Maintenance ferroviaire : la nouvelle frontière de la surveillance sans fil

Les chemins de fer nécessitent une maintenance constante afin de garantir la sécurité des passagers et des travailleurs. En outre, les temps d'arrêt des lignes ferroviaires coûtent cher aux entreprises ferroviaires, non seulement en termes d'actions correctives, mais aussi en raison du mécontentement des clients et des indemnisations. Actuellement, la surveillance des chemins de fer à des fins de maintenance prédictive est assez basique : pour la plupart des réseaux ferroviaires, un train spécial équipé de capteurs sur ses roues parcourt l'ensemble du réseau ferroviaire une fois au cours d'une période déterminée, généralement de 6 à 12 mois. Ce train mesure plusieurs paramètres clés sur l'ensemble du système ferroviaire. Il suit notamment l'évolution de la différence de hauteur et de la largeur entre les deux lignes, car si ces distances changent, le risque de déraillement du train peut être massivement accru. Le "train de surveillance" identifie ainsi les endroits où des corrections doivent être apportées aux lignes. Toutefois, cette mesure n'est effectuée que sporadiquement ; pendant les mois restants, personne ne sait ce qui se passe.

Les opérateurs ferroviaires ont donc besoin d'une nouvelle méthode de surveillance qui leur permettra de connaître en permanence l'état des voies. La surveillance sans fil est une solution qui peut permettre aux opérateurs d'accéder à des données en temps réel sur les voies qu'ils supervisent.

Nous examinerons certains des avantages des systèmes de surveillance sans fil en temps réel pour l'industrie ferroviaire :

1. Optimiser le cycle de maintenance

Lessystèmes de surveillance sans fil transmettent des informations en temps réel aux centres d'exploitation ferroviaire, ce qui signifie que les opérateurs ont accès à un flux continu d'informations sur l'état de leurs voies, ce qui leur permet d'optimiser le cycle de maintenance. Contrairement aux méthodes traditionnelles de surveillance, telles que le "train de surveillance" mentionné ci-dessus, qui ne produisent que des informations périmées tous les quelques mois, la surveillance sans fil en temps réel permet aux opérateurs de voir la situation réelle sur le terrain à tout moment. Cela signifie qu'ils peuvent repérer les anomalies potentielles sur les voies ferrées et effectuer la maintenance non seulement en réaction, mais aussi avant que les incidents ne se produisent. Si une zone de la voie semble se déplacer en dehors des paramètres "normaux", les opérateurs ferroviaires peuvent déployer des équipes de maintenance ferroviaire pour vérifier la zone et mettre en œuvre les actions nécessaires avant que quelque chose ne se produise, comme le déraillement d'un train.

2. Introduire la prédiction

Si elles sont associées à des outils d'apprentissage automatique, les solutions de surveillance sans fil peuvent également améliorer leur capacité à prédire les incidents potentiels au fil du temps, en élaborant des modèles plus précis au fur et à mesure que de nouveaux ensembles de données sont saisis. L'accumulation de données sur l'état des voies sur une longue période de temps donne aux opérateurs la possibilité de construire des modèles prédictifs. Elle leur permet également d'accéder à des informations précises et à long terme sur la façon dont les voies sont susceptibles de se comporter dans certaines circonstances, par exemple lors d'incidents météorologiques extrêmes comme les vagues de chaleur ou les gelées.

La mesure à long terme du comportement des voies et du sol environnant est nécessaire pour la modélisation et la planification stratégiques : elle permet notamment de planifier à l'avance la maintenance prédictive, même si aucune anomalie n'est signalée.

3. Répond aux besoins spécifiques des chemins de fer

Les chemins de fer ont des besoins spécifiques en matière de surveillance. Les systèmes de surveillance sans fil peuvent y répondre de plusieurs manières s'ils proposent les compteurs et les logiciels adaptés aux besoins des chemins de fer.

• Tout d'abord, les voies doivent être régulièrement surveillées à l'aide d'un inclinomètre en raison de la nécessité de pouvoir mesurer en diagonale. Étant donné qu'il n'est pas possible d'équiper l'ensemble du réseau de ces appareils de mesure et capteurs, le fournisseur du système de surveillance sans fil doit aider la compagnie ferroviaire à identifier les points stratégiques le long des voies où les mesures sont les plus cruciales (peut-être les points vulnérables aux fluctuations) et qui reflèteront le plus précisément l'état du reste des voies. Fixer un inclinomètre sur une partie de l'infrastructure où l'on sait que le risque d'inclinaison est plus élevé donnera de meilleurs résultats en termes de prévention des incidents. Ce dispositif peut ensuite être utilisé pour surveiller les infrastructures statiques existantes, comme les tunnels et les ponts.
• De plus, les chemins de fer ont besoin d'un système à distance nécessitant peu de maintenance, car certaines parties des voies peuvent être difficiles d'accès, risquées ou perturbantes, et la maintenance ou la surveillance peut entraîner l'immobilisation des voies. La durabilité est également essentielle. Les voies ferrées sont des environnements difficiles : elles font face à tous les temps et sont exposées à des machines métalliques très lourdes et rapides (c'est-à-dire des trains). Le matériel de surveillance, comme les capteurs et les nœuds de données utilisés pour les numériser, doit être aussi durable que possible. De nombreux systèmes de surveillance sans fil sont spécialement conçus à cet effet. Les opérateurs ferroviaires doivent donc rechercher le fournisseur qui peut garantir la durabilité.

Une photo d'un train qui a déraillé après un glissement de terrain entre Arisaig et Glenfinnan, Lochaber, en janvier 2018 (Photo : PA).

4. Surveillance de la zone environnante

Les solutions de surveillance sans fil permettent aux opérateurs de surveiller non seulement leurs voies ferrées, mais aussi les environs. C'est essentiel : souvent, les incidents, comme les déraillements, ne sont pas causés par des défauts de la voie mais par des mouvements du sol environnant. En Écosse, par exemple, un train a déraillé en janvier 2018 après que des conditions météorologiques dramatiques ont provoqué un important glissement de terrain. Mesurer le comportement du sol autour des voies est particulièrement clé s'il y a un chantier de construction à proximité : les opérateurs doivent mesurer la pression de l'eau et les systèmes de sol, par exemple. Les opérateurs ferroviaires ont donc besoin de connaissances beaucoup plus étendues sur l'ensemble de la zone entourant les voies afin d'obtenir une image plus claire de la situation sur le terrain. L'alimentation constante en données par des capteurs - positionnés non seulement sur l'infrastructure centrale mais aussi dans les environs, dans les forages, les bâtiments ou même dans le sol - permet une modélisation du contexte qui peut garantir une planification et des décisions stratégiques précises.

5. Réduction des risques

La sécurité des passagers et des travailleurs sur les lignes ferroviaires est au cœur des préoccupations des opérateurs ferroviaires. La maintenance prédictive en temps réel, rendue possible par la surveillance sans fil, permet aux opérateurs d'entretenir leurs voies de manière prédictive. Cela permet une maintenance à la fois dans l'immédiat (en signalant les problèmes dès qu'ils se présentent) et à long terme (en élaborant des modèles stratégiques contextuels et à long terme pour garantir le déploiement du type de maintenance le plus précis).

La maintenance ferroviaire prédictive, basée sur la technologie IoT, réduit massivement le risque qu'un incident se produise puisque les opérateurs sont en mesure à la fois de mettre en œuvre des actions de maintenance préventive et de planifier stratégiquement la maintenance grâce aux ensembles de données accumulées.

Il en résulte d'énormes économies à long terme: les temps d'arrêt des lignes ferroviaires dus à des incidents coûtent aux compagnies ferroviaires des milliers de dollars par minute. En outre, les mesures correctives prises après un incident sont, à long terme, beaucoup plus coûteuses que les ajustements prédictifs de moindre envergure effectués régulièrement au fil du temps.

6. Surveillance à distance

Les voies ferrées ne sont pas faciles à surveiller et à entretenir manuellement. Comme de nombreux environnements ne peuvent être surveillés manuellement sans mettre en danger les travailleurs ou mettre la ligne de chemin de fer hors service, la surveillance à distance sur de longues distances est indispensable pour les opérateurs ferroviaires.

Une autre raison pour laquelle la surveillance sans fil IoT est essentielle pour l'industrie ferroviaire est la nécessité de surveiller les aiguillages.

Les aiguillages, souvent situés à des endroits aléatoires le long des voies ferrées en pleine campagne, sont particulièrement vulnérables aux dommages causés par des personnes qui souhaitent vandaliser le matériel ferroviaire. Les vandales peuvent causer des dommages importants à un aiguillage et mettre une ou plusieurs lignes de chemin de fer hors service pendant plusieurs heures, entraînant des retards et des coûts importants pour le fournisseur de services ferroviaires. L'utilisation de caméras et de capteurs pour surveiller les aiguillages en temps réel permet aux opérateurs de voir qui peut interférer avec un aiguillage, où cela se produit et quand. Cela a également un effet dissuasif sur les vandales, qui savent qu'ils ont plus de chances de se faire prendre avec des capteurs et des caméras en place.

7. Intégration avec les systèmes existants

Étant donné que les différentes compagnies ferroviaires utilisent divers systèmes informatiques et interagissent en permanence avec une série de parties prenantes des secteurs public et privé qui possèdent également leurs propres systèmes, tout système de surveillance doit pouvoir être intégré à ces systèmes existants. De nombreux systèmes de surveillance sans fil peuvent être intégrés à n'importe quel système informatique et fonctionner avec une série de capteurs et de nœuds de données, mais ce n'est pas le cas de tous. Le choix d'un système qui peut facilement être intégré aux systèmes et équipements existants, et d'un fournisseur qui peut offrir des conseils sur la meilleure façon de le faire, est particulièrement essentiel pour l'industrie ferroviaire - dans laquelle beaucoup de choses sont en jeu en matière d'instrumentation et de surveillance.