I-RAIL
Un système de monitorage de condition de rail intelligent à grande vitesse embarqué sur des trains de passagers et de fret
Acronyme: I-RAIL
Contrat: FP7-SME-2010-I-262293
Titre complet: An Intelligent On-line High-Speed Rail Condition Monitoring System Deployed via Passenger and Freight Trains
Site web: www.i-railproject.eu
Date de démarrage: 1er novembre 2010
Coordinateur du projet: D2S International, Heverlee (BE)
Durée (en mois): 24
Budget: €1,474,500
Contribution UE: €1,107,375
Contexte
Dans toute l’Europe, les réseaux ferrés sont de plus en plus chargés de trains circulant à des vitesses sans cesse croissantes, transportant de plus en plus de passagers avec des charges par essieu plus importantes que jamais auparavant. La combinaison de tous ces facteurs met sous forte pression les infrastructures existantes, conduisant à une demande accrue d’inspection et de maintenance des installations ferroviaires vu le risque plus important de rupture catastrophique. Les dépenses d’inspection et de maintenance ont donc augmenté de façon régulière ces dernières années, sans pour autant entraîner d’amélioration substantielle des performances de l’industrie en termes de sécurité. Par conséquent, les défis les plus critiques auxquels l’industrie ferroviaire se doit de faire face de toute urgence sont une amélioration significative de la sécurité des systèmes ferroviaires des Etats Membres de l’Union Européenne et le développement d’infrastructures ferroviaires plus durables grâce à une plus grande efficacité et à l’exploitation des innovations technologiques les plus récentes. Bien que les accidents ferroviaires graves soient relativement rares au sein de l’UE, leur fréquence reste malgré tout à un niveau intolérable. La classification des accidents ferroviaires dépend de leur cause, qui peut être soit une erreur humaine, soit un défaut de l’infrastructure soit le mauvais fonctionnement d’un des équipements du train. Un pourcentage important de tous les accidents ferroviaires est lié à l’infrastructure, et parmi ceux-ci une part non négligeable est due à des ruptures de rail. L’augmentation continuelle des vitesses de circulation des trains signifie que la rupture catastrophique d’un rail peut entraîner de très sérieux déraillements, tels que celui qui s’est produit à Hatfield, UK en Octobre 2000, causant des morts, des blessures graves, d’importantes perturbations dans les opérations du réseau, des coûts superflus et une perte de confiance du public dans les transports ferroviaires.
Les ruptures de rail catastrophiques dues à la croissance de défauts structurels peuvent être évitées grâce à des inspections soigneuses et à une maintenance programmée de façon appropriée. La détection la plus précoce possible des défauts dans les rails est donc d’une importance cruciale pour l’industrie ferroviaire, si les coûts de maintenance doivent être optimisés tout en conduisant à une amélioration des standards de sécurité existants.
Objectifs
- Surmonter les limitations des procédures d’inspection actuelles des voies ferrées par une implémentation réussie d’un système innovant de monitorage à grande vitesse de la condition des rails sur base de la technologie EMAT.
- Développer des procédures innovantes de vérification et d’évaluation des défauts détectables à l’aide du système à grande vitesse basé sur des techniques de faisceaux ultrasoniques phasés.
- Atteindre un taux de détection de 90% pour les défauts de rail inférieurs à la taille critique et pratiquement de 100% pour les défauts de taille critique, conduisant ainsi à une amélioration substantielle de la fiabilité du réseau ferroviaire européen.
- Réduire les durées d’inspection de près de 75% par intégration de trois techniques différentes d’évaluation des voies ferrées, techniques qui se compléteront mutuellement et formeront un seul système NDE fonctionnel à grande vitesse qui permettra, grâce à la meilleure précision et à la plus grande fiabilité de la procédure d’inspection I-RAIL, une réduction significative des indications de faux défauts, lesquels nécessiteraient une vérification manuelle.
- Développer l’unité de contrôle intelligente et le logiciel requis pour permettre l’analyse automatique et en temps réel des défauts détectés et minimiser la subjectivité humaine durant l’interprétation et l’analyse des résultats.
Description du projet
À côté des work packages pour la Démonstration, la Dissémination & IPR et le Management, il y a cinq work packages réellement consacrés aux développements:
- Le WP1 fournira des spécifications complètes pour le système de monitorage de condition à grande vitesse, la technique de faisceaux ultrasoniques phasés, et les échantillons de rail à utiliser pour leur évaluation. Une sélection d’échantillons de rail sera fournie pour la validation et la démonstration de la technologie I-RAIL.
- Le WP2 développe un système innovant de monitorage à grande vitesse de la condition des rails, système basé sur des capteurs EMAT qui seront déployés sur le réseau ferré à l’aide de trains de passagers et de fret conventionnels. Le système bénéficiera d’une unité de contrôle intelligente qui analysera automatiquement en temps réel les données obtenues des capteurs et, une fois qu’un défaut sera détecté, transmettra ces données à un centre de contrôle où la condition de l’ensemble du réseau ferré sera évaluée et mise à jour conformément aux données reçues du système I-RAIL.
- Le WP3 développe des techniques de faisceaux ultrasoniques phasés pour la vérification et l’évaluation des défauts de rail qui sont détectés à l’aide du système à grande vitesse. Cet équipement sera aussi applicable à l’inspection des soudures et des appareils de voie, qui sont particulièrement difficiles à inspecter avec les techniques conventionnelles. Il permettra aussi de développer des outils de support de décision intelligente pour l’optimisation des plannings de maintenance des infrastructures ferroviaires.
- Le WP4 intègre, teste et valide le système à grande vitesse EMAT et les techniques de vérification par faisceaux ultrasoniques phasés. L’objectif est de valider dans des conditions simulées les procédures complètes d’inspection I-RAIL à grande vitesse et de faisceaux ultrasoniques phasés.
- Le travail dans le WP5 comprend les essais sur site et démonstrations du système d’inspection à grande vitesse EMAT et de la technique de vérification de défaut par faisceaux ultrasoniques phasés.
Résultats
Le consortium va développer et implémenter un système innovant de monitorage à grande vitesse de la condition des rails, système basé sur l’utilisation de capteurs EMAT sans contact. Ce système permettra une inspection rapide et fiable des voies ferrées, à des vitesses allant jusqu’à 320 km/h. L’utilisation de capteurs EMAT sans contact supprime la nécessité d’assemblage, simplifiant ainsi les mesures. L’utilisation d’une technique ondulatoire pilotée par des EMAT et exécutée en mode pitch-catch (transmission-réception) permet de s’affranchir d’un grand nombre de limitations de vitesse actuelles des systèmes ultrasoniques conventionnels pour la détection des défauts de rail, en particulier les limitations imposées pour éviter les dégradations dues à la fatigue de contact de roulement (Rolling Contact Fatigue). Vu que les capteurs EMAT ne nécessitent aucun contact avec la surface du rail à inspecter, le système d’inspection I-RAIL à grande vitesse peut être déployé à l’aide de n’importe quel type de matériel roulant, y compris des trains à grande vitesse ou des véhicules de fret. Ceci signifie que le système I-RAIL EMAT peut être adapté à à peu près n’importe quel train qui circule sur le réseau, fournissant ainsi des informations précises et fiables sur la condition de l’intégrité structurelle des rails en service à tout moment.
Le système I-RAIL de monitorage de condition à grande vitesse sera complété par le développement d’une technique de faisceaux ultrasoniques phasés pour la vérification et l’évaluation des défauts détectés sur le réseau.