Surveillance de la température des paliers d'essieu pour le Merseyrail de Liverpool

Le spécialiste des techniques ferroviaires LÜTZE TRANSPORTATION fournit les convertisseurs de température à sorties seuil LCON Rail Infinity programmables à l'un des plus grands constructeurs de véhicules ferroviaires au monde, Stadler Rail AG. Ces convertisseurs de mesures sont utilisés pour la surveillance de la température des paliers d'essieu sur les nouvelles rames de métro de Merseyrail à Liverpool.
Ceux qui veulent assister à un match de football du FC Liverpool avec l'entraîneur Jürgen Klopp au stade d'Anfield Road empruntent de préférence les transports publics de proximité du réseau ferroviaire de Merseyrail en descendant à la station Kirkdale. Depuis peu, les usagers ont la chance de pouvoir voyager avec les locomotives nouvelle génération (EMU - Electrical Multiple Unit) de Stadler Rail AG. Le fabricant de trains suisse livre 52 véhicules articulés en quatre parties pour la ville sur le fleuve de Mersey. Le parc de véhicules âgé de 40 ans de Liverpool est remplacé petit à petit. Les trois premières rames de métro sur un total de 52 ont été livrées en 2019. Stadler assure en outre leur maintenance pour une période de 35 ans. Les nouveaux véhicules ont été développés spécialement pour les exigences de Merseyrail et remplacent l'un des plus vieux parcs de véhicules de Grande-Bretagne. Les nouvelles rames de métro pourront accueillir 60 pour cent de voyageurs en plus, sont équipées d'un système d'accès en continu et offrent plus de place pour les personnes en situation de handicap, les vélos, les poussettes et les bagages. Les temps de trajet seront raccourcis de jusqu'à 10 pour cent. Les exploitants de Merseyrail le soulignent non sans fierté : "Cela fera de l'infrastructure de Merseyrail le réseau traditionnel le plus accessible du pays."

En plus d'une multitude de fonctionnalités de sécurité qui ont été mises en place sur les nouveaux véhicules de Stadler, la surveillance continue de la température des paliers d'essieu fait partie du concept de sécurité fondamental. En effet, une surchauffe des paliers d'essieux (voir détection de boite chaude) est critique dans tous les cas et donc à éviter.  Suite à une surchauffe, il y a un risque de rupture d'essieu et donc de déraillement ; la chaleur générée peut provoquer des formations d'étincelles et un incendie dans le train. Ce n'est pas par hazard que de nombreux exploitants ferroviaires ont monté des systèmes de détection de boîtes chaudes dans le réseau des voies, afin de détecter les températures d'essieu des véhicules en circulation.  Pour la mesure de la température précise et continue des paliers d'essieu, Stadler mise sur les capteurs Pt100 (résistances de mesure platine), qui transmettent leurs valeurs mesurées directement au convertisseur de température à sorties seuil LÜTZE LCON Rail Infinity.  Sur les dix essieux de chaque train deux capteurs de température Pt100 sont montés respectivement à droite et à gauche de chacun des paliers d'essieu.  (Voir figure 2)

Tous les signaux pour la surveillance de température des 20  paliers d'essieux de chaque voiture du Merseyrail sont retransmis au pupitre de conduite et sont signalés sous les formes suivantes :

• Si la température de l'un des 20 capteurs de température des paliers d'essieu est équivalente ou supérieure à 85 °C, une notification s'affiche sur l'IHM du conducteur (l'icône sur l'IHM du conducteur s'allume en jaune), pour indiquer qu'il y a une surchauffe. (Voir "1" dans la figure 3b)
• Si la température dans l'un des 20 capteurs de température des paliers d'essieu est d'au moins 85 °C, une notification s'affiche sur l'écran de maintenance indiquant que les paliers doivent être vérifiés par le personnel de maintenance. (Voir "1" dans la figure 3a)
• Si la température dans l'un des capteurs de température des paliers d'essieu est équivalente ou supérieure à 85 °C, un signal de surchauffe reste allumé sous les écrans comme voyant d'avertissement rouge "Hot axle box". Le signal permanent redondant sous l'écran IHM signale au conducteur de passer sur la page d'accueil dans l'écran IHM, afin d'afficher un message d'erreur exacte, si toutefois le conducteur de train avait affiché une page de feuille de route par exemple.  (Voir "10" dans la figure 3a)
• Suite à une surchauffe dans un boîtier d'essieu, le signal de surchauffe n'est réinitialisé qu'une fois que le boîtier d'essieu a refroidi à moins de 80 °C.

La raison technique d'une surveillance précise et de la remontée d´information des températures d'essieu critiques est rendue possible grâce au convertisseur de température programmable à seuil LCON Rail Infinity de LÜTZE TRANSPORTATION.  Avec le LCON RAIL INFINITY, Lütze Transportation poursuit la tendance des appareils ultra modernes "All-In-One" pour les applications ferroviaires: LÜTZE est ainsi le premier fournisseur à proposer un appareil combiné qui intègrent deux sorties seuil 110 V DC / 1,5 A libre de potentiel, ainsi qu'une sortie analogique haute précision intégrée dans le même boitier.  Outre le gain de place dans l'armoire électrique et la réduction significative du câblage, Stadler doit désormais stocker moins de composants en fabrication ou de pièces de rechange.

Le capteur de température à valeur de seuil LÜTZE dispose d'entrées de mesure PT100/PT1000 avec 2, 3 ou 4 conducteurs, de thermocouples, de potentiomètres et de résistances.  Les sorties du convertisseur à sorties seuil sont libres de potentiel.  Cela permet à Stadler de connecter les sorties de commutation de plusieurs appareils, de natures différentes en série et de réaliser ainsi une signalisation collective des défauts.

Un autre avantage pour Stadler est par ailleurs le fait que le convertisseur de température à seuil LCON dispose d'une alimentation à large plage de tension 24-110 VDC et sont donc parfaitement adaptés pour une utilisation des différents réseaux de bord dans le monde entier.

Les convertisseurs de température à seuil LCON de LÜTZE TRANSPORTATION peuvent être paramétrés avec le logiciel gratuit FDT/DTM.  La configuration est chargée sur l'appareil à l'aide du câble de service USB. L'entreprise Stadler fait configurer le convertisseur de température à seuil de LÜTZE aux valeurs de température requises entre +85 °C et +75 °C.  Du fait qu'il faille configurer un total de 20 convertisseurs de température à seuil LCON par unité roulante, cette option offre un véritable gain de temps,  notamment lors de de la production de Stadler, car il ne reste alors plus qu'à monter les appareils préconfigurés.

Le convertisseur de température à seuil LCON Rail Infinity offre d'autres possibilités d'utilisation.  Il dispose en effet d'une sortie analogique. Si celle-ci n'est certes pas utilisée dans le projet Merseyrail,  elle peut par une surveillance permanente de la température du palier d'essieu, par analyse du signal analogique correspondant, prévenir d´une augmentation constante de la température et ainsi anticiper des dommages prévisibles ou une défaillance potentielle.  Dans le cadre de la maintenance préventive, le palier pourrait être entretenu ou remplacer en temps voulu.

En plus du convertisseur à seuil LCON Rail Infinity, pour le projet Merseyrail Stadler utilise également un convertisseur analogique/analogique LCON paramétré dans un boitier peu encombrant de 6,2  mm avec une plage de mesure de +/-500 mA pour monitorer un capteur de courant.

Stadler fabrique des trains depuis 75 ans. Le fournisseur de solutions dans la construction de véhicules ferroviaires a son siège dans la commune de Bussnang dans l'est de la Suisse. Plus de 7 000 employés travaillent sur plusieurs sites en Suisse, en Allemagne, en Espagne, en Pologne, en Hongrie, en République Tchèque, en Italie, en Autriche, aux Pays-Bas, en Biélorussie, en Algérie et aux Etats-Unis. Stadler propose une palette de produits complète dans le domaine des chemins de fer et du transport urbain : des trains à grande vitesse, des trains intercités, des trains régionaux et de banlieue, des métros, des trams-trains et des tramways. En outre, Stadler fabrique aussi des locomotives de ligne, des locomotives de manœuvre et des wagons. Sa gamme comprend notamment la locomotive diesel-électrique la plus puissante d'Europe. Stadler est aujourd'hui toujours le plus grand fabricant mondial de véhicules ferroviaires à crémaillère.

Auteur : Andreas Schindler | Responsable produit LÜTZE TRANSPORTATION Interface
Image de couverture : Stadler AG