Capteurs pour applications ferroviaires2

Capteurs pour applications ferroviaires

Résumé

L’harmonisation de l’exploitation ferroviaire européenne est bien engagée et vise des systèmes de commande avancée qui assurent davantage de sécurité et de fiabilité. L’utilisation du système européen de contrôle-commande des trains (ETCS) va se généraliser au fil des ans. Les roulements instrumentés et les systèmes associés développés par SKF fournissent des informations sur chacun des trains qui contribuent au fonctionnement et à la mise en œuvre de l’ETCS.

Pour répondre aux besoins de ses clients, l’industrie ferroviaire a des exigences de fiabilité et de sécurité de plus en plus importantes. C’est notamment le cas pour les applications à grande vitesse à travers l’Europe. SKF a mis au point de nouvelles solutions en intégrant des capteurs aux ensembles-roulements. Ces solutions se généralisent sur les nouvelles générations de véhicules ferroviaires.

L’intégration croissante del’Europe entraîne un certain nombre de conséquences, notamment au niveau du trafic ferroviaire. Les services ferroviaires de transport longue distance de voyageurs et de fret sont plus attractifs et plus rentables quand l’exploitation peut se faire en continu sur des axes empruntant différents réseaux. Dans cette optique, il est prévu d’équiper certaines sections de grands axes ferroviaires internationaux, à grande vitesse et conventionnels, du système européen de contrôle-commande des trains (ETCS).

La gestion du trafic prend de plus en plus d’importance, quel que soit le mode de transport. Les avantages économiques et environnementaux du rail sont en grande partie liés au fait que les trains sont guidés par les rails, les aiguillages et les croisements de voies. Le transport ferroviaire est bien plus efficace quand les trains sont équipés de systèmes appropriés de signalisation, de commande et de communication. Ces sous-systèmes permettent de s’assurer que les trains, de façon efficace et sûre, empruntent les bonnes voies, respectent les limites de vitesse et sont adaptés à la géométrie des voies ; ils contrôlent la séparation des trains en fonction des caractéristiques de freinage et d’autres facteurs.

Autrefois, les systèmes de trafic ferroviaire étaient conçus au niveau national sans qu’il y ait de normes techniques ou fonctionnelles communes. L’harmonisation des systèmes de contrôle-commande est devenue une priorité de la politique de transport européenne en vue d’améliorer les services ferroviaires transfrontaliers de longue distance.

L’élaboration de spécifications techniques d’interopérabilité (STI) est bien avancée pour le trafic à grande vitesse et la création de documents semblables est en cours pour le trafic conventionnel. Toutes les parties concernées s’accordent à voir dans le système européen de gestion du trafic ferroviaire (ERTMS) la bonne solution pour le futur système de signalisation. Depuis plus de dix ans, les chemins de fer et les industries ferroviaires européennes travaillent ensemble à l’élaboration de ces nouveaux systèmes de communication et de contrôle des trains avec le soutien de la commission européenne (DG TREN).

Après une période d’essai et de certification, les acteurs du ERTMS abordent la phase de mise en œuvre. Un grand nombre de projets ETCS ont été lancés dans différents pays et, d’ici 2008, l’Europe disposera de plus de 16 000 km de voies ETCS.

 

À l’heure actuelle,une vingtaine de systèmes de contrôle-commande (CC) différents sont utilisés en Europe. Ils offrent des fonctionnalités variées : simple système d’avertissement, avertissement/arrêt, supervision continue ou discontinue de la vitesse ou système complet de signalisation en cabine. Le nombre de systèmes de contrôle-commande nécessaires sur les trains internationaux est certainement un indicateur fiable de l’amélioration de l’interopérabilité des axes internationaux. À long terme, l’objectif est de remplacer les systèmes CC existants par des systèmes ETCS sur tous les réseaux ferroviaires et de ne plus avoir qu’un fonctionnement ETCS.

Les roulements instrumentés font partie du développement. La plupart des matériels roulants conçus pour les trains à grande vitesse sont équipés d’un système antipatinage qui évite l’enrayage et le blocage des roues au moment du freinage. Le principe de ces dispositifs est similaire à celui des systèmes de freinage antiblocage ABS des voitures et des camions. Cette protection antipatinage utilise un signal de vitesse de rotation. Autre application des capteurs : la détection de vitesse sur l’unité de contrôle de traction des motrices. Des signaux de vitesse servent aussi au tachymètre de la cabine du conducteur. A l’heure actuelle, les systèmes de traction des trains utilisent un carburant diesel ou une alimentation électrique. Dans les deux cas, cependant, la traction des trains modernes dépend de moteurs électriques dont l’énergie est commandée par un système de propulsion. Ces moteurs sont normalement équipés d’une roue polaire contrôlée par un capteur de vitesse. Comme il est nécessaire que le système entraîne le train en avant et en arrière, le capteur dispose de deux canaux à variation de phase qui permettent une détection de direction.

Les signaux du capteur servent également à la détection de position des systèmes automatiques de contrôle-commande européen (ETCS) et italien (SCMT : Sistema controllo movimentazione treno).

 

Les recherchesles plus récentes ont permis le développement de capteurs détectant la vitesse, le sens de rotation et l’état des roulements dont l’utilisation se généralise sur les trains actuels. Le système instrumenté SKF a une grande variété de fonctions et permet notamment la détection :

  •  du signal de température des roulements pour le système de surveillance embarqué ;
  •  du sens de la marche ;
  •  de l’accélération verticale et/ou latérale.

 

Les capteurs SKFsont agréés par l’Union internationale des chemins de fer. Les signaux des capteurs sont compatibles avec les unités de commande électroniques de différents fournisseurs.

Le matériel roulant à grande vitesse doit être équipé d’une détection de température continue. La solution SKF intégrée de surveillance de la température des roulements est totalement embarquée sur le train.

Le système transmet des messages d’avertissement et d’alarme directement à l’équipage du train. Les capteurs de températures sont entièrement intégrés à l’ensemble-roulement de la boîte d’essieu. Les signaux sont convertis au format numérique dans un boîtier fonctionnel et transmis via le bus du véhicule à l’unité centrale de surveillance de la température qui effectue à bord le contrôle de la température des roulements.

Pour la détermination exacte du positionnement des trains, il est nécessaire d’équiper les roues des locomotives et des automotrices d’un compte-tours et d’un dispositif de contrôle de la direction. SKF a développé une nouvelle solution de mécatronique pour l’ETCS. Ce système présente les caractéristiques suivantes :

  •  solution modulaire ;
  •  connexion unique ;
  •  démontage facile de l’essieu monté ;
  •  facilité d’entretien des différents capteurs ;
  •  l’extrémité d’essieu disponible pour le montage d’un système de retour de courant.

Le principe de mesure repose sur une boîte-cartouche à roulement à rouleaux coniques (TBU) instrumentée étanche, graissée, et prête au montage.

Les ensembles-roulements SKF pour boîte d’essieu intégrant des capteurs de surveillance des roulements sont utilisés dans les trains à grande vitesse, les voitures de voyageurs, les locomotives et les automotrices de différents pays d’Europe. L’interface du capteur s’adapte aux exigences de chaque client.

 

 

 

 

 

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