Le monitoring ferroviaire avec le nouveau modèle Rail de Leica GeoMoS
Conseils d’expert
Auteurs : Madalina Craciun, Lidija Spiranec, Steve Thurgood, Megan Hansen
Avec une activité ferroviaire en pleine expansion, les sociétés de chemins de fer doivent veiller au respect des délais et à la sécurité de transport d'un nombre de plus en plus grand de voyageurs et de marchandises. Cependant, lorsque le vieillissement des infrastructures, l'instabilité géologique, les travaux de construction dans le voisinage ou d'autres facteurs font bouger une partie quelconque de l'infrastructure ferroviaire – qu'il s'agisse des voies ou de l'infrastructure support – l'impact peut être immense.
Prenons l'exemple d'un train à 12 wagons pesant jusqu'à 1000 tonnes métriques et circulant à 300 km/heure : même si la voie ne présente que de faibles changements, le train peut dérailler ou subir des pannes matérielles. Dans le pire des cas, cela peut mettre des vies humaines en péril et dans le moins grave des cas, provoquer des retards importants très coûteux pour le prestataire ferroviaire. L'impact s'étend aux voyageurs et aux entreprises qui doivent pouvoir se fier au bon fonctionnement des structures ferroviaires pour transporter les personnes et le fret en toute sécurité et dans les délais.
Un monitoring régulier de la voie ferrée et des structures de support fournit des informations que les ingénieurs, les exploitants de réseaux et les responsables d'infrastructure utilisent pour réduire ces risques et renforcer la sécurité. Les systèmes de monitoring intégrés combinant des instruments de mesure de haute précision, des systèmes de communication et des logiciels avancés, facilitent l'obtention d'informations de déformation en temps réel.
Dans ce point de vue d'expert, Madalina Craciun, ingénieure produit et spécialiste du monitoring ferroviaire chez Leica Geosystems, fournit un aperçu de cette application et de la solution Leica Geosystems incluant la nouvelle fonctionnalité du logiciel d'auscultation Leica GeoMoS, qui rationalise la configuration et en augmente la précision.
Pourquoi surveiller les voies ferroviaires et l'infrastructure environnante ?
Facteurs d'influence courants sur les voies ferrées
Les changements de géométrie de voie et infrastructures ferroviaires ou terrassements instables peuvent résulter d'une série de facteurs liés.
Les terrassements ferroviaires, y compris les remblais et tranchées, limitent la dégradation des voies pour garantir un transport efficace. Mais les mouvements géologiques, risques naturels ou constructions adjacentes créent des zones à risques où des événements soudains peuvent survenir avec une plus grande probabilité. Une pente instable qui s'effondre et entraîne l'amoncellement de grandes quantités de terre sur la voie ferrée peut faire dérailler les trains, endommager les voies ainsi que l'infrastructure envrionnante.
En plus, les travaux de construction ou d'excavation réalisés à côté de voies ferrées, peuvent provoquer des mouvements ayant un effet sur les structures de circulation des trains. Les tunnels, ponts, murs de soutènement, mâts ou portiques et l'assise de la voie elle-même peuvent devenir instables. Par exemple, si la zone autour d'un tunnel ferroviaire bouge à cause d'excavations effectuées sur un chantier routier dans le voisinage, la voie pourrait aussi en être affectée et rendre le déplacement des trains moins sûr.
Les changements de la position géométrique originale de la voie, y compris les rails, traverses, éléments de fixation de rail, le ballast ou le sol support, constituent aussi de graves risques pour les trains. Les voies ferrées vieillissantes et le passage fréquent de trains lourds ont un effet sur la géométrie des voies, de même que les variations de la sous-surface, comme les fluctuations des niveaux d'eau.
Monitoring : la solution pour la sécurité
Quelle qu'en soit la cause, les déformations peuvent créer des situations qui mettent en danger les voyageurs, entravent l'activité ferroviaire et entraînent des retards couteux.
Pour réduire les risques et maintenir l'infrastructure ferroviaire sûre, les systèmes de monitoring fournissent des informations complètes sur les mouvements et permettent aux propriétaires ou exploitants de ressources de prendre des décisions rapides et éclairées pour d'agir avant la survenue d'événements graves. Les données cruciales obtenues en surveillant la stabilité et l'état structurel de la voie ferrée permettent aux ingénieurs d'effectuer des opérations pertinentes.
Méthodes et technologies de monitoring ferroviaire
Géométrie de voie et stabilité structurelle
Les spécifications de mesure varient d'un projet à l'autre et sont conditionnées par le type de ligne ferroviaire, son emplacement, sa vitesse et son utilisation. Les méthodes utilisées pour mesurer la géométrie de la voie et la stabilité de l'infrastructure ferroviaire se basent sur le niveau de risque, l'accès, et l'intervalle ou la durée des mesures.
Les voies ferrées, constituées de composants interconnectés, sont relevées pour déterminer différents paramètres, comme le dévers, le gauche, l'alignement horizontal, l'écartement des voies et la hauteur des rails. Ces données de géométrie de voie renseignent sur l'état de la voie et sur la sécurité d'exploitation. De façon analogue, les structures et les talus supportant les voies ferrées sont mesurés pour détecter des mouvements.
La géométrie de voie peut être déterminée avec des techniques classiques, comme l'utilisation de règles à dévers ou les trains de mesures géométriques. Mais ces équipements sont commandés manuellement et exigent un arrêt de la circulation ferroviaire pour permettre un accès sûr des équipes d'ingénierie. Les capteurs de surveillance géodésiques, comme les stations totales qui mesurent sur des prismes, peuvent être intégrés dans des configurations de monitoring ponctuelles ou automatisées, en fonction de la fréquence et des types de collecte de données nécessaires. Si elle est automatisée, cette méthode offre l'avantage de fournir des données de mouvement pendant l'exploitation des lignes.
Monitoring ferroviaire Leica Geosystems
Les solutions de monitoring Leica Geosystems renferment des équipements matériels, logiciels et des accessoires d'origine fournissant des informations fiables, précises et continues qui sont cruciales pour la sécurité de l'exploitation ferroviaire.
La Leica TM60, station totale à auto-apprentissage conçue pour le monitoring, peut remplir les plus hautes exigences de mesure 3D. La TM60 n'automatise pas seulement les mesures. Elle est aussi dotée de capacités d'auto-apprentissage et de détection automatique des cibles permettant une configuration plus rapide et des mesures sur prismes précises même dans des zones étendues. Les caméras permettent aux opérateurs de visualiser et de résoudre des problèmes à distance, l'équipement fournit des mesures rapides d'une précision millimétrique sur de longues distances. La TM60 réalise une acquisition robuste des données, qui est à la base de tout monitoring ferroviaire efficace.
Connecté à la Leica ComBox60 pour la communication et l'apport d'alimentation sur le site, le système de monitoring peut être exploité en continu pour obtenir des données complètes, avec une fiabilité absolue. Pour le traitement et l'établissement de rapports, le logiciel d'auscultation Leica GeoMoS et les services permettent une collecte, un calcul et une analyse de données automatisés et continus en temps réel.
Si ces composants sont combinés, cette solution réduit au maximum le temps du géomètre sur la voie et permet d'acquérir un maximum de données.
Innovation logicielle permettant une configuration plus rapide : le modèle ferroviaire GeoMoS
Monitoring ferroviaire rationalisé
La nouvelle version de Leica GeoMoS intègre un modèle ferroviaire qui réduit le temps d'installation et améliore la sécurité à travers une configuration centralisée.
Le monitoring de surveillance nécessite des calculs complexes et les configurations précises constituent la base de livrables de qualité. La saisie manuelle de formules ou l'exportation des données vers un logiciel tiers pour le calcul ne retarde pas seulement l'acquisition initiale et le calcul de données vitales, mais augmente aussi le taux de probabilité d'erreurs. Les calculs non fiables fournissent des informations incorrectes qui peuvent conduire à deux scénarios indésirables : soit l'absence d'informations sur les mouvements importants, soit des informations incorrectes sur des mouvements non existants ou négligeables. Les deux peuvent avoir de graves conséquences.
En supprimant les configurations manuelles et la nécessité de réaliser des levés de vérification ou une saisie de l'alignement théorique, le modèle ferroviaire permet aux opérateurs de démarrer le monitoring plus rapidement et augmente leur confiance dans les calculs obtenus. Le flux de travail simplifié accélère la configuration et améliore la précision de saisie en réduisant les erreurs.
Les opérateurs peuvent facilement configurer tous les calculs devant être générés automatiquement. Ensuite, lors des mesures avec la station totale, GeoMoS calcule automatiquement les coordonnées des prismes, les déplacements et les paramètres ferroviaires, comme le dévers, le gauche, les alignements longitudinaux ou d'autres données. Avec les valeurs calculées, GeoMoS génère des rapports et fournit des notifications automatisées si les seuils définis par l'utilisateur sont dépassés.
Avantages pour tous les intervenants
Grâce à la configuration simple du modèle ferroviaire, le monitoring peut démarrer plus tôt et les prestataires peuvent fournir des résultats fiables aux responsables.
Par ailleurs, plus le projet est grand, plus les avantages sont importants. Si, par exemple, un projet renferme des centaines de points à mesurer, la configuration manuelle des calculs de géométrie de rail peut prendre toute une journée. Avec le modèle ferroviaire GeoMoS, le paramétrage ne dure que quelques minutes, sans risque d'erreur de saisie de formule. Cet avantage s'étend au client final qui reçoit des informations fiables permettant de prendre des décisions rapides en relation avec des interventions nécessaires.
Les solutions Leica Geosystems offrent depuis longtemps déjà des systèmes de monitoring efficaces de haute qualité, avec des capteurs et un logiciel collectant et calculant des données complètes. Avec le nouveau modèle ferroviaire de GeoMoS, les configurations sont réalisées en très peu de temps, ce qui permet aussi de démarrer rapidement les mesures ferroviaires et analyses de données vitales pour maintenir la sécurité des voies ferrées.