Riche d’une histoire de plus de 8 000 ans, Ningbo, dans la province du Zhejiang, sur la côte est, est l’une des plus anciennes cités de Chine. Transports et commerce ont toujours été au cœur de son identité. Ville étape sur la Route de la soie il y a 2 000 ans, son port est une plaque tournante du commerce maritime depuis plus d’un millénaire. C’est d’ailleurs toujours l’un des plus actifs au monde. Le centre urbain compte aujourd’hui plus de deux millions d’habitants, auxquels s’ajoutent plus de sept millions de banlieusards vivant dans les villes satellites.

Pour faciliter les déplacements, les collectivités locales ont décidé d’écrire un nouveau chapitre de l’histoire des transports de Ningbo en déployant un important réseau express de plus de 200 km de voies rapides et confortables qui interconnecteront la cité et son agglomération. Les travaux du Ningbo Rail Transit ont commencé en 2009, les premières lignes ont été inaugurées en 2014. Cinq des huit prévues sont déjà en service, le reste du réseau devrait être achevé d’ici 2026.

Amélioration à mi-service

Bien que le réseau express soit l’un des les plus récents au monde, les 200 rames qui circulent sur la ligne 1, longue de 46 km, vont bientôt fêter leurs dix ans de service. Les équipes de maintenance ont lancé plusieurs programmes élaborés pour améliorer la fiabilité à long terme de la flotte ainsi que sa rentabilité.

La durée de service des roulements installés dans les bogies, les moteurs de traction et les boîtes d’essieux est un élément critique en matière de fiabilité du matériel roulant. La moindre défaillance en cours de service peut perturber la desserte et se révéler coûteuse à réparer. C’est la raison pour laquelle le remplacement des roulements est généralement soumis à un planning très strict. Dans le cas du métro de Ningbo, cette opération intervenait initialement au terme de 800 000 km.

Dans le cadre de ses efforts pour améliorer la rentabilité du réseau, l’opérateur a voulu savoir s’il était possible de pousser l’intervalle entre les remplacements à un million de km. Si on pouvait y parvenir sans accroître le nombre des défaillances, cela permettrait de réaliser des économies considérables sur les coûts de maintenance et des pièces de rechange, tout en améliorant la disponibilité du matériel.

Ningbo Rail Transit a demandé à plusieurs fournisseurs de roulements s’ils étaient à même de fournir des produits capables de résister un million de kilomètres entre deux révisions majeures. SKF a été le seul en mesure de proposer une solution et l’étudie actuellement avec le client.

Cette offre reposait sur une approche globale de la fiabilité des roulements. Elle préconisait quelques modifications à apporter au cahier des charges, notamment l’intégration de roulements hybrides avec éléments roulants en céramique dans les boîtes d’essieux. SKF a également recommandé de changer la graisse lubrifiant les roulements. Enfin, le Groupe a conseillé de recourir à une technologie récemment mise au point, une première mondiale pour l’industrie ferroviaire.

Connection sans fil

La nouvelle technologie, Insight Metro, est un système de maintenance conditionnelle portatif, sans fil, conçu pour une utilisation sélective des roulements approchant la fin de leur durée de service prévue.

Elle intègre des capteurs qui mesurent la vitesse, la température et le niveau vibratoire des roulements concernés. Ces données sont prétraitées par l’ordinateur de l’appareil, puis transmises via le réseau 4G à un serveur. Là, des algorithmes sophistiqués et les analystes experts identifient les signes avant-coureurs de tout problème potentiel.

La maintenance conditionnelle est une approche largement employée et éprouvée dans l’industrie ferroviaire à travers le monde. Les exploitants ont recours à des capteurs de bruit et de température posés le long des voies pour détecter les problèmes sur les rames qui passent. Certains trains high-tech sont munis de capteurs et de systèmes de collecte de données permanents qui surveillent en continu les équipements stratégiques.

Chacune de ces approches a toutefois ses inconvénients propres. Les dispositifs sur les voies sont peu coûteux et capables de surveiller un nombre illimité de trains, par exemple, mais ils ne sont pas suffisamment sensibles pour identifier ou diagnostiquer des problèmes en amont. En revanche, les systèmes de maintenance conditionnelle câblés embarqués peuvent recueillir une immense quantité de données. Néanmoins, ils nécessitent pas mal de matériel à bord de chaque train ainsi que des ressources analytiques conséquentes pour fournir des informations.

Entièrement mise au point en Chine, la solution Insight Metro est un compromis entre ces deux approches. Elle offre la sensibilité et les riches capacités de collecte des données d’un système avancé de maintenance conditionnelle. Elle est également compacte, légère et facile à installer, et représente pour les opérateurs un moyen rentable de surveiller des roulements spécifiques.

Elle peut fonctionner pendant environ six mois en puisant dans sa batterie interne. Chaque unité Insight Metro informe du niveau de charge de sa batterie en même temps qu’elle envoit d’autres données, de sorte que la recharge peut être programmée avant que la batterie soit épuisée. Les dispositifs de recharge sans fil permettent de recharger les unités sur place, une tâche simple qui peut être effectuée quand les trains sont stationnés au dépôt pendant la nuit.

Un million de kilomètres

Depuis août 2022, Ningbo Rail Transit a fait installer 96 unités Insight Metro sur la flotte desservant la ligne 1. Celles-ci sont fixées sur des roulements « en fin de service » et permettent à SKF et à son client de recueillir des données sur leurs performances et de s’assurer que tout problème est détecté en amont.

« Le système est programmé pour collecter des données à des fins d’analyse huit fois par jour, indique Hower Fan, responsable de projet digital chez SKF. Les unités Insight Metro s’appuient sur les données relatives à la vitesse et aux vibrations pour déterminer le moment idéal pour recueillir des données, quand le métro roule à une vitesse stable. »

Chacune d’entre elles recueille environ 100 mégaoctets de données pour en faire une analyse de routine, puis les transmet sans fil au serveur via sa connexion au réseau 4G. Elles peuvent également envoyer des alertes si le niveau de température ou de vibrations excède subitement le seuil de pression.

« Au centre de diagnostic à distance, nous examinons les données envoyées par chaque unité à l’aide d’algorithmes automatisés et d’analyses effectuées par des experts en maintenance conditionnelle. Dans la plupart des cas, nous remettons à notre client un rapport mensuel de routine sur l’état des roulements. Si nous remarquons le moindre signe annonciateur d’un problème grave, nous émettons une alerte et conseillons de démonter le roulement pour inspection dès que possible. » Les équipes de maintenance du Ningbo Transit Rail peuvent également accéder directement aux données sur les performances des roulements via un portail en ligne.

Au cours des six premiers mois de service, le système a correctement identifié un problème sur deux roulements, ce qui a permis aux techniciens de maintenance de procéder à leur remplacement au moment idéal en perturbant au mimimum la desserte. « L’utilisation à grande échelle d’Insight Metro sur un réseau express en service nous aide également à optimiser le processus de maintenance conditionnelle, poursuit Hower Fan. Nous avons pu, par exemple, allonger le temps entre chaque recharge des batteries. Et nous collaborons avec le client pour tester de nouveaux protocoles réduisant le nombre quotidien de collecte de données, ce qui permettra aux unités de surveillance de fonctionner plus longtemps entre les charges. »