segurança de cruzamentos de nível é um dos problemas mais importantes de serviços ferroviários. Cada ano, cerca de 400 pessoas na União Europeia e mais de 300 nos Estados Unidos são mortas em acidentes de cruzamento de nível. Colisões podem ocorrer com veículos assim como pedestres. É mais provável que as colisões com pedestres resultem em morte.
[003] No que se refere a sistemas de aviso para usuários de estrada, cruzamentos de nível padrão têm tanto proteções passivas, na forma de tipos diferentes de sinais de aviso, quanto proteções ativas, com o uso de dispositivos de aviso automáticos tal como luzes de alerta, tons de aviso e portões de explosão. Menos colisões ocorrem em cruzamentos de nível com sistemas de aviso ativos.
[004] Recentemente, companhias ferroviárias começaram a controlar cruzamentos de nível através de sistemas de controle sem fio dos trens (por exemplo, PTC, ETCS, etc.), devido ao fato de que essa abordagem fornece muitos benefícios.
[005] Nesses sistemas, um sinal é enviado de modo sem fio a partir de uma unidade de controle do trem em direção a uma unidade de controle associada ao cruzamento de nível, o que, assim, permite que o último controle de modo apropriado a abertura ou o fechamento de barras ou portões colocados em correspondência do cruzamento de nível e arranjado para
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2/10 prevenir o cruzamento de nível por veículos ou pedestres presentes na estrada ou trajetória de interseção.
[006] Esse modo de controle dos cruzamentos de nível permite que as operações sejam realizadas em velocidades mais altas que a ativação tradicional através de circuitos de trilho.
[007] Os cruzamentos de nível operados através de circuitos de trilho ativam o cruzamento com base tanto na ocupação inicial de uma seção de trilho, ou na detecção de movimento em qualquer seção de um trilho, ou na previsão do tempo de chegada com base em mudanças na impedância elétrica de um trilho medido entre o cruzamento de nível e a haste de condução do trem.
[008] Todos esses métodos de circuito de trilho têm limitações físicas quanto a quão distante do cruzamento os mesmos podem detectar o trem.
[009] Se uma quantidade mínima de tempo de aviso for exigida para fechar de modo correto as barras de um cruzamento de nível, então, existe um limite superior à velocidade máxima do trem no qual os circuitos de trilho podem fornecer de modo efetivo e a tempo esse tempo de aviso.
[010] A ativação sem fio também permite previsão de aviso constante em áreas em que a mesma não foi possível anteriormente, por exemplo, trilhos eletrificados, áreas de pouca manobra, etc.
[011] Em alguns casos, as companhias ferroviárias consideraram eliminar completamente a ativação do cruzamento de nível através de circuitos de trilho e operar os mesmos, a saber, as barras presentes em correspondência aos cruzamentos de nível, apenas através de ativação sem fio.
[012] De fato, os circuitos de trilho usados para operar as barras representam um grande custo para as companhias, já que as mesmas exigem
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3/10 ajuste e manutenção constantes, e numerosos atrasos de trem ocorrem devido à operação fraca em condições ambientais difíceis ou quando os cabos do trilho são danificados pelo equipamento de manutenção do trilho.
[013] Embora a ativação sem fio do cruzamento de nível permita potencialmente a eliminação dos circuitos de trilho, um circuito de trilho de ilha continua a ser necessário para manter as barras abaixadas quando um trem ocupar uma área curta de um trilho ferroviário colocado em ambos os lados de uma estrada. De fato, um cruzamento de nível controlado pelo circuito de trilho geralmente tem dois circuitos de trilho diferentes: um circuito de abordagem e um circuito de ilha.
[014] O circuito de trilho de abordagem é um circuito de longa distância que busca pela abordagem inicial do trem, para o propósito de ativação dos dispositivos de aviso. Qualquer ativação dos dispositivos de aviso a partir do circuito de trilho de abordagem pode ser liberada se o trem parar perto do cruzamento (para aqueles circuitos de trilho que têm capacidade para detectar movimento).
[015] O circuito de trilho de ilha é um circuito de distância curta, que mantém os dispositivos de aviso ativados a qualquer momento que esse circuito for ocupado por qualquer porção dos mesmos.
[016] A principal desvantagem desses circuitos existentes é que os mesmos exigem tanto ajuste quanto manutenção constantes, e uma conexão com fio aos trilhos, que é normalmente danificado pelo equipamento de manutenção do trilho.
[017] Como resultado, os movimentos do trem são restringidos até que essas conexões com fio sejam reparadas e o equipamento de cruzamento de nível seja testado e restaurado.
[018] Portanto, existe a necessidade de substituir tais circuitos de trilho da ilha com uma solução que tem capacidade para o fornecimento de
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4/10 uma detecção de trem SIL-4 (Nível de Integridade de Segurança), com uma confiabilidade equivalente àquela da solução com base nos circuitos de trilho da ilha mas que, por outro lado, não exige cabos afixados aos trilhos ou equipamento na zone de contaminação do equipamento de manutenção do trilho, em que uma zone de contaminação é uma área em que o equipamento de manutenção do trilho pode danificar os dispositivos do trilho ferroviário.
[019] Um objetivo da presente invenção é, portanto, fornecer um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário que tem capacidade para detectar a presença de um trem no trilho ferroviário do mesmo, sem a necessidade de cabos afixados aos trilhos, o que, assim, permite a operação segura de barras colocadas na correspondência do cruzamento de nível superando-se as limitações dos sistemas da técnica anterior.
[020] Esses e outros objetivos são alcançados por um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário que tem as características definidas na reivindicação 1, e por uma instalação ferroviária que tem as características da reivindicação 10.
[021] As realizações particulares da invenção são a matéria das reivindicações dependentes, cujo conteúdo deve ser entendido como uma parte integral ou integrante da presente descrição.
[022] As características e vantagens adicionais da presente invenção se tornarão aparentes a partir da descrição a seguir, fornecida meramente a título de um exemplo não limitante, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
- a Figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um trem em um trilho ferroviário;
- a Figura 2 mostra um diagrama de blocos das etapas de um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário de
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5/10 acordo com a presente invenção;
- a Figura 3 mostra um gráfico esquemático das mensagens trocadas entre um processador de bordo e um processador ao lado da via; e
- a Figura 4 mostra um gráfico esquemático de mensagens alternativas trocadas entre o processador de bordo e o processador ao lado da via da Figura 3.
[023] Brevemente, o método da presente invenção tem base na troca de mensagens entre processadores de segurança de bordo e do lado da via para detectar a presença de um trem em uma área de ilha, sendo que esses processadores de segurança do lado da via são colocados normalmente colocados em um abrigo adjacente a um cruzamento de nível. A solução usa o sistema de controle de trem sem fio já existente entre trens e unidade de controle do lado da via para trocar sinais para a ativação de barras do cruzamento de nível. O método exige que o processador de segurança de bordo saiba a localização das extremidades frontal e traseira do trem, e isso pode ser conseguido por qualquer sistema de determinação de localização (por exemplo, GPS, sinalizadores, sinais de vagão, etc.).
[024] A Figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um trem 1 em um trilho ferroviário 2 dotado de um processador de segurança de bordo 4 arranjado para determina, de modo conhecido por si só, um ponto de WCA (pior caso a frente) 6 e um WCB (pior caso atrás) 8 para o trem 1. O ponto de WCA 6 e o ponto de WCB 8 definem, respectivamente, as duas extremidades do trem 1, em uma porção do trilho ferroviário 2 compreendida entre o ponto de WCA 6 e o ponto de WCB 8 corresponde a uma área de ocupação do trem 1 no trilho ferroviário 2.
[025] Em uma realização preferencial, um espaço de segurança 10 é adicionado respectivamente depois do ponto de WCA 6 e antes do ponto de WCB 8, obtendo, assim, o respectivo ponto de WCA atualizado 6' e o ponto
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6/10 de WCB atualizado 8' para conseguir uma área ampliada mais segura de ocupação do trem 1 no trilho ferroviário 2.
[026] De modo vantajoso, o trilho ferroviário 2 é desprovido do circuito de trilho de ilha e, de preferência, também do circuito de trilho de abordagem. Sendo que o circuito de trilho de abordagem é substituído, por exemplo, pelo uso do sistema de controle de trem sem fio, sendo que um sinal é enviado de modo sem fio a partir do processador de segurança de bordo 4 em direção a uma unidade de controle associada ao cruzamento de nível, o que, assim, permite que o último controle de modo apropriado uma abertura ou o fechamento de barras ou portões colocados na correspondência do cruzamento de nível.
[027] No seguinte, um método para controlar um cruzamento de nível de um trilho ferroviário de acordo com a presente invenção é revelado em detalhes, com referência à Figura 2, que mostra um diagrama de blocos das etapas de tal método.
[028] Em uma primeira etapa 100, um trem do tipo revelado acima é fornecido. Então, na etapa 102, o trem 1 é movido para frente ao longo do trilho ferroviário 2 em uma direção A, para que o ponto de WCA 6 e o ponto de WCB 8 se move de modo correspondente ao longo do trilho ferroviário 2 na mesma direção A.
[029] De modo subsequente, na etapa 104, um processador ao lado da via, não mostrado nas Figuras, abaixa os portões de um cruzamento de nível, e, de preferência, ativa os dispositivos de aviso, mediante a detecção, de modo conhecido por si só, da abordagem do trem 1 ao cruzamento de nível. Por exemplo, os portões são abaixados quando o trem estiver a uma distância predeterminada do cruzamento de nível.
[030] De modo subsequente, na etapa 106, o ponto de WCA 6 entra em uma primeira área de ilha colocada ao longo do trilho ferroviário 2,
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7/10 conforme discutido abaixo no presente documento. Então, na etapa 108, o processador de segurança de bordo 4 envia para o processador de segurança do lado da via um primeiro sinal ou mensagem que informa que o trem 1 se aproxima de um cruzamento de nível correspondente.
[031] A área de ilha é uma porção do trilho ferroviário 2 colocada em correspondência de um cruzamento de nível e é definida como a porção do trilho ferroviário 2 colocado entre, respectivamente, um primeiro e um segundo ponto de referência do dito trilho ferroviário 2, sendo que o primeiro ponto de referência é o primeiro ao longo da direção A. as posições dos ditos pontos de referência são armazenados em uma base de dados de bordo do trem 1, que contém as posições de todas as áreas de ilha presentes ao longo do trilho ferroviário 2.
[032] Na etapa 106, portanto, o ponto de WCA 6 passa sobre o primeiro ponto de referência durante o movimento do trem na direção A.
[033] O trem 1 continua seu movimento no trilho ferroviário 2 na direção A, e os portões na etapa 109 são mantidos abaixados, até que, na etapa 110, o trem 1 sai da área de ilha, em particular, o ponto de WCB 8 passa sobre o segundo ponto de referência.
[034] Na etapa subsequente 112, o processador de segurança de bordo 4 envia para o processador de segurança do lado da via um primeiro segundo sinal ou mensagem que informa que o trem 1 saiu do cruzamento de nível correspondente.
[035] Nesse ponto, na etapa 114, o processador de segurança do lado da via levanta os portões de cruzamento e inativa os dispositivos de aviso.
[036] Mensagens específicas, de preferência com reconhecimentos, são usadas para realizar essas operações, conforme revelado abaixo no presente documento.
[037] As Figuras 3 e 4 mostram um gráfico esquemático das
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8/10 mensagens trocadas entre o processador de bordo 4 e o processador ao lado da via.
[038] Uma mensagem de ocupação de ilha 200, que corresponde à primeira mensagem, é enviada a partir do processador de segurança de bordo 4 para o processador ao lado da via na etapa 108, essa mensagem de ocupação de ilha 200 que inclui um valor de tempo esperado que representa o instante de tempo t8 no qual é esperado que o ponto de WCB 8 passará sobre o segundo ponto de referência, com base na velocidade atual do trem 1. Isso permite que o processador de segurança do lado da via preveja quando esperar a segunda mensagem a partir do processador de bordo 4 que informa que o trem 1 saiu do cruzamento de nível correspondente, sendo que isso é feito como uma medida de segurança no caso de falha do sistema de comunicação.
[039] De modo vantajoso, depois do recebimento da mensagem de ocupação de ilha 200, uma mensagem de ocupação de ilha de reconhecimento 202 é enviada de volta imediatamente a partir do processador ao lado da via para o processador de bordo 4 para confirmar o recebimento correto da mensagem 200.
[040] Na etapa 112, uma mensagem de liberação de ilha 204 é enviada a partir do processador de bordo 4 para o processador ao lado da via, e uma mensagem de liberação de ilha de reconhecimento 206 correspondente é, por sua vez, de preferência, enviada de volta.
[041] O despacho da mensagem de ocupação de ilha 200 permite que o processador de bordo 4 envie também um valor de tempo atualizado t’e para o processador ao lado da via no caso do trem 1 reduzir a velocidade de modo significativo ou parar depois de ter ocupado a ilha. Em particular, uma mensagem de ocupação atualizada 200, que contém o valor de tempo atualizado t’e, é enviada para o processador ao lado da via.
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9/10 [042] Se o tempo esperado expirar antes do processador ao lado da via ter recebido, a partir do processador de bordo 4, a mensagem de liberação de ilha 204, isso significa que o sistema de comunicações pode ter falhado. Nesse caso, o processador ao lado da via continua a manter os portões de cruzamento baixados e os dispositivos de aviso ativos, mas, conforme mostrado na Figura 4, o mesmo envia também uma mensagem de ativação falsa 300 para uma unidade de controle remoto que notifica que o cruzamento pode ser ativado de modo falso. Uma mensagem de reconhecimento de ativação falsa correspondente 302 é enviada de volta a partir da unidade de controle remoto e do processador ao lado da via.
[043] Isso permite realizar uma verificação adicional sobre a ocupação real do cruzamento de nível, por exemplo, enviando-se um operador no local ou ativando-se uma vigilância por vídeo etc.
[044] Em uma realização preferencial da invenção, a unidade de controle remoto envia uma mensagem de cruzamento de liberação 304 para o processador ao lado da via para permitir que a mesma levante os portões. Essa mensagem de cruzamento de liberação 304 é enviada depois da confirmação de que o trem 1, de fato, saiu da área de ilha, e isso pode ser feito por vigilância local ou remota conhecida por si só. O processador ao lado da via envia, por sua vez, uma mensagem de reconhecimento de cruzamento de liberação 306.
[045] Em uma realização alternativa, um sistema de detecção de trem de salvaguarda auxiliar tal como infravermelho, radar, vídeo, etc. é colocado no cruzamento no caso de falhas de comunicação.
[046] A presente invenção se refere também a uma instalação ferroviária que compreende o trilho ferroviário 2, o cruzamento de nível colocado ao longo do dito trilho ferroviário 2 e o trem 1, em que o processador ao lado da via e o processador de bordo são arranjados para cooperar de
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10/10 modo a implantar o método revelado acima.
[047] Claramente, o princípio da invenção permanece o mesmo, as realizações e os detalhes da produção podem ser variados de modo considerável a partir do que foi descrito e ilustrado puramente a título de exemplo não limitante, sem se afastar do escopo de proteção da presente invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.
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Claims (11)
- Reivindicações1. MÉTODO PARA CONTROLAR UM CRUZAMENTO DE NÍVEL DE UM TRILHO FERROVIÁRIO (2) caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos as seguintes etapas de:- fornecer (100) um trem (1) que tem um processador de bordo (4) arranjado para se comunicar com um processador ao lado da via associado a um cruzamento de nível, sendo que o trem (1) se estende entre uma extremidade frontal (6) e uma extremidade traseira (8);- mover (102) o trem para frente ao longo do trilho ferroviário em uma direção (A) predeterminada para que a extremidade frontal (6) e a extremidade traseira (8) se movam de modo correspondente ao longo do trilho ferroviário (2) na mesma direção (A);- abaixar (104) os portões do cruzamento de nível mediante a detecção do trem (1) que se aproxima do cruzamento de nível;- quando a extremidade frontal (6) passar (106) sobre um primeiro ponto de referência que define o começo de uma área de ilha associada ao cruzamento de nível, enviar (108) uma primeira mensagem (200) a partir do processador de segurança de bordo (4) em direção ao processador ao lado da via para informar que o trem (1) está em aproximação ao cruzamento de nível correspondente;- manter (109) os portões baixados do cruzamento de nível;- quando a extremidade traseira (8) passar (110) sobre um segundo ponto de referência que define o fim da área de ilha, enviar (112) uma segunda mensagem (204) a partir do processador de segurança de bordo (4) ao processador ao lado da via para informar que o trem (1) deixou o cruzamento de nível correspondente; e- levantar (114) os portões do cruzamento de nível.
- 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadoPetição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 20/272/3 pelo fato de que compreende adicionalmente, depois da etapa de envio (108) de uma primeira mensagem (200), uma etapa de envio de uma mensagem de reconhecimento (202) a partir do processador ao lado da via para o processador de bordo (4).
- 3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, depois da etapa de envio (112) de uma segunda mensagem (204), uma etapa de envio de uma mensagem de reconhecimento (206) a partir do processador ao lado da via para o processador de bordo (4).
- 4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de envio de, junto com a primeira mensagem (200), um valor de tempo esperado (t8) que representa o instante de tempo no qual a segunda mensagem (204) é esperada.
- 5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de envio para o processador ao lado da via de um valor de tempo atualizado (t'8) no caso do trem (1) reduzir a velocidade ou parar depois de entrar na área de ilha.
- 6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, no caso de nenhuma segunda mensagem (204) ser recebida dentro do tempo esperado (t8), uma etapa de envio, a partir do processador ao lado da via, de uma mensagem de ativação falsa (300) para uma unidade de controle remoto que notifica que o cruzamento de nível foi ativado de modo falso.
- 7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma etapa de envio, a partir da unidade de controle remoto, uma mensagem de cruzamento de liberação (304) para o processador ao lado da via para permitir que o mesmo levante os portões do cruzamento de nível.Petição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 21/273/3
- 8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a mensagem de cruzamento de liberação (304) é enviada mediante a confirmação de que o trem (1), de fato, saiu da área de ilha.
- 9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de fornecimento de um sistema de detecção de trem de salvaguarda auxiliar no cruzamento de nível no caso de falhas de comunicação.
- 10. INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA caracterizada pelo fato de que compreende um trilho ferroviário (2), um cruzamento de nível colocado ao longo do trilho ferroviário (2), um trem (1) que tem um processador de bordo (4) arranjado para se mover sobre o trilho ferroviário (2) em direção ao cruzamento de nível, e um processador ao lado da via colocado adjacente ao trilho ferroviário (2), sendo que o processador ao lado da via e o processador de bordo (4) são arranjados para cooperar de modo a implantar um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.Petição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 22/271/3Petição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 23/272/3 /00Ν.ΙΟΣ104106108109
- 11Σ114Petição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 24/273/3A BORDOLADO DA VIAREMOTOWCA Ocupa ilhasComunicação falha WCA Limpa ilhaTemporizador ExpiraVerificar Limpeza de IlhaPetição 870180022639, de 21/03/2018, pág. 25/271/1
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