Contrôles embarqués d’installations ferroviaires avec LabVIEW et une architecture multicœur

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"La richesse et l’ergonomie des fonctionnalités de LabVIEW autorisent la mise en œuvre d’architectures complexes et performantes "

- Véronique NEWLAND, NEW VISION Technologies

The Challenge:
Mesurer la géométrie et l’usure de la caténaire et détecter les objets parasites sans perturber le trafic du Réseau Express Régional (RER) de la RATP.

The Solution:
Deux caméras linéaires mesurent par stéréovision l’usure et la position des fils de contact. Simultanément, des capteurs à balayage LASER détectent la présence d’éventuels objets parasites

Author(s):
Véronique NEWLAND - NEW VISION Technologies

Sécurité ferroviaire et disponibilité des équipements sont les maîtres mots pour les agents du département des équipements et systèmes du transport de la RATP. Ce département regroupe l’ensemble des disciplines du transport ferroviaire : voie, ingénierie des systèmes ferroviaires, système de conduite du transport, ingénierie des infrastructures ferroviaires, alimentation en énergie et caténaire.

Sur le terrain, l’unité Caténaires assure la maintenance de la ligne aérienne de contact de 350 kilomètres de lignes du RER, de plus de 75 kilomètres de lignes tramway.

Ces dernières années, l’unité Caténaires a modernisé ses moyens de production, en se dotant de nouveaux engins. Son potentiel humain, ses compétences et son savoir-faire sont ses atouts majeurs.

Dans le cadre de son activité ferroviaire, NEW VISION Technologies a développé pour la RATP une solution autorisant la maintenance préventive et régulière des installations.

Des mesures 3D à 80 km/h tous les 50 mm

Le système embarqué sur un train circulant à 80 km/h ausculte la caténaire et son environnement. Cette vitesse permet de s’insérer dans le trafic des réseaux RER.

Deux caméras linéaires de 2000 pixels permettent chacune de réaliser la mesure d’usure et de position de la caténaire par le procédé de stéréovision. La fréquence d’acquisition est de 1,3 kHz à la vitesse maximale avec une précision de la mesure de +/- 0,1 mm sur l’usure,

+/- 10 mm sur la hauteur et +/- 1 mm sur la position.

En complément, trois scanners à balayage LASER scrutent le gabarit de la caténaire afin de détecter et de localiser d’éventuels objets parasites.

Les mesures devant être fournies dans le référentiel de la RATP (axe du plan de roulement), deux profilomètres à triangulation LASER permettent la mesure des mouvements de caisse par rapport au référentiel.

En combinaison avec les mesures, une caméra numérique couleur permet d’enregistrer le contexte du contrôle.

Tout le potentiel des processeurs multicœurs exploité par LabVIEW

Le défi de cette application est de prendre en compte la diversité des capteurs en respectant les contraintes de performances. LabVIEW permet

grâce à son environnement de développement intégré et sa gestion multicœur de relever ce défi.

La gestion automatisée multitâche de LabVIEW permet d’assurer une cadence de contrôle élevée sur l’unité d’acquisition équipée d’un processeur à quatre cœurs. Les tâches suivantes sont automatiquement parallélisées par LabVIEW :

•         l’acquisition des images

•         la gestion des capteurs de gabarit

•         la gestion des capteurs de mise en référence

•         les traitements associés.

Synchroniser l’ensemble des mesures par l’avance du train permet de localiser chaque mesure et de suivre leur  évolution d’un enregistrement à l’autre. Un capteur doppler fournit un signal d’avance tous les 4 mm à la carte compteur NI PCI-6602, qui assure cette synchronisation. Les fonctions du driver NI-DAQmx autorisent la gestion souple d’horloges multiples synchronisées avec le déplacement du train.

La carte NI-PCI1430, synchronisée via le bus RTSI, autorise l’acquisition simultanée des images caméras avec une très faible charge CPU.

Ces images sont analysées à l’aide des fonctions avancées de la bibliothèque de traitement Vision Development Module. Cette analyse reconstitue par stéréovision une cartographie tridimensionnelle des installations.

La richesse et l’ergonomie des fonctionnalités de LabVIEW autorisent la mise en œuvre d’architectures (boucles cadencées, structures événements,…) complexes et performantes.

L’ouverture de LabVIEW permet la gestion de  différents protocoles d’acquisition/communication : protocoles propriétaires TCP/IP, CameraLink, GigE Vision et E/S numériques.

Pour éviter les opérations de maintenance systématiques

Une interruption de trafic a un impact financier pour la RATP et des conséquences sur la sécurité des voyageurs. La fréquence mensuelle des contrôles donne une meilleure connaissance de l’état réel des infrastructures du réseau. Ces mesures précises évitent des opérations de maintenance systématiques basées sur des données théoriques et signale des anomalies prématurées (usure anormale et mauvais positionnement).

La détection d’objets parasites autour de la caténaire prévient l’endommagement des pantographes et évite une dégradation en chaîne des installations.

La RATP prévoit d’étendre l’utilisation de ce système au réseau tramway.

Les transports en commun répondent à l’exigence du développement durable en limitant la production de CO2 et en évitant le gaspillage d’énergie. Le développement de cette alternative aux transports individuels passe par la fiabilité du service proposé.

Décembre 2008

Author Information:
Véronique NEWLAND
NEW VISION Technologies
18, rue Albert Einstein
Champs-sur-Marne 77420
France
Tel: +33 (0)1 60 17 46 73
contact@new-vision-tech.com

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