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dc.contributor.advisor1Cury, Alexandre Abrahão-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1092810690505352pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Barbosa, Flávio de Souza-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3967943593612229pt_BR
dc.contributor.referee1Amaral, Rafaelle Piazzaroli Finotti-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5335487988375951pt_BR
dc.contributor.referee2Teloli, Rafael de Oliveira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4931591298317004pt_BR
dc.contributor.referee3Nalon, Gustavo Henrique-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/3130030223972786pt_BR
dc.creatorAlves, Vinicius Antonio Meneguitte-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2244280023045400pt_BR
dc.date.accessioned2026-07-02T12:20:27Z-
dc.date.available2026-06-30-
dc.date.available2026-07-02T12:20:27Z-
dc.date.issued2026-05-22-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20554-
dc.description.abstractHigh rail temperatures pose significant risks to track integrity, increasing the likelihood of buckling. This study proposes a cost-effective, data-driven framework for rail temperature prediction using only ambient temperature and relative humidity as inputs, variables routinely collected by standard meteorological stations, thereby eliminating dependence on complex sensor arrays. Five machine learning algorithms were benchmarked: Artificial Neural Networks (ANN), Support Vector Regression (SVR), Random Forest (RF), Long Short-Term Memory networks (LSTM), and XGBoost. Two complementary prediction strategies were evaluated: a long-term global model trained on a two-year historical dataset, and a short-term sliding-window model predicting up to three hours ahead. Models were trained on Brazilian railway data from 2022–2023 and validated on an independent 2024 dataset. Hyperparameters were optimized via Optuna using a Tree-structured Parzen Estimator (TPE). Results demonstrate that ANN delivered the lowest long-term error (mean absolute error = 2.0978 ◦C; R2 = 0.8571), closely matched by XGBoost, which obtained the highest R2 (0.8652), while RF achieved the best short-term precision at the one-hour horizon (R2 = 0.9395; mean absolute error = 1.1944 ◦C). Despite the deliberately limited input set, the proposed framework achieves competitive accuracy, offering a practical solution for railway networks operating under limited monitoring infrastructure.pt_BR
dc.description.resumoAltas temperaturas nos trilhos representam riscos significativos à integridade estrutural das vias férreas, aumentando a probabilidade de flambagem. Este trabalho propõe um modelo utilizando apenas a temperatura ambiente e a umidade relativa como variáveis de entrada, grandezas rotineiramente coletadas por estações meteorológicas convencionais, eliminando a dependência de redes complexas de sensores. Além disso, compara cinco algoritmos de aprendizado de máquina: Redes Neurais Artificiais (ANN), Regressão por Vetores de Suporte (SVR), Floresta Aleatória (RF), redes Long Short-Term Memory (LSTM) e XGBoost. Duas estratégias de previsão foram implementadas: um modelo global de longo prazo, treinado com dois anos de dados históricos, e um modelo de janela deslizante de curto prazo, com horizonte de até três horas. Os modelos foram treinados com dados ferroviários brasileiros de 2022–2023 e validados em um conjunto independente de 2024. A otimização de hiperparâmetros foi realizada via Optuna em estrutura de árvore. Os resultados indicam que o RF obteve a melhor precisão no horizonte de uma hora (R2 = 0,94; erro médio absoluto = 1,19 ◦C), enquanto a ANN se destacou na previsão de longo prazo (R2 = 0,87; erro médio absoluto = 2,2 ◦C). Assim, entende-se que a estratégia proposta demonstra acurácia competitiva com conjunto de entradas reduzido, oferecendo uma solução prática e escalável para redes ferroviárias com infraestrutura de monitoramento limitada.pt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentFaculdade de Engenhariapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)pt_BR
dc.publisher.initialsUFJFpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/*
dc.subjectFerroviaspt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectPrevisão de temperaturapt_BR
dc.subjectMonitoramento estruturalpt_BR
dc.subjectFlambagem de trilhospt_BR
dc.subjectRail temperaturept_BR
dc.subjectTrack bucklingpt_BR
dc.subjectRailway safetypt_BR
dc.subjectTime series forecastingpt_BR
dc.subjectFeature reductionpt_BR
dc.subjectStructural health monitoringpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpt_BR
dc.titleA cost-efficient data-driven framework for rail temperature predictionpt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
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