Comment un scanner 3D portable peut contribuer à prévenir les déraillements de trains

C’est par une nuit d’été californienne qu’un train de la Southern Pacific Transportation Company qui négociait un virage serré dérailla, faisant plonger un moteur et sept wagons-citernes par-dessus un tréteau.

Un des wagons-citernes se retourna au milieu du fleuve Sacramento, dans lequel il se mit à déverser du métham sodium, un pesticide hautement toxique et soluble dans l’eau.

Il fallut attendre six heures avant que des spécialistes des matières dangereuses arrivent sur le lieu de l’accident et six heures supplémentaires pour déterminer que les 72 000 litres de l’insecticide sulfureux avaient déjà contaminé l’eau jusque-là cristalline du fleuve, tuant d'innombrables saumons, truites et toute autre vie marine, jusqu’aux algues.

Dans les heures et les jours qui suivirent, des centaines de riverains furent conduits en urgence à l’hôpital en raison d’affections cutanées, oculaires et respiratoires, la substance verte toxique étant descendue jusqu’au lac Shasta.

Les conséquences furent graves : outre le désastre environnemental immédiat, l’accident provoqua des dommages dont le coût se chiffra à plusieurs millions de dollars et des pertes inestimables pour le tourisme local sur une période de plusieurs années.

Déraillements de trains : une menace mondiale

Chaque année, des milliers de déraillements de trains se produisent aux quatre coins du monde. Si la plupart ne s’accompagnent d’aucun décès ni de destruction environnementale, les répercussions de tout dommage à la propriété ou aux infrastructures ainsi que les perturbations du trafic ferroviaire peuvent se faire sentir encore des décennies plus tard au sein d'une société de chemins de fer.

La grande majorité des déraillements sont causées par des défaillances telles qu’une rupture de rail. D’autres causes peuvent être un désalignement de la voie, une rupture d’essieu, un défaut d’aiguillage, etc. Dans beaucoup de pays, des réglementations gouvernementales exigent des inspections en personne de chaque tronçon de voie ferrée tous les trimestres, voire tous les mois.

Les plus de 250 000 kilomètres de voies ferrées que comptent les États-Unis rendent le travail des inspecteurs ferroviaires on ne peut plus colossal dans le pays.

Nombres de sociétés de chemins de fer ont mis au point des solutions d’inspection ultrasoniques automatisées qui permettent de détecter très rapidement ruptures de rails et autres anomalies. Ces méthodes se révèlent excellentes lorsque des milliers de kilomètres de voies doivent être inspectés régulièrement.

Des inspections ferroviaires à grande vitesse aux inspections en personne

Lorsqu’un tronçon de voie suspect est découvert, un inspecteur ferroviaire peut être dépêché sur place pour une inspection visuelle minutieuse.

En un seul service, un inspecteur ne peut toutefois visiter et examiner efficacement qu'un pourcentage limité de voies. Qui plus est, lorsque des défauts sont présents à la surface, leur détection dépend de leur visibilité.

Souvent, de minuscules fissures, une usure du métal ainsi des changements de dimensions ou de position peuvent passer inaperçus et atteindre le point de rupture avant l’inspection suivante.

Dispositif de fixation des rails dont la rupture peut provoquer un déraillement

Par ailleurs, les inspections visuelles peuvent poser des difficultés sur le plan de la documentation car chaque inspecteur décide subjectivement si un composant de rail ou un tronçon de voie doit être vérifié.

Dans la négative, aucune mesure quantifiable ne sera disponible, d'où la présence de lacunes potentiellement risquées dans les registres d'inspection.

Tronçon de voie ferrée endommagé

Quand le scan 3D entre en scène

Pour cette raison, les inspecteurs ferroviaires sont de plus en plus nombreux à se tourner vers les scanners 3D portables professionnels, qui comblent les lacunes de manière rentable et opportune.

Beaucoup hésitent néanmoins car ils pensent devoir transporter, en plus du scanner, un ordinateur portable ainsi qu'une batterie et des câbles.

Dans le sillage des spécialistes du contrôle qualité, les inspecteurs ferroviaires sont en train de découvrir Artec Leo, l’ajout idéal à leur boîte à outils d'inspection visuelle. À l'instar des systèmes d'inspection ferroviaire ultrasoniques, Leo est une solution de test non destructive.

Artec Leo : un scanner 3D à nul autre pareil

Mais à la différence des systèmes d'inspection ferroviaire ultrasoniques et ultrarapides ainsi que d’autres scanners 3D, Leo est 100 % sans fil et portable. Il est en outre doté de sa propre batterie intégrée et d'un écran tactile, ce qui vous permet de numériser n'importe quel tronçon de voie suspect en quelques secondes avec un niveau de précision submillimétrique.

Après avoir constaté une hausse de la demande émanant des spécialistes de l'inspection ferroviaire, l’Ambassadeur Artec GoMeasure3D a décidé de mettre Leo à l’épreuve et de voir comment ce scanner 3D inégalé s’acquitterait de la tâche.

Art Pekun, spécialiste du scan 3D de GoMeasure3D, scanne un tronçon de rail avec Artec Leo

Couplée au logiciel Artec Studio, la capacité de Leo à produire rapidement des rapports d'inspection définitifs et détaillés le rend d’autant plus précieux pour les vérifications et la conformité.

Combiné avec Artec Cloud, il permet à un inspecteur ferroviaire de scanner en continu tout ce qui va des rails à l’aiguillage, en passant par les essieux, et de téléverser ces scans sur le Cloud pour les traiter et les partager avec ses collègues.

Par exemple, après avoir numérisé un tronçon de voie pour l’inspection, vous pouvez poursuivre en scannant les attaches, joints, barres d’écartement, etc. tandis qu’un ingénieur ou un autre inspecteur effectue au bureau les inspections de mappage des distances de surface sur les rails que vous venez de scanner.

Examen sur l’écran tactile de Leo d'un tronçon de rail scanné

Les scans de Leo peuvent être comparés avec des modèles CAO de référence pour vérifier si les rails ou toute autre pièce respectent les tolérances acceptables.

Des cartes de chaleur visuelles simples à lire vous montrent en un coup d'œil toutes les variations submillimétriques avec le modèle de référence. Grâce à Leo et à Artec Studio, vous pouvez même créer votre propre jeu de modèles CAO de référence en utilisant la fonctionnalité scan vers CAO du logiciel.

Suivi des changements dans le temps avec Leo

En utilisant Leo pour documenter complètement toutes les géométries de surface de n’importe quel tronçon de voie ainsi que toutes sortes de composants de rail, les inspecteurs ferroviaires peuvent facilement effectuer des analyses des changements dans le temps, ce que les constructeurs aéronautiques font lorsqu’ils testent les performances structurelles à long terme des ailes et du fuselage.

Comparaison par mappage des distances de surface dans Artec Studio de deux scans des mêmes rails, l’un effectué par un froid matin d’hiver et l’autre par une chaude journée d’été

Ce genre d’analyses permet non seulement de déterminer si les tolérances ont été dépassées ou sont sur le point de l’être mais aussi de savoir si la cause pourrait être ailleurs.

Par exemple, si l’écartement (largeur) des voies commence à dépasser les tolérances acceptables sur une période de plusieurs mois, cela pourrait être dû à une profondeur insuffisante ou à une évacuation du ballast sous-jacent.

Le mappage des distances de surface d’Artec Studio montre des variations entre les sections de rails

Pour les utilisateurs exigeant une puissance « scan vers inspection » et une flexibilité encore plus élevées, le logiciel Artec Studio offre une intégration harmonieuse avec la solution de pointe Geomagic Control X.

En un seul clic, vous recevrez des rapports d'inspection complets sur un scan ou plusieurs dizaines de scans, tous générés en arrière-plan et prêts à être partagés avec vos collègues, vos supérieurs, des compagnies d’assurances, etc.

Comparaison par Geomagic Control X des données de scan de Leo avec un modèle CAO de référence, permettant des mesures GD&T telles que la planéité, le profil de la surface, l’angularité par rapport à la CAO et le parallélisme

Lorsqu'un désastre se produit : comment Leo aide à reconstituer les accidents ferroviaires

Dans le cas où un déraillement ou tout autre accident ferroviaire se produirait sur une ligne de chemin de fer, les spécialistes ferroviaires et les enquêteurs peuvent compter sur Leo. Chaque section de voie rompue, attache ou ballast écrasé sur la scène de l’accident peut être scanné en une poignée de minutes.

Lorsque vous scannez ces objets, y compris des wagons détruits, avec Leo, les modèles 3D obtenus peuvent être utilisés par les personnes en charge de la reconstitution de l’accident et les enquêteurs pour documenter et analyser tout point du déraillement et de l'impact ainsi que les déformations. Ils reçoivent ainsi des informations cruciales pour reconstituer chaque phase de l’accident, de la première à la dernière.

Déraillement d'un train en Thaïlande ayant causé des dommages considérables aux voies, au ballast et aux wagons

Combiner Leo avec d’autres scanners 3D

Pour scanner de très grands ou de très petits objets, vous pouvez aussi compter sur Artec Ray II et Artec Space Spider, deux scanners 3D utilisés pour les inspections, la criminalistique et tout un tas d’autres secteurs depuis de nombreuses années.

Grâce à Ray II, vous pouvez numériser de grands objets (tels des wagons), voire des scènes entières à une distance maximale de 130 mètres et avec un niveau de précision très élevé. Space Spider excelle dans le scan de petits objets, notamment de minuscules marques d’outils métalliques sur du métal sur les scènes d’accident, des fissures infimes, des fractures submillimétriques, etc.

Le logiciel Artec Studio vous laisse facilement combiner les scans de Leo, Ray II et Space Spider en un ou plusieurs modèles 3D hautement précis de petits ou grands tronçons, rails ou composants, voire des scènes d’accident entières, y compris les wagons endommagés ou intacts, le paysage alentour et tout ce qui se trouve à l’intérieur.

À partir de là, vous pouvez produire des rapports d'inspection, créer des schémas au millimètre près et des sections transversales de rails, composants, wagons et bien plus.

Le scan 3D pour la rétro-ingénierie en interne de composants ferroviaires introuvables

Les sociétés de chemins de fer peuvent encore davantage rentabiliser leur Leo ou leurs autres scanners Artec 3D en s’en servant pour la rétro-ingénierie de pièces et de machines introuvables. Depuis leur commercialisation il y a plusieurs décennies, des milliers de composants ont en effet cessé d’être produits.

Un candidat bienvenu pour la rétro-ingénierie : un ancien couplage de tram

Souvent, lorsqu’une soupape ou un engrenage essentiel, ou encore un assemblage aussi complexe qu’une boîte de vitesse, sont introuvables sur le marché, la recommandation la plus fréquente, quoique coûteuse, est de remplacer la machine entière par une nouvelle.

Or grâce à Leo (ou à un autre scanner Artec 3D en fonction de la taille de ce que vous scannez), vous pouvez numériser ces objets introuvables en quelques minutes puis les recréer, d’abord dans la CAO, puis dans le monde réel, que ce soit en recourant au fraisage CNC, à l’impression 3D, au moulage ou à une autre méthode.

Conclusion

Pour l’inspection ferroviaire 3D et bien d’autres tâches, Leo et les autres scanners de la famille de scanners 3D professionnels Artec 3D peuvent facilement élargir l’horizon des possibilités en matière d’inspection et de rétro-ingénierie pour vous et votre entreprise, et ce pour de nombreuses années à venir.