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- Análise e otimização em sistemas de comunicação ferroviáriaPublication . Batalha, Fábio Ramos; Cal, Filipe Santiago; Lopes, Nuno David de JesusO presente relatório resulta do estágio curricular do Mestrado em Matemática Aplicada para a Indústria, realizado no Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL), em colaboração com a empresa SOLVIT – Innovation & Development on Telecommunications, Lda. O trabalho enquadrou-se na área das telecomunicações ferroviárias, com enfoque no estudo da qualidade de sinal do sistema GSM-R (Global System for Mobile Communications – Railway), tecnologia crítica para assegurar comunicações fiáveis e seguras entre maquinistas, centros de controlo e infraestruturas ferroviárias. O estágio teve como principal objetivo a aplicação de metodologias matemáticas e computacionais à análise e otimização de comunicações móveis em ambiente ferroviário, com foco no sistema GSM-R, tendo sido desenvolvidos dois casos de estudo distintos e complementares. O primeiro caso de estudo incidiu sobre a Linha do Algarve, com enfoque na deteção de padrões e anomalias na qualidade do sinal. Para tal, foi elaborado um processo sistemático de tratamento e padronização de dados recolhidos, envolvendo filtragem, normalização, interpolação e smoothing de séries temporais. Posteriormente, foram aplicadas técnicas estatísticas para identificar anomalias nos parâmetros que caracterizam a qualidade de comunicação da rede. Os resultados obtidos permitiram construir viagens modelo representativas do comportamento típico da rede e localizar segmentos críticos, constituindo um contributo para o desenvolvimento de ferramentas automáticas de monitorização e apoio à manutenção preventiva. O segundo caso de estudo centrou-se no planeamento de frequências na Linha de Cascais, onde a topografia e a proximidade com o mar potenciam fenómenos de interferência nas comunicações. O problema foi formulado como uma tarefa de otimização combinatória, incorporando restrições práticas do sistema GSM-R, no que diz respeito à alocação de portadoras no mesmo site, ou em sites vizinhos. Para a sua resolução, foi desenvolvida uma estratégia híbrida baseada em técnicas Max-Min e heurísticas greedy, visando maximizar o rácio carrier-to-interference (C/I) ao longo do percurso. A configuração final obtida demonstrou melhorias expressivas, com ganhos significativos face às configurações de referência. De forma global, o estágio permitiu combinar métodos de análise estatística e técnicas de otimização com aplicação prática no setor ferroviário, reforçando a importância da Matemática Aplicada como ferramenta de suporte à tomada de decisão em sistemas de comunicações críticas. Os resultados alcançados evidenciam não só a aplicabilidade das metodologias desenvolvidas em contextos reais, como também o seu potencial para serem adaptadas a outras linhas ferroviárias e a diferentes cenários tecnológicos.