12th January 2022
Le déploiement des réchauffeurs d’aiguillage automatisés en Suisse offre une étude de cas montrant comment la technologie d’IdO industriel peut aider les exploitants de réseaux ferroviaires à améliorer l’efficacité et à réduire les coûts, même quand le trafic augmente.
Pour les exploitants tout comme pour les responsables d’infrastructures, la fiabilité est le maître mot des voies ferrées modernes. À mesure que le fret et le nombre de passagers augmentent, la pression provenant des organismes de réglementation et des parties prenantes se concentre de plus en plus sur le maintien de l’ouverture des lignes tout en délivrant des tendances qui s’améliorent régulièrement dans l’exécution des opérations en temps opportun. Dans de nombreux marchés mûrs, le régime réglementaire signifie que des pénalités peuvent être imposées pour les retards ou annulations de trains, ce qui veut dire que les exploitants et les responsables d’infrastructures ont un intérêt dans la gestion de la fiabilité. De plus, une série d’autres paramètres doit aussi être régulièrement réexaminée, couvrant des éléments fondamentaux depuis la sécurité du personnel jusqu’aux émissions de gaz carbonique.
La collecte des données est au cœur de l’assurance que ces paramètres peuvent être mesurés et, si nécessaire, suivis d’effet. Parmi les biens d’équipement sur le terrain, le dispositif de télémesure est un composant éprouvé installé sur les voies, dans les gares et sur les équipements de signalisation et de passages à niveau. Il peut collecter, archiver et donner effet aux données, sans être affecté par son environnement.
Les RTU sont construits pour survivre dans des environnements éloignés extrêmes, y compris avec de larges variations de température et même l’immersion dans l’eau, tout en étant capables de gérer la collecte et l’analyse des données de façon autonome, et ils fournissent une latence de réponse basse aux changements. Du point de vue de l’Internet industriel des objets, les RTU peuvent vivre « sur la sellette ».
La promesse de l’IIdO
Le potentiel de l’IIdO a été reconnu depuis quelque temps et il y a nettement une grande valeur liée à son utilisation pour optimiser les opérations ferroviaires. Cela inclut la détection plus rapide des défaillances imminentes et une intervention correspondante avant qu’elles ne commencent à affecter la performance.
L’existence des RTU rend le déploiement des concepts d’IdO pour le contrôle, la surveillance et l’analyse des voies ferrées à la fois logique et viable aujourd’hui. Les RTU collectent des données auprès des capteurs dans les localisations éloignées et les traitent pour une intervention locale immédiate. Il n’y a aucun risque de latence dans le renvoi des données à un serveur central et dans l’attente d’une réponse. Cette approche résout aussi le problème des coupures causées par un manque de connectivité avec un serveur central ; les RTU sont autonomes et peuvent maintenir le contrôle local pendant des périodes prolongées sans supervision centralisée.
Les RTU peuvent aussi agir comme des concentrateurs de données. L’envoi de chaque échantillon de donnée individuellement à un serveur principal surchargerait rapidement une liaison de communications. Il vaut mieux minimiser la congestion en se concentrant sur la seule transmission des données essentielles. Par exemple, un RTU pourrait échantillonner le niveau d’un réservoir d’eau ou la tension d’une ligne électrique plusieurs fois par seconde, aux fins d’alerte et de contrôle, mais n’envoyer que les détails clés au serveur principal. Envoyer un minimum, un maximum, une moyenne, un total et un écart standard toutes les heures pour un point de donnée, plutôt que toutes les secondes, réduit le trafic des communications de 99,9%. Cela fournit un aperçu essentiel des systèmes à distance, même quand il n’y a pratiquement aucune bande passante disponible.
Réchauffeurs de points d’aiguillage en réseau
Par exemple, les RTU TBox d’Ovarro ont été sélectionnés par les Chemins de fer fédéraux suisses pour surveiller l’état des réchauffeurs de points d’aiguillage. Naturellement, l’environnement local est caractérisé par des variations climatiques extrêmes, surtout en hiver, et le réseau ferroviaire emploie du personnel d’intervention sur appel et en continu dans plus de 700 localisations pour dégager la neige ou la glace des aiguillages et des passages à niveau.
Dans un effort visant à réduire sa dépendance par rapport à la main d’œuvre manuelle, la division chargée de l’entretien des voies a décidé d’installer des systèmes de réchauffement des branchements contrôlés automatiquement à des endroits stratégiques à travers le réseau. Des centaines d’aiguillages individuels ont été munis de petits réchauffeurs alimentés au gaz ou à l’électricité. En utilisant un algorithme basé sur les données provenant des capteurs de température et d’humidité, la glace et la neige sur les rails peuvent désormais être détectées automatiquement. Un système de contrôle démarre alors les réchauffeurs pour empêcher l’accumulation de neige ou de glace sur les points d’aiguillage.
Le processus automatisé à chaque gare, dépôt ou jonction est géré par un RTU TBox situé dans une armoire de commande. Selon la complexité et la taille de la gare, un ou plusieurs modules entrée/sortie sont localisés sur le terrain pour faire fonctionner et surveiller un groupe de points d’aiguillage. Ces sous-stations gèrent les tâches de mesure et de contrôle des réchauffeurs individuels et sont reliés à la station maîtresse des RTU par l’intermédiaire d’un réseau de télécommunications locales qui peut avoir jusqu’à plusieurs kilomètres de longueur.
Malgré l’interférence électrique du passage des trains, cette configuration s’est révélée stable. Chaque sous-station a sa propre console d’exploitation pour la maintenance et le contrôle manuel, si nécessaire, et un appareil seulement est requis pour gérer à la fois les communications et le contrôle à distance des systèmes de réchauffement. Toutes les données capturées auprès des RTU, y compris le fonctionnement des capteurs, les points de consigne, la température extérieure, la pression du gaz et le taux de consommation courant, sont transmises vers une station centrale en utilisant le logiciel SUPERVISION et un WAN Ethernet à fibre optique avec protocole TCP/IP. Pour la redondance et la sécurité, chaque RTU TBox a son propre modem GSM qui peut être contacté directement aux fins de maintenance ou de contrôle. Il peut aussi être utilisé pour générer des alertes par courriel ou des alarmes vers les portables GSM.
L’utilisation d’un appareil programmable offre des économies importantes par comparaison, non seulement avec les pratiques anciennes consistant à laisser les réchauffeurs en activité pendant tout l’hiver, mais aussi par rapport à une exploitation avec thermostat. Les appareils de télémesure ont déjà délivré un retour sur investissement rapide grâce aux économies importantes réalisées sur la consommation de gaz et d’électricité engendrées par l’automatisation du système de réchauffement.
Le contrôle à distance a éliminé le besoin pour le personnel local de dégager la neige et la glace aux gares, permettant ainsi qu’il soit déployé sur d’autres tâches. En même temps, l’enregistrement local des données sur les événements, la consommation d’énergie, les températures et les périodes de fonctionnement des équipements s’est révélé fournir des informations précieuses pour l’équipe de gestion du réseau ferroviaire.
Étapes suivantes
En ce qui concerne l’avenir, les améliorations dans la puissance et le volume de traitement permettent aux RTU de garder le rythme d’une demande de données croissante. Cela est particulièrement important dans les applications ferroviaires où les biens d’équipement dispersés géographiquement et avec des fonctions multiples peuvent générer d’énormes volumes de rapports de situation.
La priorité est que les outils d’IIdO soient capables de capturer et d’interpréter les données en temps réel. Cela sera le point focal essentiel à garder à l’esprit quand la prochaine génération de RTU de plus en plus solides arrivera sur le marché.