- Les lecteurs RFID Kathrein permettent une identification précise des véhicules jusqu'à l'essieu, essentielle pour la maintenance prédictive.
- Le dispositif surveille en temps réel environ 11 000 trains par jour sur 70 sites, garantissant une sécurité accrue et une gestion efficace.
- La technologie respecte la norme européenne « RFID in Rail » et est capable de fonctionner dans des conditions climatiques extrêmes.
- Le logiciel CrossTalk centralise les données RFID et facilite leur visualisation et intégration dans les systèmes des CFF.
Le parfait état de tous les véhicules ferroviaires garantit non seulement la sécurité des passagers, mais prévient également les dommages potentiels à l'infrastructure, tels que les rails, les caténaires ou les composants des trains.
Afin de mettre en place dès le départ une surveillance continue de l'état des véhicules, les Chemins de fer fédéraux suisses (CFF) ont équipé tous leurs véhicules ferroviaires d' s RFID permettant une identification automatisée et unique. Cette identification permet de localiser ces véhicules.
La technologie a été intégrée en coopération avec Enkom, et des lecteurs RFID et des logiciels de Kathrein Solutions ont été utilisés.
Avantages
Défis pour les opérateurs ferroviaires
Les opérateurs ferroviaires et les systèmes de contrôle des trains sont confrontés à divers défis qui peuvent affecter leur efficacité et leur sécurité. L'un des principaux obstacles est la gestion de la capacité et la congestion des réseaux ferroviaires. À mesure que la demande continue de croître, il devient de plus en plus difficile de gérer le trafic ferroviaire de manière fluide.
Sans solutions intelligentes, cela peut entraîner des retards et une utilisation inefficace des ressources. Un autre problème majeur est la sécurité et la prévention des accidents. Compte tenu de la forte densité du trafic ferroviaire, les systèmes de contrôle doivent être capables de prévenir les accidents et de réagir aux urgences à tout moment.
La mise en œuvre des technologies d' s IoT offre ici des approches prometteuses : la surveillance en temps réel, l' de maintenance prédictive et les systèmes de contrôle automatisés peuvent réduire considérablement ces défis et rendre l'exploitation des systèmes ferroviaires plus efficace, plus sûre et plus pérenne.
Kathrein Solutions a fourni une solution RFID complète, comprenant le logiciel CrossTalk, aux Chemins de fer fédéraux suisses pour atteindre cet objectif.
Détecter les développements critiques à un stade précoce
SBB Infrastructure est l'opérateur des systèmes de surveillance des trains (« Zugkontrolleinrichtungen » – ZKE). Les ZKE sont des appareils de mesure fixes installés le long de la voie qui permettent une inspection complète des trains qui passent afin de vérifier diverses propriétés liées à la sécurité. L'objectif de l'opérateur d'infrastructure est de détecter à un stade précoce les véhicules défectueux et de prévenir certains incidents grâce à des mesures ciblées.
Le conducteur du train est averti, par exemple, de réduire sa vitesse si une température de 130 degrés est mesurée sur un essieu, ce qui indique un défaut. L'itinéraire est ajusté pour atteindre le prochain point d'intervention prévu, où le véhicule est retiré du train. L'infrastructure et tous les véhicules qui y circulent sont surveillés en permanence afin de garantir le bon déroulement des opérations.
Pour des raisons de sécurité et de coût, les CFF veulent éviter les problèmes imprévus avec les véhicules ferroviaires de transport de passagers ou de marchandises. La maintenance proactive est un processus important pour garantir un horaire fluide et fiable.
Avantages de la solution RFID
Les données sont saisies et transmises aux opérateurs ferroviaires ou aux détenteurs de véhicules responsables.
La numérisation et l'analyse en temps réel des données permettent une détection précoce des dommages et une attribution spécifique à chaque essieu pour déclencher des alarmes
Surveillance automatisée des trains et contrôle non discriminatoire du matériel roulant à l'aide de systèmes de surveillance des trains
Création de valeur ajoutée grâce à une identification fiable des véhicules à pleine vitesse, y compris l'automatisation des processus manuels, la surveillance de l'état spécifique des véhicules et la prévision de l'évolution de leur état afin d'optimiser leur maintenance
Les données permettent de prévoir l'évolution de l'état des véhicules. Cela permettrait de prévoir l'évolution de l'état et d'augmenter la disponibilité grâce à l'identification des véhicules.
Sécurité accrue, optimisation de l'état grâce à l'élimination des causes et à l'optimisation des coûts du cycle de vie
Attribution claire des mesures de la force de contact des roues à chaque roue grâce à l'identification des véhicules par RFID, ce qui facilite le suivi de l'évolution de l'état des roues
Surveillance de l'état des véhicules
Surveillance de l'infrastructure et des véhicules
La base des mesures d'assurance qualité souhaitées était initialement l'identification des véhicules via des transpondeurs RFID, qui permettaient d'attribuer les données à un véhicule jusqu'à l'essieu exact. C'est le seul moyen de suivre de manière fiable l'état des véhicules sur plusieurs systèmes de surveillance des trains et de détecter à un stade précoce les évolutions critiques.
La détection des essieux des véhicules était assurée par des contacts ferroviaires installés sur la voie. En reliant ces données aux données d'identification RFID, il a été possible de générer un événement commercial intuitif qui fournissait des informations sur l'état et les données individuelles des véhicules. Le résultat : une transparence en temps réel sur l'état des véhicules ferroviaires.
Contexte historique
En 2013, les CFF ont mis en place le premier site pilote pour l'installation de systèmes de surveillance des trains (ZKE). L'objectif de ce projet pilote était de prouver que les véhicules peuvent être identifiés avec précision jusqu'à l'essieu ou la roue, puis combinés avec les données de mesure des systèmes CCS dans les conditions d'exploitation ferroviaire données. Pour les tests d'infrastructure, un train de quatre véhicules a d'abord été équipé de balises RFID.
Parallèlement, une autre division des CFF, la division Voyageurs, a également installé un premier système dans une station de lavage. L'objectif était d'automatiser le processus de lavage. La facturation basée sur le programme de lavage sélectionné a déjà été automatisée. Ce projet pilote s'est donc déroulé simultanément dans deux divisions en 2013. Le processus de lavage et de nettoyage est encore aujourd'hui effectué à l'aide de la technologie RFID. Le système pilote était déjà en service en 2014.
Au cours des années suivantes, le système a été testé, perfectionné et soutenu financièrement en vue d'un déploiement à l'échelle nationale entre 2015 et 2018. Pendant cette période, tous les sites des CFF ont été équipés de la technologie RFID, accompagnée d'importants efforts de promotion visant à encourager les détenteurs de véhicules à participer aux tests.
Bien que la mise en œuvre technique du projet ait été achevée en 2018, des efforts continus sont déployés pour intégrer des sources de données supplémentaires et encourager davantage de propriétaires de véhicules à utiliser les données à des fins de maintenance. Ce processus itératif nécessite du temps pour que les utilisateurs développent leur confiance dans les données et comprennent pleinement leurs applications potentielles.
Matériel et logiciels
Matériel RFID installé
La technologie RFID passive est en train de s'imposer dans toute l'Europe comme solution d'identification des véhicules, conformément à la norme GS1 « RFID in Rail » et à la norme ISO 18000-6C EPC Classe 1 Gen2. Les CFF ont décidé d'utiliser systématiquement la norme « RFID in Rail » et de mettre gratuitement à la disposition des détenteurs de véhicules certaines des données capturées. Déjà 60 % des véhicules circulant sur l'infrastructure des CFF sont équipés de balises RFID pour leur identification.
L'installation des lecteurs Kathrein a nécessité des modifications structurelles, qui ont été réalisées conjointement par ZKE et le fournisseur. Toutes les installations ZKE ont été équipées de lecteurs RFID. Cela représente environ 120 systèmes répartis sur 70 sites. En règle générale, il y a un site ZKE tous les 30 à 50 km. Chacun des quelque 70 sites comprend une à quatre voies, chacune étant équipée d'un lecteur.
Étiquettes et lecteurs RFID robustes
Des transpondeurs RFID passifs sont fixés aux véhicules, qui sont lus par des lecteurs RFID à des vitesses de transit pouvant atteindre 180 km/h. Les transpondeurs RFID des trains et les lecteurs RFID installés sur la voie ferrée doivent être particulièrement robustes afin de résister à toutes les conditions météorologiques. Cela est particulièrement important en hiver en Suisse, où les conditions météorologiques peuvent être extrêmes.
Le lecteur Kathrein ARU 3500 est spécialement conçu pour les environnements difficiles et est donc parfaitement adapté à ces conditions. Les coûts matériels ont été limités pour une application à voie unique grâce à l'antenne interne de l'ARU 3500. Pour une application à double voie, un lecteur Kathrein ARU 3500 supplémentaire a été connecté en tant qu'esclave. À l'aide des identifiants configurés (maître et esclave) sur le lecteur principal, chaque acquisition peut alors être attribuée à la voie correspondante.
Les véhicules ferroviaires sont marqués d'une étiquette RFID conforme à la norme DIN EN17230. Les lecteurs utilisés sont équipés d'une antenne grand angle de 65° et utilisent l'unité UHF-RF avec une bande passante de 865-868 MHz, avec une connectivité optimale via PoE+.
Acquisition de données à 200 km/h, sous la neige ou sous une pluie battante
Les exigences de lecture des transpondeurs RFID sur les véhicules comprenaient le numéro du véhicule. Les données de mesure ZKE sont enrichies de données cibles telles que les horaires, la formation et les informations de charge pour intervention et analyse. De plus, l'acquisition des données devait être fiable dans une plage de 5 km/h à 180 km/h.
Logiciel et visualisation des données
Le logiciel CrossTalk de Kathrein a été utilisé pour ce projet. Pour une visualisation conviviale, Kathrein Solutions a développé une application sur mesure pour les CFF afin d'afficher les données enregistrées sur les véhicules (présence, numéro du véhicule, essieux) sur différents terminaux. Cette visualisation représente chaque véhicule avec chacun de ses essieux et offre une vue d'ensemble immédiate et transparente de chaque véhicule ferroviaire enregistré.
La solution RFID
Capture et traitement intelligent des données
Une fois que les lecteurs RFID ont capturé les données, celles-ci sont transférées vers l'application spécialement développée pour les CFF via le logiciel CrossTalk de Kathrein. Chaque point de lecture transmet les données à trois serveurs : un serveur de production, un serveur de sauvegarde et un serveur de test. Le matériel RFID est surveillé de manière centralisée via un système interne des CFF, qui reçoit les données d'état du lecteur via l'agent CrossTalk de Kathrein et le serveur CrossTalk.
Kathrein CrossTalk permet également d'intégrer le matériel RFID dans le système principal des CFF. Le lecteur RFID Kathrein est rendu intelligent grâce à l'agent CrossTalk, de sorte qu'il peut fournir ses données d'état au système des CFF.
Données en temps réel pour la maintenance prédictive
Kathrein Solutions a équipé les 70 systèmes de surveillance des trains des CFF d'environ 120 lecteurs RFID afin d'assurer une surveillance complète de la sécurité. Ces systèmes de mesure et de détection sophistiqués enregistrent environ 11 000 trains par jour et effectuent en continu et de manière autonome diverses tâches de surveillance.
L'équipement des véhicules avec des étiquettes RFID est une condition préalable à la maintenance prédictive. L'analyse des données des véhicules telles que la température, la charge par essieu, les freins et les données de charge permet d'identifier les problèmes à un stade précoce. Plus de 40 millions d'essieux sont mesurés chaque année. Cela comprend environ 10 millions de mesures de véhicules.
La détection précoce améliore l'état des véhicules et réduit les dommages causés aux infrastructures et les interruptions de service. Les capteurs du réseau CFF surveillent des paramètres importants tels que la température des essieux et le fonctionnement des freins, et détectent les anomalies. L'analyse des données en temps réel permet d'intervenir de manière proactive afin de prévenir les risques et de garantir la sécurité.
