NI LabVIEW et NI LabWindows™/CVI participent au record du monde de vitesse sur rail

Author(s):
Philippe Kowalski - SNCF AEF-E2

Industry:
Energy/Power, Water/Wastewater, Transportation, Research

Products:
LabWindows/CVI, LabVIEW, CAN, Measurement Studio

The Challenge:
Rapatrier 160 mesures de température à bord du TGV utilisé pour le record du monde et faire en sorte que ces mesures soient visibles et accessibles en différents endroits du train.

The Solution:
Développer une application d’acquisition des mesures avec une architecture client/serveur à l’aide de LabVIEW et LabWindows/CVI de National Instruments.

Le mardi 3 avril 2007, la rame TGV V150 (pour 150 m/s soit 540 km/h) a battu son précédent record de 1990 en atteignant la vitesse de 574,8 km/h !
Ce nouveau record du monde de vitesse sur rail a été largement médiatisé et relayé un peu partout dans le monde.
LabVIEW et LabWindows/CVI étaient utilisés dans la rame le jour du record afin de mesurer 160 voies de température et d’ afficher les résultats via une interface homme-machine accessible en différents endroits du train.

Mise en oeuvre

Pendant le record et sa préparation, la rame TGV utilisée était soumise à des conditions “extrêmes”. Il était donc particulièrement important de contrôler tous les organes en mouvement qui n’étaient pas initialement prévus pour
rouler à cette vitesse.
Certaines mesures de température étaient critiques comme les mesures de température au niveau des boîtes d’essieux et au niveau des motoréducteurs (jeu d’engrenages pour transférer le mouvement rotationnel du moteur aux roues). Toutes ces mesures étaient rapatriées au sein du laboratoire embarqué dans le train, mais elles devaient aussi être accessibles facilement par les experts et les dirigeants présents à bord. Ils pouvaient ainsi surveiller que tout allait bien et prendre la décision de stopper l’essai, si, par exemple, des températures anormalement élevées étaient mesurées. Pour cela, la SNCF a confié à l' gence d’Essai Ferroviaire, située à Vitry-sur-Seine en région parisienne, la mission de :
• mesurer les températures au niveau des boîtes d’essieux, des motoréducteurs et des moteurs
• développer une interface homme-machine pour afficher les mesures de température, de façon visible, facilement compréhensible et accessible à différents endroits du train.

Pour ce faire, nous avons repris un système de mesure de température réalisé en 1995 qui avait déjà été utilisé pour différents essais. Ce système permettait de mesurer 80 voies Pt100 et de rapatrier les données via un bus FIP. Nous avons ajouté 80 voies de mesure supplémentaires, dont certaines provenaient de thermocouples. Ces données sont rapatriées par un bus
CAN et nous avons choisi LabVIEW comme interface homme-machine commune pour rapatrier ces 160 voies de température.
Nous avons aussi intégré, via la liaison RS-232, le signal provenant d’une centrale tachymétrique pour afficher la vitesse et le point kilométrique. Notre choix s’est porté sur une architecture client/serveur afin de pouvoir accéder aux données à partir de différents postes. On nous a demandé de réaliser une IHM client dynamique, où le client peut choisir les températures
qu’il souhaite afficher, et déplacer les contrôles sur la face-avant. Les clients ont été réalisés en LabWindows/CVI, ce qui nous a permis d’utiliser les contrôles dynamiques pour la gestion de l’IHM. Une liaison NI DataSocket a assuré la communication entre le serveur LabVIEW et les clients CVI.


Résultats

L’application a fait cohabiter deux systèmes de mesure de température (l’un par bus FIP, l’autre par bus CAN), a permis de visualiser les données en temps réel, dans le laboratoire et en différents points à bord de la rame, et d’enregistrer les données sur disque dur. Une analyse post-essai est réalisée pour corréler les informations de température et de vitesse.
Pour favoriser la visibilité et la compréhension, les mesures sont affichées sur deux écrans dans le laboratoire. La rame TGV est représentée en haut de l’IHM et les mesures sont affichées en dessous de la représentation de la rame, là où se trouvent physiquement les capteurs, ce qui en facilitait la compréhension.
Le développement de l’application a été fait en trois mois, et s’est bien passé. Nous avons apprécié la facilité de mise en oeuvre du DataSocket pour la communication client/serveur.
À noter qu’au sein de la rame V150, d’autres essais utilisaient les bibliothèques Measurement Studio pour Visual C++, pour mesurer les informations de mesures électriques comme la tension de la caténaire, le courant absorbé et des mesures sur le pantographe.
Pendant le record, les utilisateurs ont apprécié le fait de pouvoir visualiser les données de façon dynamique en différents points de la rame. Dans un proche avenir, le système va être utilisé pour d’autres essais et nous allons continuer à utiliser une architecture client/serveur.

Juin 2007

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Philippe Kowalski
SNCF AEF-E2
Agence d’Essai Ferroviaire 21, avenue du Président Allende
Vitry-sur-Seine 94407
FR
philippe.kowalski@sncf.fr

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