Services – Recherche & développement

PM’n’IDEA

Maintenance prédictive à l’aide d’analyse de données et de méthodes d’inspection non intrusives

Contrat: SCP8-GA-2009-234299
Site web: www.pmnidea.eu
Acronyme: PM’n’IDEA
Titre complet: Predictive Maintenance employing Non-intrusive Inspection & Data Analysis
Coordinateur du projet: UNIFE, Brussels (BE)
Date de démarrage: 1er juin 2009
Durée (en mois): 36
Budget: €4,940,007.00
Contribution UE: €3,199,725.00

Contexte

Parfaitement en phase avec la philosophie générale de l’appel SST.2008.5.1.1, ce projet apporte des réponses au besoin de voies neuves aussi bien que rénovées, en développant des composants de voies auto-monitorés, qui permettront une réduction spectaculaire des coûts de maintenance et d’inspection, une consommation plus parcimonieuse d’énergie et de ressources, et une durée de vie accrue des actifs.

De plus, le déploiement de systèmes d’analyse d’images intelligents augmente l’objectivité des inspections tout en réduisant la nécessité des inspections manuelles requérant des interventions dangereuses le long des voies. Ces développements rendront les opérations des tramways plus fiables et économiquement efficaces, réduisant ainsi les embouteillages et l’impact sur l’environnement.

Le consortium à l’origine du projet inclut des opérateurs clés des réseaux, des entreprises de maintenance et des constructeurs, ce qui garantit que les systèmes développés seront démontrés dans le cadre du projet et suivis d’une exploitation rapide.

Objectifs

Le principal défi à relever pour soutenir la croissance prévue dans la demande de transports urbains est de maximiser la disponibilité des voies pour le passage en toute sécurité des véhicules de transport de passagers.

PM’n’IDEA a été conçu pour contribuer à l’accomplissement de cet objectif en traitant les deux facteurs susceptibles d’avoir un effet néfaste sur la disponibilité des voies:

  • renouvellements et maintenances non planifiés, à cause de ruptures imprévisibles;
  • inspection intrusive pour s’assurer de l’intégrité du système.

Il est important de noter qu’un certain nombre des plus anciens tramways, en particulier ceux des nouveaux états membres, sont en mauvaise condition et vu que leur renouvellement est coûteux et nécessitera du temps, il est essentiel de développer une approche scientifique pour établir les priorités dans le renouvellement et la maintenance. Cet aspect est également traité dans le cadre de ce projet.

Vu les similitudes de technologies et les approches innovantes requises, le projet englobe les contraintes aussi bien des grandes lignes que des transports urbains.

En particulier, certaines des principales problématiques qui vont être traitées dans le cadre de ce projet sont:

  • Développement approfondi et application de techniques d’acquisition d’images et d’analyse pour les systèmes de voie et leur environnement, actuellement inspectés manuellement. Ceci fournira des inspections plus complètes et plus objectives, applicables aux systèmes aussi bien des grandes lignes que des transports urbains.
  • Développement d’un système d’inspection de l’intégrité interne des sections de rails intégrés en voirie. Ici non plus, il n’existe aucun système éprouvé pour ce type d’analyse.
  • Développement de méthodologies de mesure de la déviation de la qualité d’une voie par rapport à une série de données statistiques identifiées comme la « signature » de ce type de segment. Ceci est applicable aussi bien aux grandes lignes qu’aux transports urbains.
  • Développement de technologies pour la mesure des déflexions de rail, le calcul des contraintes associées, et de techniques d’extrapolation à d’autres types de véhicules et conditions de chargement. L’évaluation indirecte de la dégradation de la raideur de voie sera aussi considérée.
  • Etablissement des critères pour l’évaluation de l’intégrité structurelle des sections de rail intégrées en voirie dans les réseaux tramways. Seront établis l’amplitude admissible pour les usures latérale et verticale et l’épaisseur minimale requise pour la partie “keeper” des rails à gorge, paramètres pour lesquels il n’existe actuellement aucun standard reconnu.
  • Développement de techniques pour l’évaluation automatique de l’endommagement ou de l’intégrité des éclisses, blocs d’épaulement, joints d’expansion, aiguillages et tringles de contrôle.

Description du projet

Ce projet aborde les principaux points nécessaires pour minimiser les inspections manuelles (“track walking”) pour les systèmes de transports urbains, bien que les technologies développées soient vraisemblablement aussi applicables aux grandes lignes. Le projet se focalisera sur la dégradation des principaux composants des système de voie, tels que les blocs d’épaulement et les tringles dont l’intégrité est fondamentale pour satisfaire l’objectif de chemins de fer 24 x 7 et l’accroissement associé des conditions d’exploitation. Il comblera également les lacunes actuelles dans les standards en termes de définition et d’évaluation de l’intégrité structurelle des rails à gorge.

WP1 – Evaluation objective de l’intégrité visuelle

Développement d’un système d’acquisition d’images qui fournit des images cohérentes pouvant être interprétées par un système d’analyse automatisé afin d’éliminer les inspections manuelles le long des voies. Ce système devra être capable de localiser et de classifier les dégradations afin d’évaluer l’intégrité structurelle et de prévenir les ruptures critiques.

WP2 – Evaluation objective de l’intégrité interne

Une méthode appropriée sera sélectionnée pour l’inspection de l’intégrité interne des rails enrobés.

Un prototype sera construit pour valider les capteurs, l’acquisition des données et les fonctionnalités de diagnostic.

WP3 – Evaluation objective de la qualité de voie

Un système embarqué peu coûteux sera développé pour suivre en temps réel la qualité de la voie à partir de véhicules standards en exploitation.

Ceci permet d’éliminer la nécessité de mise à disposition de la voie pour effectuer des mesures et permet de planifier plus efficacement les actions de maintenance. Le contrôle des irrégularités de la voie a aussi des effets positifs sur le bruit et les vibrations.

WP4 – Définition de limites d’intégrité structurelle

Des limites d’usure verticale et latérale en fonction des conditions de chargement seront développées aussi bien pour les rails à gorge que pour les rails vignoles.

WP5 – Evaluation objective des sous-composants de voie

  • Evaluation et développements avancés de techniques pour le monitoring des longueurs d’onde et profils de déflexions de rails en conditions dynamiques, calcul des contraintes associées, et relation entre celles-ci et le taux de dégradation.
  • Développement de techniques pour l’évaluation automatique des dégradations et de l’intégrité de certains composants de voie spécifiques, tels que éclisses et blocs d’épaulement, joints d’expansion, aiguillages et tringles de contrôle.

WP6 – Evaluation industrielle et économique

  • Evaluation de la viabilité économique des différentes solutions proposées dans les WP précédents par rapport aux méthodes actuelles existantes et éprouvées.
  • Détermination de la solution constituant un optimum entre les coûts d’investissement et le niveau de service rendu.
  • Proposition de stratégies de maintenance.

WP7 – Dissémination & exploitation des résultats

  • Mise sur pied d’une plateforme de dissémination pour faciliter un vaste transfert d’informations parmi les membres du consortium et au-delà.
  • Transfert ciblé efficace des résultats du projet aux décideurs les plus à même de les implémenter.
  • Garantie de la publication de résultats de haute qualité et de solutions techniques innovantes grâce à une ‘Plateforme de Revue Technique’ & assistance au développement de standards

Résultats

Ce projet fournira de nouveaux concepts de composants et de processus de maintenance dont l’objectif est d’améliorer l’intégrité des infrastructures de transport ferré urbain grâce au déploiement de conceptions intelligentes et de technologies de capteurs intégrées dans des produits économiques et des procédures ciblées de suivi non intrusif. En particulier, les systèmes de monitoring combineront l’inspection visuelle automatique objective avec l’examen de l’intégrité interne et l’évaluation des dégradations du système et de ses composants à partir de données bien définies