Le CTM intelligent et sans fil permet aux trains de surveiller l’état des voies

Les exploitants ferroviaires font face à un défi permanent : comment inspecter fréquemment et fiablement des milliers de kilomètres de voies sans empiéter sur la capacité des circulations régulières ? La solution roule peut-être déjà sur le réseau.

Le CTM passe au sans-fil – pour faciliter l’installation, l’homologation et la montée en charge
Grâce au CTM intelligent, les rames en service commercial se transforment en plateformes de surveillance d’infrastructures de haute précision. En circulant sur leurs trajets habituels, elles recueillent en continu des données sur la géométrie et l’état des voies – constituant ainsi le socle de données nécessaire à la maintenance prédictive sans nécessiter de circulations de mesure dédiées.

DB Systemtechnik (DBST) et ASC Sensors franchissent aujourd’hui une nouvelle étape décisive. Reposant sur les solutions de capteurs inertiels de haute précision d’ASC, leur nouvelle plateforme de capteurs intelligents et sans fil, développée conjointement, simplifie considérablement l’installation, l’homologation et le déploiement à grande échelle du CTM – ouvrant ainsi la technologie à davantage de trains, d’itinéraires et de gestionnaires d’infrastructures.

Mesurez-vous encore les défauts – ou les anticipez-vous déjà pour les prévenir ?
Le CTM est un concept éprouvé. Depuis 2018, la technologie de capteurs ASC est utilisée chez DBST, notamment sur des trains à grande vitesse roulant à 300 km/h et plus. Avec plus de trois millions de kilomètres parcourus par certaines rames équipées, les capteurs ASC continuent de fonctionner sans faille. C’est de cette technologie de pointe, de sa remarquable fiabilité et de l’expertise des deux partenaires dont les clients ferroviaires du monde entier peuvent désormais tirer profit.

Des accéléromètres capacitifs robustes et des gyroscopes installés à proximité du contact roue-rail mesurent en permanence les paramètres critiques de géométrie de voie en conditions réelles d’exploitation. Le nivellement longitudinal, par exemple – responsable de 70 à 80 % des défauts de voie –, peut être mesuré tous les deux centimètres, quelle que soit la vitesse du train. Selon la norme EN 13848, l’incertitude de mesure cumulée sur l’ensemble de la chaîne doit rester inférieure à 0,5 millimètre. Atteindre un tel niveau d’exactitude impose une fréquence d’échantillonnage minimale de 1 kHz, soit 1 000 mesures par seconde.

Cette nouvelle approche va toutefois bien au-delà de la simple génération de données brutes.

ASC Sensors et DBST ont mis au point une plateforme intégrée de capteurs intelligents : des « Satellite Boxes » compactes installées sur le véhicule communiquent sans fil, tandis qu’une unité de calcul traite et synchronise les données mesurées. Le GPS assure le positionnement, le Bluetooth relie les nœuds de mesure répartis et un module LTE permet le transfert des données vers un centre de calcul via le cloud. Ces éléments constituent une architecture de mesure autonome répartie sur la rame – libérée des contraintes, de la complexité et des coûts élevés d’une installation filaire.

Comment fonctionne le CTM intelligent et sans fil ?
La plateforme DBST/ASC s’articule autour de deux composants clés : des Satellite Boxes abritant des accéléromètres capacitifs ASC – montées sur les boîtes d’essieux – et une Computing Box intégrant des accéléromètres et gyroscopes ASC de haute précision pour mesurer la vitesse angulaire. Ces deux types de capteurs servent à déterminer le nivellement longitudinal et d’autres paramètres géométriques de la voie. Les Satellite Boxes et la Computing Box embarquent un étage d’entrée analogique ainsi qu’un microcontrôleur ASC pour traiter localement les signaux.

Des modules de batteries haute performance assurent une alimentation autonome et fiable. Chaque boîtier est pourvu de modules et d’antennes GPS garantissant une géolocalisation exacte et la synchronisation continue des signaux pour assurer la cohérence, la précision et l’exhaustivité des données collectées. La communication interne s’effectue de manière transparente via la technologie sans fil Bluetooth Low Energy. Les Satellite Boxes fonctionnent en mode « esclave » et transmettent les mesures à la Computing Box hébergée par DBST (« maître »), où sont calculés les paramètres géométriques : nivellement longitudinal déduit des accélérations et de la vitesse, gauchissement et dynamique du véhicule.

La plateforme comprend également un module LTE basse consommation intégré pour l’envoi des données vers le cloud. L’exploitation ne nécessite aucune antenne additionnelle en toiture, aucune unité centrale dans la caisse ni aucun câblage traversant. Le système est donc entièrement sans fil, intelligent et modulable.

Le sans-fil transforme le modèle économique
La communication sans fil marque un tournant décisif pour le déploiement du CTM en série. Les installations filaires traditionnelles exigent d’importants travaux d’ingénierie et d’intégration ferroviaire, entraînant des coûts élevés de conception sur mesure et d’homologation. La nouvelle architecture vise précisément à réduire la complexité et les dépenses liées au matériel, à l’ingénierie et à la certification.

Pour les exploitants, les principaux avantages sont :

Sans technologie sans fil, le déploiement du CTM sur de grands parcs imposerait des câblages lourds, d’importantes modifications techniques et de longues démarches d’homologation. Cette plateforme intelligente a été conçue pour lever ces freins, tout en conservant les performances et la fiabilité des capteurs inertiels éprouvés sur lesquels repose le CTM.

Sans fil. Intelligent. Évolutif.
Le CTM intelligent transforme les trains du quotidien en une source stratégique de données sur l’infrastructure. Il permet d’anticiper l’apparition des défauts, d’ordonnancer la maintenance au plus juste, d’augmenter la disponibilité des lignes et de limiter drastiquement les dépenses de remise en état, les expertises d’urgence ainsi que les préjudices d’image.

Édité par Romila DSilva, Rédactrice Induportals.