Des algorithmes détectent les problèmes de fermeture des portes de train grâce à des modèles de vibration
Les voyageurs européens s’accordent pour dire que la ponctualité est l’une de leurs principales préoccupations. Pourtant, 30 % d’entre eux expriment leur insatisfaction quant à la fiabilité et à l’exactitude des services ferroviaires actuels. Même des retards de train mineurs peuvent provoquer des perturbations importantes. Or, bien que seulement 5 à 25 % des pannes soient liées aux portes, dans la mesure où les systèmes de sécurité des ouvertures sont centraux, ce type de dysfonctionnement entraîne souvent l’arrêt complet des trains. Par conséquent, les défaillances des portes sont à l’origine de 30 % des retards de trains en Europe. Bien qu’une maintenance adéquate des systèmes d’ouverture permettrait de résoudre ce problème, il reste difficile d’anticiper les besoins d’entretien. En règle générale, les ingénieurs procèdent soit à des entretiens trop fréquents, ce qui augmente inutilement les coûts, soit ils interviennent suite aux pannes, ce qui revient encore plus cher. La gageure consiste donc à définir le calendrier d’entretien optimal.
Maintenance optimale
Le projet VA-RCM, acronyme d’analyse des vibrations pour la surveillance à distance (vibration analysis for remote condition monitoring), financé par l’UE, a mis au point une solution: un système qui surveille l’état des actionneurs des portes de train grâce à des algorithmes d’analyse des modèles de vibration. «La surveillance continue permet au système VA-RCM de réduire les défaillances en détectant les dysfonctionnements avant qu’ils ne deviennent un problème», explique Richard Howes, chef de projet principal. Des alertes émises en temps utile permettent aux exploitants de trains de planifier plus efficacement leurs calendriers de maintenance et d’intervenir en fonction des besoins tout en évitant les défaillances qui entraînent des retards. Ce dispositif inclut un sous-système d’acquisition de données sur les vibrations des portes des trains, des algorithmes d’analyse de ces données et une interface utilisateur graphique basée sur le web. Chaque porte de wagon est équipée d’un nœud VA-RCM qui abrite des capteurs destinés à collecter des informations sur les vibrations. Tous les nœuds sont connectés à un réseau Wi-Fi local qui est lui-même relié à un réseau cellulaire plus vaste. Les équipes d’utilisateurs contrôlent le système par l’intermédiaire de l’interface graphique.
Analyser les vibrations
«Le système acquiert des données sur les vibrations en utilisant un accéléromètre pour les mesurer lorsque la porte est en mouvement», explique Richard Howes. «Un processeur intégré analyse les modèles de vibrations et en extrait les caractéristiques représentatives.» Les algorithmes comparent les caractéristiques des vibrations des portes, exprimées mathématiquement, aux mêmes caractéristiques obtenues à partir de portes connues pour être en bon état. Ainsi, les algorithmes sont à même de détecter si les schémas de vibration s’écartent de la norme. Si c’est le cas, le système recommande de procéder à une inspection de maintenance. Ce système regroupe également des schémas types afin de constituer un modèle d’apprentissage machine, de sorte que l’analyse s’améliore avec le temps. Les chercheurs ont testé le système en laboratoire ainsi que dans des installations ferroviaires situées en Espagne et au Royaume-Uni. Ils ont notamment réalisé un essai en environnement réel dans des trains de la métropole de Barcelone. Les résultats ont confirmé que le système est capable de détecter plus de 97 % des défauts courants susceptibles d’entraîner un dysfonctionnement des portes. Il identifie notamment de potentiels obstacles dans les rails des portes, des boulons desserrés et de mauvais réglages verticaux des vantaux de porte. Il a également été démontré que les algorithmes de traitement peuvent fonctionner sur de simples processeurs intégrés, ce qui permet de réduire les coûts au minimum. Suite à ces essais réussis, le système VA-RCM a été certifié pour le commerce européen. L’équipe du projet est maintenant à la recherche de clients. Grâce au système innovant VA-RCM, les opérateurs sont en mesure de suivre en continu l’état des portes des trains et donc de programmer efficacement la maintenance en fonction des besoins. Cela permettra d’améliorer la fiabilité et de réduire les coûts, deux points sur lesquels les exploitants de trains et les voyageurs s’accordent.
Mots‑clés
VA-RCM, train, maintenance, algorithmes, porte de train, modèle de vibration, actionneur
