Une détection et une hiérarchisation des fuites d'air des freins ferroviaires avec la caméra FLIR Si1-LD
11/08/2025
Le transport ferroviaire est largement considéré comme l'un des modes de transport terrestre les plus sûrs. Une réputation acquise grâce à plus d'un siècle d'innovation continue en matière de sécurité et d'ingénierie.
Une étape clé de cet héritage a été franchie en avril 1869, lorsque l'inventeur George Westinghouse a breveté le système de freinage à air comprimé à sécurité intégrée ; une avancée qui a transformé la sécurité ferroviaire et qui est encore largement utilisée aujourd'hui.
Le principe fondamental du système de freinage à air comprimé de Westinghouse est à la fois simple et très efficace : il utilise la pression de l'air non seulement pour appliquer les freins, mais aussi pour s'assurer qu'ils s'activent automatiquement en cas de défaillance. Chaque voiture/wagon d'un train dispose de son propre réservoir chargé d'air comprimé. Lorsque le système est à pleine pression, les freins sont desserrés. Toute baisse de pression, telle que celle qui se produirait en cas de défaillance du compresseur ou de désaccouplement des voitures/wagons, déclenche l'activation automatique des freins. Ce mécanisme garantit l’arrêt des trains en toute sécurité, même en cas d'urgence
Dans les systèmes ferroviaires modernes, le compresseur de la locomotive charge généralement le réservoir principal à une pression comprise entre 8,6 et 9,7 bars (125 et 140 psi). La conduite de frein, qui court sur toute la longueur du train, est alors mise sous pression, normalement à 90 psi pour les trains de marchandises et à 110 psi pour les trains de voyageurs. Lorsque le conducteur du train actionne la poignée de frein pour réduire cette pression, il signale à chaque voiture/wagon de serrer ses freins en utilisant l'air stocké dans son réservoir.
Fait important, cette conception repose sur le maintien d'une pression d'air constante. Une chute soudaine, due par exemple à la rupture d'un flexible, entraînera un freinage d'urgence. Cependant, les fuites graduelles, bien qu'elles ne déclenchent pas de protocoles d'urgence, peuvent sensiblement diminuer l'efficacité du système. Ces petites fuites sollicitent davantage le compresseur d'air, avec le risque de réduire la durée de vie des composants mécaniques et d'augmenter les coûts énergétiques. Avec le temps, elles peuvent indiquer des défauts plus graves dans le système de freinage.
L'identification de ces fuites subtiles dans le bruit ambiant d'une gare de triage très fréquentée est un défi complexe. La signature acoustique d'une petite fuite d'air est souvent noyée dans le bruit des machines environnantes, ce qui rend les méthodes de détection conventionnelles longues et souvent peu fiables.
Détection moderne des fuites : présentation de la caméra FLIR Si1-LD
Pour relever ce défi, FLIR a mis au point la caméra acoustique portable Si1-LD, un outil hautement sophistiqué conçu pour détecter avec précision les fuites d'air comprimé, même dans les environnements bruyants typiques de l'infrastructure ferroviaire. Grâce à 96 microphones ultrasensibles disposés en réseau compact, la Si1-LD détecte les ondes sonores ultrasoniques émises par l'air qui s'échappe, et les traduit en représentations visuelles qui s'affichent sur un écran HD lumineux de 5 pouces.
La Si1-LD fonctionne sur une plage de fréquences de 2 à 100 kHz, ce qui lui permet de localiser les plus petites fuites. À une distance de seulement 2,5 mètres, elle est capable de détecter des fuites de 0,01 litre par minute. Pour les fuites plus importantes, la portée de détection peut atteindre la distance impressionnante de 130 mètres : le personnel de maintenance est ainsi à même d'effectuer des inspections à une distance sûre, même sur du matériel en mouvement ou électrifié.
L'une des caractéristiques les plus remarquables de la Si1-LD, c’est sa technologie de filtrage passe-bande. Grâce à cette fonction avancée, les utilisateurs isolent des fréquences spécifiques, en filtrant efficacement les bruits de fond et en ciblant les fréquences émises par les fuites d'air. Dans des environnements comme les dépôts de maintenance ferroviaire ou les pistes extérieures où règne un bruit industriel ambiant, cette capacité est essentielle pour obtenir des diagnostics précis.
Priorité aux réparations pour une efficacité maximale
Lors de l'inspection des fuites, les ingénieurs découvrent souvent plusieurs fuites de taille et de gravité différentes. Dans ce cas, il est essentiel de déterminer laquelle réparer en premier, tant pour la sécurité que pour l'efficacité énergétique. La FLIR Si1-LD contribue à rationaliser ce processus grâce à sa fonction intégrée de quantification de la taille des fuites. Cette fonction estime la taille de chaque fuite, permettant ainsi aux équipes de maintenance de hiérarchiser les réparations en fonction de la perte d'air potentielle et des économies d'énergie. En s'attaquant d'abord aux fuites les plus importantes, on peut sensiblement réduire les inefficacités opérationnelles.
Gestion sécurisée et polyvalente des données
La sécurité et la transférabilité des données sont essentielles dans les environnements industriels modernes. De nombreuses organisations ferroviaires imposent des restrictions à l'utilisation de périphériques USB pour des raisons de cybersécurité. Si la transmission sans fil peut sembler une alternative viable, de nombreuses installations ferroviaires ne disposent pas d'une couverture Wi-Fi robuste ou limitent l'accès aux appareils tiers.
Pour y remédier, la FLIR Si1-LD est compatible avec un câble de données accessoire destiné au transfert direct des images et des résultats d'inspection vers un PC ou un ordinateur portable, sans avoir recours à des clés USB ou à un accès Wi-Fi. Résultat : un traitement sécurisé et flexible des données, même dans les lieux éloignés ou hautement sécurisés.
Facilité d'utilisation et praticité
Le personnel de maintenance des chemins de fer est souvent préoccupé par la complexité et la courbe d'apprentissage associées aux nouveaux équipements de diagnostic. FLIR a tenu compte de ce retour d’information et a développé la Si1-LD en gardant à l'esprit la simplicité et la facilité d'utilisation. Grâce à sa conception intuitive, les utilisateurs réalisent des inspections acoustiques avancées avec une formation minimale. Il s'agit d'un véritable appareil de type viser-déclencher : une fois dirigée vers la zone de fuite présumée, la caméra identifie et affiche automatiquement l'emplacement des fuites, en quantifiant leur taille.
Pour garantir sa durabilité sur le terrain, la Si1-LD est logée dans un boîtier robuste et est livrée avec une mallette de transport à coque dure offrant une excellente protection pendant le transport et l'utilisation, que ce soit à l'atelier ou sur des voies ferrées éloignées.
Vue d'ensemble
Au Royaume-Uni, le marché des systèmes de freinage ferroviaire était évalué en 2024 à environ 373 millions £ (soit plus de 430 millions €) et devrait atteindre un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 3,3% jusqu'en 2031. Cette progression est stimulée par des réglementations strictes en matière de sécurité, l’importance accrue accordée à la maintenance prédictive et la demande croissante de solutions de transport efficaces sur le plan énergétique.
La réduction des fuites d'air dans les systèmes de freinage améliore non seulement la sécurité et la fiabilité, mais soutient également les objectifs environnementaux en diminuant la consommation d'énergie inutile. Avec la pression croissante exercée sur l'industrie ferroviaire pour réduire les émissions et améliorer l'efficacité, des outils comme la FLIR Si1-LD deviennent indispensables dans la panoplie des chargés de maintenance ferroviaire moderne.
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