Sur les 3027 accidents de train signalés en Europe en 2009, 174 ont été causés par une défaillance du matériel roulant ferroviaire.
Dans le même temps, les services de transports ferroviaires continuent de croître. Sur la période allant de 2005 à 2050, est attendue une augmentation du frêt de 80% et de 50% pour le transport de passagers. Il faudra donc aussi compter avec une augmentation des risques.
Afin d’améliorer le niveau de sécurité, à Louvain, en Belgique, des projets de recherche européens étudient les dispositifs de surveillance des trains via des analyses des sons et des vibrations.
“Nous installons deux ou trois capteurs sur les rails, et nous mesurons et identifions chaque train et chaque roue qui passe sur notre système. Nous savons alors s’il y a un défaut”, explique Tom Vanhonacker, ingénieur système ferroviaire.
Le système, basé sur une technologie de surveillance des vibrations à haute fréquence est intéressant – tant en matière de prix que d’espace nécessaire à son installation – et aussi très précis.
Certains capteurs intercepent les vibrations à chaque passage de train. Un dispositif local enregistre alors ces données et les transmet à un serveur central.
En analysant les vibrations générées par chaque roue d’un train, les chercheurs sont capables de détecter sur la roue une ovalisation, une coquille ou encore une brisure.
“24 heures sur 24, nous recueillons toutes les données de vibration. A chaque passage de train vous avez un pic. Nous mesurons ce pic d’accélération, et si celui-ci est supérieur à la normale c’est que quelque chose ne tourne pas rond”, détaille un autre ingénieur ferroviaire, Frederik Vermeulen.
Un autre projet de recherche européen est en cours à Varsovie, en Pologne. Il est basé sur les ultrasons et le balayage numérique et est destiné à contrôler l‘état des rails.
Ce nouveau type d’inspection rend possible une supervision de la qualité du matériel.
Un accéléromètre haute fréquence permet d’obtenir une analyse des vibrations des métaux, et, sans aucune excavation, de déterminer s’il existe, en raison de la corrosion, des points critiques sur la partie inférieure de la piste.
Un balayage visuel permet, lui, d’observer la surface des rails.
“Ce que nous avons ici est une caméra haute-vitesse à large balayage. Elle peut atteindre une vitesse de la lumière d’environ 36 kilohertz ce qui vous restitue une vitesse d’acquisition d’environ 40 kilohertz. L‘éclairage est fait sur-mesure et est essentiel pour l’analyse d’image. L’idée étant que vous obteniez un type d’image très uniforme de telle sorte que vous n’avez plus d‘égalisation d’histogramme”, explique le Directeur de recherche Christopher Johnson.
La révolution numérique, intégrée aux activités d’entretien des chemins de fer permet
à la fois une baisse des coûts et une augmentation du niveau de fiabilité du système.
Tout cela entraîne une connaissance plus précise de l‘état des réseaux ferrovaires et permet de limiter le nombre d’interventions sur les voies.
“La voie est un système très complexe. On a fait des avancées importantes dans ce projet là en étudiant la plupart des composants de la voie, il faut ensuite un système intégrateur qui permet d’analyser toute la voie en une seule fois”, dit Nicolas Furio, coordinateur de projet.
Le système est très complexe, mais néanmoins capable de générer des données à très petite échelle.
A Lisbonne, chaque train transitant sur la ligne de Cascais est identifié et chenillé grâce à un système à radiofréquence.
Un capteur accoustique placé sur la piste permet de capturer le bruit produit par chaque roue. La mesure de ces données indique clairement si le train présente, ou non, des défauts.
“En fait, nous utilisons des transducteurs. Ils sont doublés sur la ligne. Un dispositif adapté basé sur des ultrasons nous indique qu’un train approche et déclenche le système de récupération des données”, explique Spyridon Kerkyras, le directeur technique de Feldman Entreprise Ltd.
Chaque convoi est suivi de la même façon.
Les données sont téléchargées sur le serveur central et permettent d’obtenir, à tout moment, l’historique de chaque composant du
matériel roulant ferroviaire et de connaître aussi, en temps réel l‘état des train.
“Dans chaque convoi c’est comme s’il y avait une sorte d’agent à bord qui pouvait me faire un diagnostic du train. Un système d’alerte précoce détectant tous les problèmes qui peuvent gêner la circulation des trains m’est très utile, car je peux en tenir compte lors de mon opération programmée de maintenance”, dit Miguel Areias, ingénieur innovation.
A Anvers, en Belgique, le système développé à Louvain a été adopté par le consortium en charge de la construction d’une nouvelle ligne de tramway.
Ici, pouvoir anticiper une action de maintenance peut conduire à d’importantes compressions budgétaires.
“Avant l’installation de ce système, les trains étaient inspectés tous les deux ou trois mois, ou à chaque période, pour vérifier s’il n’y avait pas de problème avec le tram. Grâce à ce système, vous pouvez éviter les erreurs humaines. Si l’agent ne voit pas un défaut, le système rectifie avec précision les problèmes du Tram”, détaille Gillis Jan de l’entreprise Frateur-De Pourcq.
Concernant le système ferroviaire, la recherche est en marche et l’on peut s’attendre à l’apparition de nouvelles solutions technologiques en matière d’alarmes précoces. Elles serviraient à détecter les problèmes mais aussi à renforcer les connaissances et donc à limiter les coûts liés à la sécurité.
Pour Mayorkinos PAPAELIAS, coordinateur de projet : “Nous avons devoloppés des systèmes pouvant marcher avec d’autres. De telle sorte que nous pouvons les connecter aux systèmes déjà disponibles sur le réseau ferroviaire. Les avantages de cette techonologie sont qu’elle est peu coûteuse et que son installation sur le réseau nécessite un minimum d’intervention”.
Ces études et projets de recherche permettront sûrement, dans l’avenir, de bénéficier de systèmes de transports plus fiables et plus sûrs.
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