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Tous les moyens possibles pour rendre les trains plus sûrs et plus intelligents

2021

Voyager en train peut être fluide et sans incident - ou tout à fait misérable. Ce printemps, une série de déraillements et de retards causés par le vétusté du matériel à la Penn Station de New York ont ​​provoqué des déplacements dans la plaque tournante ferroviaire la plus achalandée en Amérique du Nord, aboutissant à un plan de réparations indispensables qui perturbera les horaires des navetteurs pendant des mois.

Nous sommes loin d'avoir éliminé ce type de nuisances liées au train, et le rail voyageurs aux États-Unis continue de se débattre avec les vieilles infrastructures et le manque de financement. Mais le chemin de fer est un moyen de transport assez sûr (plus que de conduire, et il existe plusieurs moyens d’améliorer les trains et les voies sur lesquelles ils circulent. Voici cinq technologies que nous utilisons pour rendre les trains plus rapides, plus sûrs et plus sûrs. plus efficace:

Contrôle de train positif

Cette technologie peut prévenir les accidents en arrêtant un train avant qu'il ne soit en difficulté. Un train équipé d'une commande de train positive utilise les signaux GPS, Wi-Fi et radio pour déterminer ses performances sur la voie, puis déterminer le moment où il devrait commencer à ralentir en fonction de facteurs tels que sa vitesse et son poids.

Donc, si un train roule trop vite ou si l’ingénieur ne tient pas compte du signal d’arrêt, un contrôle positif du train peut freiner avant que le train ne déraille ou ne heurte un autre train. Mais dans d'autres situations, comme si une voiture est coincée dans un prochain passage à niveau, cela pourrait ne pas être très utile. D'autres technologies sont en cours de conception pour repérer des personnes, des arbres et des voitures sur les voies et avertir un train, explique Devin Rouse, directrice de la division voyageurs du rail de la Federal Railroad Administration.

Le contrôle positif des trains devait initialement être généralisé d'ici la fin de 2015; Le Congrès a depuis repoussé cette échéance à la fin de 2018, bien que la technologie ait été adoptée dans certains domaines. Une des raisons pour lesquelles le contrôle positif des trains a été difficile à déployer est que les trains aux États-Unis empruntent fréquemment les voies des autres chemins de fer. "Ils devront être en mesure de parler ensemble, quelle que soit la voie ferrée, déclare Jessica Kahanek, attachée de presse de l'Association of American Railroads." S'il s'agit d'un train de fret de la BNSF, il devra réagir dans le même réseau que un train Amtrak le ferait. "

Cependant, une fois que le contrôle de train positif est installé sur un train, il peut être modifié pour effectuer quelques astuces supplémentaires. «L’industrie a beaucoup investi dans cette technologie, ce qui en fait un ordinateur capable de faire beaucoup plus que ce qu’elle fait actuellement», explique Rouse.

Actuellement, la plupart des chemins de fer et des métros utilisent la signalisation en bloc fixe, où la voie est divisée en différentes sections qui ne peuvent être traversées que par un train à la fois. "Cela pourrait être des milles et des milles ... où il ne pourrait y avoir qu'un seul train dans le bloc de signalisation, dit Rouse.

Idéalement, les trains utiliseraient un système de blocs mobiles, dans lequel une zone de sécurité est calculée autour du train réel. Ce tampon permettrait à un plus grand nombre de trains de se rapprocher les uns des autres, plus rapidement sans risquer une collision.

Avec un peu de planification, vous pouvez utiliser les "compétences" de PTC pour aider les trains à migrer vers des systèmes de blocs en déplacement. Par exemple, vous pouvez ajouter des capteurs à l'intérieur du train pour indiquer à l'ordinateur son poids exact. Il pourrait alors être moins compliqué de déterminer le temps qu'il faudrait pour ralentir ce train.

Zones froissées

En cas d'accident, le capot est conçu pour se froisser et absorber l'énergie nécessaire à la protection des passagers. Il a été plus difficile de comprendre comment concevoir des zones de déformation similaires pour les trains, explique Rouse. Il faut beaucoup d’essais pour s’assurer que vous avez conçu un véhicule qui «échoue» comme vous le souhaitez. Les wagons étant beaucoup plus gros que les automobiles, sacrifier quelques-uns pour les détruire coûte très vite très cher.

Et parce que les trains sont énormes et lourds, s’ils tombent en panne, il faut absorber plus d’énergie qu’une voiture n’en aurait besoin. «Vous parlez d'un tout autre monde en termes de ce que le matériau peut réellement faire», dit Rouse. “C'est une question beaucoup plus compliquée: comment cette structure va-t-elle se comporter? Ce n'est pas un joli petit ensemble compact de cadres comme une voiture. "

Ce n'est que récemment que nous avons eu des ordinateurs capables d'exécuter différents scénarios d'accident et de prédire comment un wagon réagirait, permettant ainsi aux ingénieurs de définir des zones de déformation pour les trains. La plupart des nouveaux trains sont équipés de cette fonctionnalité de sécurité, appelée gestion de l'énergie en cas de collision.

Bilans de santé

Ce ne sont pas seulement des erreurs humaines qui peuvent causer un accident, mais aussi des problèmes avec le train ou les voies sur lesquelles il roule. Heureusement, il existe des moyens de détecter ces défauts à un stade précoce.

Le Transportation Technology Center, Inc. de Pueblo, dans le Colorado, teste du matériel ferroviaire afin de déterminer comment l’améliorer ou à quel moment il faudra le modifier. Cela peut vouloir dire qu’il faut abuser des roues ou des wagons du laboratoire pour savoir quelle usure ils peuvent subir avant de commencer à tomber en panne, explique Kahanek. Une machine secoue les wagons pour imiter les vibrations d'un train en mouvement pendant des années.

Une autre technologie vérifie les trains et les voies déjà en service pour vérifier leur vieillissement. Des détecteurs en bordure de voie peuvent être installés le long des voies pour balayer les trains qui passent, à la recherche de problèmes tels que des roues fissurées. D'autres ingénieurs travaillent sur des capteurs pouvant être intégrés dans les trains. Au fur et à mesure que le train s'acquitte de ses tâches, ces capteurs vérifient si la voie se trouve en dessous.

Les failles qui peuvent se former entre les traverses - les poutres en bois qui supportent les rails de train - et les pierres concassées destinées à les maintenir en place sont l'un de ces défauts. Ces vides sont un peu comme des nids de poule; si on les laisse grandir, ils peuvent endommager la suspension d'un train, voire le faire dérailler. Des chercheurs de Siemens et de l’Université de Huddersfield, au Royaume-Uni, ont mis au point un moyen de détecter ces lacunes non désirées: leur capteur détecte les vides en lisant les changements subtils dans le mouvement d’un train qui le parcourt.

Normalement, ces types de problèmes sont découverts par des véhicules spéciaux qui sont périodiquement envoyés à la recherche de problèmes. Mais la nouvelle technologie est assez simple pour être installée sur des trains de passagers, de sorte qu'aucun tronçon de voie ne sera échappé à la veille. «Plutôt qu'un véhicule d'enregistrement sur piste le parcourrait peut-être une fois tous les quelques mois, les trains le suivraient plus régulièrement avec ce système», a déclaré Farouk Balouchi, chargé de recherche à l'Institut de recherche sur les chemins de fer de l'université.

Cette technologie pourrait être adaptée à d’autres utilisations, comme s’assurer que le train offre aux passagers une conduite suffisamment fluide. «Les véhicules sont supposés voyager… avec une certaine qualité de roulement et ce système peut détecter si ses performances sont insuffisantes», explique Balouchi.

Drones

Les chemins de fer ont également commencé à expérimenter avec des drones. Les drones peuvent s'avérer utiles en inspectant des zones difficiles à atteindre pour les humains, telles que les ponts. "Ces drones peuvent voler en dessous sans avoir à atteler un ouvrier, explique Kahanek. Les drones pourraient également fonctionner par temps désagréable ou dangereux, comme le froid hivernal qui peut provoquer la fissuration des rails en acier.

Mais ils peuvent aussi aider les chemins de fer à décider comment réagir en cas d'urgence. En 2015, BNSF Railway a piloté des drones sur des tronçons de chemin de fer touchés par les inondations au Texas et en Oklahoma, et les a neutralisés dans les zones endommagées inaccessibles à pied.

Et lorsqu’un train tombe en panne, les drones peuvent s’assurer que les premiers intervenants sachent quel type de chaleur, de produits chimiques ou d’autres risques ils rencontrent. «Ils peuvent transporter ces [paquets] et les déposer et obtenir des lectures de capteurs sans que quelqu'un ait à enfiler la combinaison anti-matières, à entrer, à la laisser tomber et à en sortir», explique Kahanek.

Voie Ferree a haute vitesse

En ce qui concerne le train à grande vitesse, les États-Unis sont loin derrière les autres pays. Les trains Acela Express d'Amtrak, qui desservent des villes situées entre Washington, DC et Boston, peuvent circuler à une vitesse maximale de 150 km / heure - mais certaines zones de la voie ne peuvent gérer que des vitesses allant jusqu'à 25 km / heure.

Néanmoins, il existe des raisons d’espérer un transit plus rapide. La Californie envisage d'installer un système de train à grande vitesse qui ferait sonner les trains entre San Francisco et Los Angeles à une vitesse supérieure à 200 milles à l'heure, bien que les progrès aient été lents. Le Texas envisage également le train à grande vitesse. Les passagers du Hyperloop proposé par Elon Musk parcourraient plus de 700 km / h. Des propositions d'installation de trains maglev dans le nord-est sont également à l'étude.

Et il y a d'autres vertus en plus de la vitesse. Le Japon est réputé pour ses trains à grande vitesse, mais ce n’est en fait pas la seule raison pour laquelle ses lignes de train Shinkansen prisées - connues pour leurs départs fréquents et rapides - s’écoulent sans encombre. "Ils ont un système informatique qui est vraiment le cerveau derrière cette opération, qui en fait beaucoup plus que ce que nous sommes habitués à faire confiance à la technologie pour le faire ici aux États-Unis, dit Rouse. En coulisse, il jongle avec de nombreuses tâches, de la planification et de la répartition des trains à l'identification des équipes et des trains disponibles et au réacheminement des trains pour éviter les retards.

«Il y a très peu de systèmes, voire aucun, que je sache aux États-Unis, qui relient toutes ces choses en ce qui concerne le trafic ferroviaire comme le font les systèmes japonais», déclare Rouse . Il serait plus compliqué de déployer ce type de technologie sur les lignes ferroviaires existantes aux États-Unis. À l'instar du contrôle positif des trains, il devrait s'attaquer à différents chemins de fer partageant les mêmes voies.

«Ça complique un peu les choses, mais vous pouvez trouver un moyen de le faire», dit Rouse.

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