Détecteur de défauts - Defect detector

Installation standard nord-américaine d'une combinaison boîte chaude / détecteur d'équipement traînant.

Un détecteur de défauts est un appareil utilisé sur les chemins de fer pour détecter les problèmes d' essieux et de signalisation dans les trains qui passent . Les détecteurs sont normalement intégrés dans les voies et comprennent souvent des capteurs pour détecter plusieurs types de problèmes différents qui pourraient survenir. Les détecteurs de défauts étaient l'une des inventions qui ont permis aux chemins de fer américains d'éliminer le fourgon de queue à l'arrière du train, ainsi que divers agents de gare placés le long des routes actives pour détecter les conditions dangereuses. L'utilisation de détecteurs de défauts s'est depuis étendue à l'étranger à d'autres systèmes ferroviaires.

Histoire

Avant l'avènement des détecteurs automatisés, les équipes de bord des trains et les travailleurs au sol avaient l' habitude d'inspecter visuellement les trains à la recherche de défauts, par exemple les « boîtes chaudes » (paliers surchauffés) fumaient ou rougeoyaient . Dans les années 1940, les détecteurs de défauts automatiques comprenaient des capteurs infrarouges pour les boîtes chaudes, des fils décrivant l'enveloppe de dégagement pour détecter les charges élevées et larges, et des « barres fragiles » - des barres frangibles montées entre les rails - pour détecter l'équipement traînant. Les détecteurs transmettraient leurs données via des liaisons filaires à des lectures à distance dans les gares, les bureaux ou les tours de verrouillage , où une jauge à stylet et à cylindre enregistrerait une lecture pour chaque essieu ; un défaut enregistrerait un pic aigu sur le graphique et une alarme sonnerait ou un signal visible serait donné à l'équipe du train.

Les premiers détecteurs informatisés avaient des voyants indiquant la nature du défaut et un affichage numérique du numéro d'essieu associé.

Seaboard Air Line a été le premier chemin de fer à installer des détecteurs de défauts qui "parlaient" leurs résultats sur des radios transportées par l'équipage du train. Les modèles ultérieurs ont permis aux équipages d'interagir avec le détecteur en utilisant une fonction de tonalité sur leurs radios pour rappeler le rapport de défaut. Aujourd'hui, les détecteurs de défauts font généralement partie des plates-formes de surveillance générales pour suivre l'état des trains.

Sous-lecture Wildwood

Un détecteur de défauts ressemblerait à ceci : (Ceci était la lecture du détecteur de défauts de Campville, situé à Campville, en Floride, dans la subdivision CSX Wildwood, le 6 avril 2019.)

Détecteur de défauts d'équipement CSX. Jalon 700.1. Aucun défaut. Aucun défaut. Total des essieux 738. Longueur du train 13764. Vitesse 45. Fin de la transmission

Capteurs

Détecteur de Hotbox

Les détecteurs de défauts installés peuvent inclure une large sélection de différents capteurs. Les types de capteurs sont décrits dans les sous-sections ci-dessous :

Boîte chaude

Les boîtes chaudes ou détecteurs de paliers chauds sont utilisés pour mesurer la température des paliers lisses d'un train. Ils se composent généralement de deux yeux infrarouges de chaque côté des voies qui regardent les roulements du train.

Ils enregistrent le rayonnement de chaque palier lisse qui passe sur eux. Si un roulement atteint la température maximale pour un déplacement en toute sécurité, le détecteur le signalera et le considérera comme un défaut. Parce que les roulements peuvent brûler en aussi peu que trois minutes, les installations de détecteurs de boîtes chaudes sont extrêmement courantes sur de nombreux chemins de fer.

Détecteurs d'équipements traînants

Une colonne de cônes s'étend sur toute la largeur du chemin de fer (tout comme une traverse) attachée à un aiguillage. Tout ce qui traîne du train heurtera ce cône, le repoussant ainsi, brisant ainsi un contact. Il revient ensuite à sa position normale pour se préparer à tout ce qui pourrait traîner sous le train. Le détecteur enregistrera cette action et la signalera comme un défaut. Les barres fragiles sont encore utilisées ailleurs, mais doivent encore être réparées. Au fil du temps, les volets métalliques du détecteur d'équipement traînant doivent être remplacés en raison de dommages importants.

Les systèmes à usage unique impliquent généralement une barre d'engagement frangible ou un fil / tresse en acier inoxydable enfilé entre les rails et généralement également à l'extérieur des rails, fixé aux traverses. Si la barre ou la tresse est heurtée par quelque chose, elle se brise et la coupure du circuit avertit qu'il y a un élément qui traîne.

Les systèmes de réinitialisation automatique impliquent généralement un système de pivot pour permettre à la cible de se réinitialiser après un coup.

Détecteurs de charge élevée ou décalée

Les faisceaux infrarouges sont placés horizontalement au-dessus de la voie (voiture haute) ou verticalement à côté de la voie (charge déplacée). Tout ce qui casse le faisceau sera compté comme un défaut. Un détecteur de voiture haute est placé n'importe où une voiture de hauteur excessive pourrait être acheminée sur une ligne de dégagement bas. Un détecteur de charge déplacée se trouve principalement sur les chemins de fer où les trains à double pile sont répandus car les conteneurs peuvent se désaligner et présenter un risque pour les poutres de pont ou les murs de tunnel.

Détecteurs de choc de roue

Détecteurs d'impact de boîte chaude/roue au métro de Shanghai

Les capteurs de roues le long des voies détectent les méplats sur les roues du train. Toute roue plate qui devient trop dangereuse pour circuler (un gros méplat sur la roue du train) sera considérée comme un défaut. En règle générale, ces systèmes utilisent des accéléromètres, des jauges de contrainte, des méthodes à fibre optique ou le tout dernier détecteur de phase d'impact de roue (WIPD). Un détecteur de charge d'impact de roue (WILD) mesure les impacts, mais ne normalise pas ces mesures d'impact par rapport à quoi que ce soit : simplement la lecture de l'impact. Ils n'essaient pas de tenir compte des différences de masse suspendue, car ils mesurent l'impact d'un défaut de roue plutôt que la charge d'impact. Par conséquent, le même défaut de roue enregistrera un impact beaucoup plus important lorsqu'un wagon est chargé que lorsqu'il est vide.

Un détecteur de surveillance de l'état des roues surveille l'état de la roue indépendamment de la masse suspendue - indépendamment de la charge. Ils le font en soustrayant la masse de la roue pour obtenir la valeur d'impact normalisée. Ces systèmes sont donc généralement mieux à même de détecter des défauts plus petits avec une plus grande résolution.

Détecteur de glissement / roue chaude

Typiquement, une longueur de détecteurs infrarouges latéraux qui peuvent détecter si une roue s'est bloquée et glisse le long de la piste ou si les freins se sont bloqués, provoquant un échauffement de la roue entière.

Détecteurs de déséquilibre de véhicule (côté à côte et bout à bout)

Ces détecteurs sont généralement un pont-bascule brut et/ou un système WILD, car ils ne sont concernés que par la mesure des différentiels de poids. Ils n'ont pas besoin d'être aussi précis que les systèmes appropriés de pont-bascule ou WILD, mais juste assez précis pour pouvoir faire la moyenne du poids des bogies pendant un passage de train pour calculer l'équilibre relatif des wagons, pour établir si un rail est chargé de manière inacceptable ( en pourcentage) que l'autre. Ceci n'est généralement pas effectué sur des wagons vides en raison des déséquilibres de pourcentage importants qui peuvent être causés par des fluctuations de poids dues à la géométrie de suivi des bogies ou à des problèmes de chasse, qui en termes de différentiels de poids sont relativement accentués par rapport au moment où un wagon est chargé.

Moniteurs de jauge de jeu

Ces détecteurs peuvent utiliser une variété de capteurs (vidéo, laser, infrarouge), mais il s'agit généralement d'un dispositif de rideau de sécurité : un portique sur le rail avec des capteurs pour détecter tout ce qui se trouve en dehors de la jauge de dégagement. Ils vérifient donc l'enveloppe de sécurité et alertent si quelque chose est détecté en dehors de celle-ci.

Détecteurs de tuyau bas (tuyau d'air)

Ces systèmes sont différents des détecteurs d'équipement traînant, qui recherchent tout ce qui traîne du train en liaison avec les traverses. Les détecteurs Low Hose recherchent spécifiquement entre deux wagons, pour mesurer l'affaissement des flexibles de frein. Les flexibles de frein ont besoin d'un peu d'affaissement, mais ils peuvent trop heurter ou se déloger.

En règle générale, ces systèmes utilisent une barre verticale installée sur un côté de la piste, avec des capteurs infrarouges pointés à travers la piste vers une barre d'accouplement avec des récepteurs installés pointés vers les faisceaux infrarouges. Lorsqu'un train passe, les capteurs infrarouges regardent spécifiquement la zone de couplage et alertent si quelque chose est détecté dans la zone qui est plus bas qu'acceptable.

Systèmes d'inspection vidéo / image

Ces systèmes reposent sur un ensemble de dispositifs vidéo à divers endroits entre les rails et de chaque côté de la voie, à la recherche de composants de bogie particuliers (tels que la poutre de frein, les ressorts, les coins de friction, etc.) et ces données sont ensuite soumises à une analyse d'image pour déterminer s'il y a des problèmes d'entretien.

Systèmes de profil de roue

Ce sont des réseaux laser installés entre ou à la place d'un dormeur. Ils pointent vers le profil de la roue et mesurent spécifiquement la forme du profil, en prenant diverses mesures d'angles et de longueurs. Les systèmes donnent également des mesures différentielles pour les deux roues d'un essieu monté.

Détecteurs de performances de bogies

Détecteur de performance bogie - Système TBOGI

Les détecteurs de performance des bogies surveillent la géométrie de suivi des bogies et le comportement de chasse (instabilité).

La géométrie de suivi des bogies comprend la position de suivi et l'angle d'attaque par essieu, ainsi que la rotation, le décalage, le désalignement entre les essieux et l'erreur de suivi par bogie. Les détecteurs de performance des bogies peuvent fournir une détection précoce des défauts de bogies et un avertissement précoce des risques de déraillement en cas de montée de bride ou de rupture de rail.

Les détecteurs de performance des bogies utilisent le plus souvent des méthodes optiques et sont installés à côté de la voie avec des capteurs de roue fixés aux rails.

Moniteurs de rupture de rail

Ces détecteurs injectent et surveillent des signaux radio dans le rail, ou s'appuient sur la continuité électrique des circuits existants sur la voie, pour détecter les ruptures de voie ferrée. Ces détecteurs sont le plus souvent utilisés par les réseaux à haut débit.

Moniteurs de température des rails

Ces détecteurs sont un maillage de petits détecteurs installés contre un tronçon de rail particulier. Les détecteurs sont généralement un mélange de capteurs de température et de jauges de contrainte (donc mesure en degrés Celsius et en kilonewtons de force). Ils mesurent la température et les contraintes/tensions sur le rail, pour s'assurer que ces mesures ne dépassent pas les limites de l'intégrité structurelle.

Ces systèmes sont initialement calibrés à un « état neutre » particulier en mesurant le rail avec une compression neutre (pas de traction ni de poussée) et une température ambiante neutre convenue. Le système mesure ensuite le rail pour détecter si ces paramètres s'éloignent trop de l'état neutre, et alertera si le rail s'approche d'une violation de l'intégrité structurelle.

Bruit au sol (GBN)

Il s'agit d'une combinaison d'accéléromètres sur la piste et d'un autre accéléromètre installé dans le substrat rocheux à côté de la piste. La corrélation de ces mesures indique la quantité de bruit transmis par la voie se propageant à travers le ballast dans les strates rocheuses. Cela est directement corrélé avec les niveaux de bruit subis par les environs.

Les systèmes antibruit au sol sont généralement installés à proximité ou à l'intérieur des tunnels.

Détecteurs de blocage de frein

Ceux-ci sont distincts des systèmes d'imagerie vidéo génériques, car ils sont dédiés à l'imagerie spécifique de la bande au-dessus du rail qui contient le sabot de frein. Le système identifie la plaque arrière de la mâchoire de frein, puis calcule la quantité de bloc de frein restant en millimètres. Si le système ne détecte aucun bloc de frein au-delà de la plaque arrière, le système identifie généralement le patin comme manquant.

Capteurs pour le moniteur d'état des roues

Pesage dans des capteurs de mouvement pour les charges à l'essieu ou les déséquilibres

Voir:

Pesage ferroviaire en mouvement pour les charges par essieu ferroviaire

Détecteurs de charges étendues

Un pont enjambe la voie ferrée avec deux faisceaux laser qui brillent de chaque côté du train qui passe. Tout ce qui traverse le faisceau sera compté comme un défaut. Ce capteur peut également être intégré au détecteur de voiture haute.

Structure et gabarits de chargement