Vers une main­te­nance condi­tion­nelle sans fil dans le sec­teur fer­ro­viaire

Ap­pli­qués avec suc­cès dans le fer­ro­viaire de­puis de nom­breuses an­nées, les pro­grammes de main­te­nance clas­siques sont en passe d’être rem­pla­cés par de la main­te­nance condi­tion­nelle. Ob­jec­tif: per­mettre aux opé­ra­teurs du sec­teur fer­ro­viaire de di­mi­nuer le t

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Dans l’in­dus­trie fer­ro­viaire, le pro­gramme de main­te­nance le plus cou­rant consiste à vé­ri­fier l’en­tre­tien des trains se­lon une base ho­raire ou ki­lo­mé­trique. Ce pro­gramme est ap­pli­qué avec suc­cès de­puis de nom­breuses an­nées et pour­tant, le be­soin réel de rem­pla­ce­ment ne rentre ja­mais en ligne de compte, ni même le fait de sa­voir si un tel pro­gramme per­met de pré­ve­nir ef­fi­ca­ce­ment les dé­faillances. La main­te­nance condi­tion­nelle ana­lyse des pa­ra­mètres tels que les vi­bra­tions et la tem­pé­ra­ture pour dé­tec­ter des ano­ma­lies à un stade pré­coce. Elle est uti­li­sée de­puis de nom­breuses an­nées dans di­vers sec­teurs in­dus­triels. Le sec­teur fer­ro­viaire a été, quant à lui, lent à l’adop­ter, du fait no­tam­ment des ques­tions de ré­gle­men­ta­tions liées à la sé­cu­ri­té, mais aus­si à cause d’un manque de tech­no­lo­gie ap­pro­priée. Ré­cem­ment, le sec­teur fer­ro­viaire a dé­ci­dé d’uti­li­ser plus lar­ge­ment la main­te­nance condi­tion­nelle. La pre­mière mo­ti­va­tion de ce chan­ge­ment est l’ef­fi­ca­ci­té. Les ca­len­driers fer­ro­viaires étant char­gés et les voies de plus en plus en­com­brées, les opé­ra­teurs du sec­teur fer­ro­viaire ont l’obli­ga­tion de tra­vailler aus­si ef­fi­ca­ce­ment que pos­sible et de main­te­nir le ma­té­riel rou­lant en bon état. Les trains doivent cir­cu­ler sur les voies et trans­por­ter des pas­sa­gers, plu­tôt que de pas­ser du temps dans les centres de main­te­nance. Au-de­là des coûts liés à la main­te­nance, ce sont les in­ter­rup­tions de ser­vice pro­vo­quées par des dé­fail- lances qui ont le plus d’im­pact. Ain­si, en com­plé­ment de la ré­duc­tion des temps de main­te­nance, les opé­ra­teurs du sec­teur fer­ro­viaire doivent donc di­mi­nuer les pannes qui em­pêchent la cir­cu­la­tion des pas­sa­gers. La main­te­nance condi­tion­nelle contri­bue à at­teindre cet ob­jec­tif, prin­ci­pa­le­ment de deux ma­nières : par la dé­tec­tion des pro­blèmes de ma­nière pré­coce, ce qui ré­duit le risque de dé­faillances, puis en iden­ti­fiant les pièces «an­ciennes» qui sont par­fai­te­ment fonc­tion­nelles, ce qui per­met éga­le­ment d’al­lon­ger les in­ter­valles de main­te­nance et de gar­der les trains hors du centre de main­te­nance aus­si long­temps que pos­sible.

Au coeur des es­sieux

SKF a dé­ve­lop­pé un sys­tème de main­te­nance condi­tion­nelle sans fil, ap­pe­lé SKF In­sight, qui peut être uti­li­sé sur les

trains. Ce sys­tème consiste à ins­tal­ler en se­conde monte un pe­tit cap­teur sur les en­sembles de boîtes d’es­sieux des trains, de fa­çon à dé­tec­ter les éven­tuels dom­mages sur les rou­le­ments. Le cap­teur dé­tecte la moindre ano­ma­lie dans le com­por­te­ment vi­bra­toire du rou­le­ment, même dans un en­vi­ron­ne­ment par­ti­cu­liè­re­ment bruyant. Un trai­te­ment de si­gnal et des al­go­rithmes so­phis­ti­qués sé­parent le si­gnal du bruit et per­mettent la trans­mis­sion de don­nées pré­cises pour une ana­lyse ul­té­rieure. Cha­cun des noeuds de cap­teurs sans fil dis­pose d’un ré­seau de dif­fé­rents cap­teurs. Il est ca­pable de prendre dif­fé­rentes me­sures re­la­tives à la san­té du rou­le­ment, y com­pris l’en­ve­loppe d’ac­cé­lé­ra­tion (ge) SKF et la tem­pé­ra­ture. L’en­ve­loppe d’ac­cé­lé­ra­tion (ge) SKF est une me­sure de vi­bra­tions re­con­nue, ca­pable de dé­tec­ter de ma­nière pré­coce la dé­faillance d’un rou­le­ment. Il s’agit d’une me­sure de vi­bra­tion d’ac­cé­lé­ra­tion brute re­dres­sée et fil­trée par passe-bande spé­ci­fique. Le cap­teur est do­té d’un GPS pour la lo­ca­li­sa­tion et la vi­tesse, d’un ac­cé­lé­ro­mètre trois axes, d’un dé­tec­teur de mou­ve­ments, d’un cap­teur de tem­pé­ra­ture, d’un cap­teur de vi­bra­tions haute sen­si­bi­li­té et haute fré­quence ain­si que d’une hor­loge en temps réel. Une bat­te­rie in­té­grée per­met d’évi­ter de re­cou­rir à un câ­blage ex­terne et offre une source d’ali­men­ta­tion fiable, pré­vi­sible et du­rable. Grâce au lo­gi­ciel SKF @pti­tude Ob­ser­ver, le si­gnal pro­duit est en­suite trai­té de ma­nière ap­pro­fon­die et des ten­dances sont alors gé­né­rées. Cette me­sure per­met non seule­ment de dé­tec­ter la pré­sence d’un dom­mage, mais éga­le­ment de dé­ter­mi­ner quel est l’élé­ment dé­fec­tueux du rou­le­ment (élé­ments rou­lants, train de rou­le­ment, bague ex­té­rieure, bague in­té­rieure) et d’autres dé­fauts pos­sibles. Pour que l’ac­ti­vi­té de vi­bra­tions puisse être consi­dé­rée comme symp­to­ma­tique d’un en­dom­ma­ge­ment du rou­le­ment, les don­nées doivent faire ré­gu­liè­re­ment état d’une ac­ti­vi­té pé­rio­dique, d’une in­ten­si­té suf­fi­sante et à des fré­quences très spé­ci­fiques. En règle gé­né­rale, les me­sures de tem­pé­ra­ture donnent une in­di­ca­tion beau­coup plus tar­dive de l’en­dom­ma­ge­ment d’un rou­le­ment que l’en­ve­loppe d’ac­cé­lé­ra­tion ge, les mon­tées sou­daines et sou­te­nues de tem­pé­ra­ture in­di­quant une éven­tuelle dé­faillance im­mi­nente. L’uti­li­sa­tion des don­nées de tem­pé­ra­ture est com­plé­men­taire aux don­nées de vi­bra­tions (ge), qui consti­tuent le coeur de cette ana­lyse. Le sys­tème com­plet uti­lise la trans­mis­sion sans fil. Les don­nées du cap­teur sont en­voyées vers un centre de diag­nos­tic à dis­tance, via des don­nées mo­biles. Il n’est plus né­ces­saire d’ins­tal­ler un rou­teur em­bar­qué en­com­brant et pour plus d’ef­fi­ca­ci­té, tous les câbles ont pu être éli­mi­nés. La tech­no­lo­gie du cap­teur elle-même est éprou­vée car uti­li­sée sur un sys­tème sou­mis à une va­li­da­tion de prin­cipe. Le cap­teur peut être ins­tal­lé en quelques mi­nutes, en le po­si­tion­nant sur l’un des bou­lons qui fixe le cou­vercle de la boîte d’es­sieux. En plus de vé­ri­fier la san­té des rou­le­ments, le sys­tème sur­veille éga­le­ment les mé­plats. Ceux-ci sur­viennent

gé­né­ra­le­ment lors du frei­nage et, si au­cun contrôle n’est ef­fec­tué, ils peuvent en­dom­ma­ger les rails. Ha­bi­tuel­le­ment, les mé­plats sont sur­veillés à l’aide de dé­tec­teurs po­si­tion­nés sur les rails, mais SKF In­sight peut éga­le­ment me­ner à bien cette opé­ra­tion es­sen­tielle.

Le poids des don­nées

La col­lecte et l’en­voi des don­nées consti­tuent la pre­mière étape. Il s’agit en­suite de les mettre en ac­tion. Les opé­ra­teurs du sec­teur fer­ro­viaire se­ront plus ef­fi­caces si les don­nées sont dé­jà op­ti­mi­sées pour les in­ter­pré­ter. Des re­com­man­da­tions claires per­met­tront une ac­tion ci­blée. Ain­si, une fois les don­nées trai­tées et ana­ly­sées, elles vont être uti­li­sées pour gé­né­rer un rap­port. L’alarme se­ra don­née au­to­ma­ti­que­ment si une ac­tion doit être me­née. Les ex­perts SKF se­ront en­suite char­gés de vé­ri­fier les ré­sul­tats et d’éta­blir un rap­port, qui pré­co­ni­se­ra, par exemple, le rem­pla­ce­ment pro- gram­mé du rou­le­ment. SKF s’est ef­for­cé de di­mi­nuer le nombre de don­nées pour le client ain­si que le nombre de fausses alarmes. En plus des don­nées concer­nant les rou­le­ments, le sys­tème ana­lyse les in­for­ma­tions sur la tem­pé­ra­ture, sur la vi­tesse et sur les don­nées de po­si­tion du GPS. Toutes ces don­nées gé­né­rées sont en­re­gis­trées dans le SKF Cloud. Le sys­tème sort de sa phase de dé­ve­lop­pe­ment, grâce à une ex­pé­ri­men­ta­tion sur le ter­rain réus­sie : en 2015, ce sys­tème a été ins­tal­lé sur un vé­hi­cule fer­ro­viaire dé­te­nu par l’opé­ra­teur fer­ro­viaire na­tio­nal sué­dois SJ et a per­mis de dé­tec­ter avec pré­ci­sion trois rou­le­ments en­dom­ma­gés. Un pro­ces­sus de vé­ri­fi­ca­tion et de va­li­da­tion va avoir lieu cette an­née. Il est pré­vu de lan­cer le sys­tème com­plet d’ici à la fin de cette an­née. Nils Ekholm, di­rec­teur tech­nique des nou­velles offres de mar­ché de SKF, et Mark Rhodes, di­rec­teur tech­nique du pro­jet de dé­ve­lop­pe­ment de SKF. Ar­ticle adap­té par Pas­cal Coutance

SKF a dé­ve­lop­pé un sys­tème de main­te­nance condi­tion­nelle sans fil qui peut être uti­li­sé sur les trains. Ce sys­tème consiste à ins­tal­ler en se­conde monte un pe­tit cap­teur sur les en­sembles de boîtes d’es­sieux des trains, de fa­çon à dé­tec­ter les éven­tuels dom­mages sur les rou­le­ments.

En 2015, ce sys­tème a été ins­tal­lé sur un vé­hi­cule fer­ro­viaire dé­te­nu par l’opé­ra­teur na­tio­nal sué­dois SJ et a per­mis de dé­tec­ter avec pré­ci­sion trois rou­le­ments en­dom­ma­gés. Après un pro­ces­sus de vé­ri­fi­ca­tion et de va­li­da­tion, il est pré­vu de lan­cer le sys­tème com­plet cou­rant 2017.

Le cap­teur est ca­pable de prendre dif­fé­rentes me­sures re­la­tives à la san­té du rou­le­ment, y com­pris l’en­ve­loppe d’ac­cé­lé­ra­tion (ge) SKF et la tem­pé­ra­ture.

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