Surveillance des éboulements avec une clôture optique LIDAR

Introduction

Les obstacles sur la voie ferrée sont une préoccupation majeure pour les exploitants ferroviaires en ce qui concerne le risque potentiel d’accidents, les longs retards et les coûts. La détection des obstacles dans les endroits éloignés est un défi que L.B. Foster s’attaque aux États-Unis avec l’application de technologies lumineuses innovantes et la surveillance de l’état à distance.

Exigence

Dans le monde du transport de marchandises de classe un, tout retard, aussi minime soit-il, a un effet d’entraînement sur la rentabilité d’un chargement de train spécifique ainsi que sur le retard des trains suivants. L’un des problèmes auxquels les trains sont confrontés est la chute de roches bloquant les lignes de chemin de fer, et c’est particulièrement probable là où la ligne de train traverse des coupes de roches abruptes et des zones montagneuses sujettes à des objets importants qui se détachent de la paroi rocheuse. Les moyens conventionnels de détecter ces événements se faitnt par l’intermédiaire de clôtures métalliques physiques ; lorsqu’une roche brise le fil, un signal est envoyé aux ingénieurs d’entretien locaux qui doivent ensuite se rendre sur place pour établir ce qui est arrivé à la roche. Le train de marchandises doit circuler à une vitesse restreinte de 20 mi/h en attendant l’enquête. Si un rocher ou un éboulement a bloqué une ligne, les retards peuvent être importants. Cependant, la société de fret de classe Un BNSF a demandé à L.B. Foster d’innover dans l’utilisation de la technologie active de détection et de télémétrie par ondes lumineuses (LIDAR) pour détecter non seulement qu’une roche est tombée, mais aussi si elle reste un obstacle sur la voie, quelle est sa taille et dans quelle zone se trouve la zone susceptible d’être éboulement.

Exigences

La liste suivante met en évidence les exigences de BNSF :

• Une clôture LIDAR doit être installée le long de la voie susceptible d’être éboulement, avec un nombre minimum de têtes LIDAR offrant une couverture redondante de la voie lidar adjacente

• La clôture LIDAR doit détecter un objet de 12 pouces de diamètre ou plus lorsqu’elle se produit dans les rails ou qu’elle est encrassé sur la voie.

• Aucune alarme n’a été faite pour le passage d’un train

• Interfaçage discret pour une utilisation avec les processeurs de détection BNSF existants

• Sécurité intégrée (sortie d’alarme pour l’état de l’unité)

• Détecter sur une voie rectiligne et courbe

• Distinguer les rochers et les rochers des glissements de terrain

Notre solution

L.B. Foster est un fournisseur établi de systèmes de détection LIDAR pour les applications de passages à niveau en Europe. Notre centre de technologie basé à Nottingham a immédiatement relevé le défi de faire évoluer notre produit de passage à niveau 2 LIDAR en une clôture LIDAR à plusieurs têtes qui peut accueillir de longs tronçons de voies sensibles aux éboulements.

Le site choisi pour une clôture LIDAR d’essai se trouvait sur la piste de Washington de BNSF le long des rives du fleuve Columbia. La zone connue sous le nom de Fallbridge possède 600 pieds (185 mètres) de roche de schiste fracturante dans près des falaises verticales adjacentes à la voie.

Détails de la solution

À l’aide de têtes LIDAR 10 éteintes montées sur la clôture en fil de rupture existante, le système est prévu pour un essai d’un an afin de vérifier les avantages supplémentaires du LIDAR par rapport à la clôture en fil de rupture. Le système entièrement installé et mis en service est représenté sur la photo suivante (à droite). Chaque LIDAR dans l’illustration ci-dessous couvre non seulement sa propre zone de voie, mais aussi ses LIDARs voisins, par conséquent, nous avons une double redondance dans la conception pour détecter toujours si un obstacle se trouve sur la piste même si une tête LIDAR tombe en panne.

Pendant que le train est en transit dans la zone de détection, les fenêtres optiques LIDAR sont fermées pour empêcher la détection du train et aussi pour les protéger de la saleté et des pierres glissées du passage du train.
Les trains ne seraient jamais soumis à une vitesse restreinte avec ce système que s’il y avait un obstacle stationnaire de plus de 12 pouces de taille dimensionnelle sur la voie. Le système tel qu’il est mis à l’essai repose sur une simple détection d’obstacles dans la zone d’intérêt définie pour chaque tête LIDAR ; cette zone d’intérêt peut être modifiée en fonction de la disposition de la voie, de la configuration et du nombre de lignes de voie parallèles.

La longueur de la zone surveillée n’est pas limitée et des LIDARs peuvent être installés pour surveiller les sections de la voie de quelques dizaines de pieds à plus de quelques milles de longueur. Un autre avantage du système d’éboulement de L.B. Foster est qu’il est facilement extensible pour fournir à la fois une détection d’objets transitoires (animaux, intrus et autres événements tels que de fortes chutes de neige) et une discrimination contre un obstacle réel. Il sera également en fin de compte capable d’interfaçage direct aux systèmes de signalisation via une approbation appropriée du niveau de sécurité SIL. L.B. Foster conçoit actuellement des détecteurs d’obstacles aux passages à niveau au niveau SIL3 en Europe.

Avantages

Avec la clôture conventionnelle en treillis métallique, on ne sait pas si la roche qui a brisé la clôture bloque maintenant la voie. Avec le système LIDAR, la position et la largeur précises de la roche obstruante peuvent être renvoyées à une salle de commande centrale (sous réserve de la connectivité des données), ou autrement via une simple sortie de relais pour envoyer un signal d’alarme d’une tête particulière aux ingénieurs d’entretien d’alerte.

Bien sûr, la taille de l’objet peut être déterminée dans les deux cas en cas de têtes LIDAR multiples détectant des obstructions ; la détection de glissements de terrain ou de grandes chutes de roches est simplement une question de voir combien de zones de détection pour le réseau de têtes LIDAR sont alarmées à la fois.

Les avantages évidents de savoir qu’un rocher est réellement resté sur la piste sont énormes ; un ingénieur de site n’a plus automatiquement à se rendre sur le site, alors qu’un train roule à une vitesse limitée en n’ayant à voyager qu’à 20 mph sur cette étape de son voyage. Même si la clôture LIDAR a vu une roche tomber et avoir persé la voie, les trains peuvent circuler à basse vitesse si la roche n’est plus sur la voie elle-même, simplement pour s’assurer qu’aucun dommage défavorable au rail n’a été subi.

En résumé, le système LIDAR fournit une méthode de détection des obstacles sur la voie elle-même et permet une décision d’urgence requise pour envoyer un ingénieur sur un site parfois assez éloigné. Les trains sont retardés au signal alors que cela retarde à la fois leurs expéditions et celles des trains suivants, ce qui entraîne des coûts en cours de route. Le système LIDAR Rockfall optimise à la fois la détection des obstacles dangereux sur la voie ainsi que le débit des trains lors de leur voyage à travers un territoire sujet aux éboulements.

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