NeuRAIL: COGI, Contrôle Optique du Joint Isolant

L'application COGI ajoute à NeuRAIL la capacité de surveiller en permanence et en temps réel le déplacement longitudinal relatif des deux rails éclissés, dans le but principal de détecter à un stade précoce les dommages naissants ou avérés du joint isolant collé. En pratique, il permet de mesurer à distance, en continu, en temps réel et avec des échelles de résolution micrométriques les déformations qui, au fil du temps, affectent les Joints Isolants Collés - en particulier, l'ovalisation des trous des éclisses sous l'action cyclique des charges dynamiques et des excursions de température et la dislocation du joint qui en découle - permettant ainsi une identification et une intervention rapides en présence de déformations anormales et de désalignements qui sont souvent la cause d'accidents ferroviaires.

La mesure continue et à haute fréquence permet une analyse prédictive basée sur :

• le comptage du nombre d'essieux qui passent pendant la durée de vie du joint
• les données provenant de la surveillance continue de l'environnement
• les paramètres statistiques nécessaires à la mise en œuvre des modèles disponibles

Approfondissements : Comment fonctionne le Cogi

Le COGI est un dispositif optique passif qui ne nécessite aucune alimentation électrique et qui, équipé de systèmes d'ancrage magnétique, peut être rapidement fixé à tout type de rail. Via deux connecteurs plug-and-play, il est relié à un cadre de diagnostic spécialement développé qui, à partir d'un serveur distant ou dans le cloud, permet de surveiller en permanence l'ouverture de l’éclissage, à une fréquence de l'ordre du kHz et avec une résolution de l'ordre du micron. De cette manière, le COGI permet de détecter non seulement la dislocation au sens classique, mais aussi tous les mouvements et micro-mouvements des joints isolants.

Le cœur du COGI, sa partie sensible, est constitué d'un filament de fibre optique équipé d'un réseau de Bragg spécialement préparé par Diamond SA qui transforme le filament de fibre en un transducteur opto-mécanique de précision. Outre le capteur, la même entreprise fabrique les câbles de connexion à l'aide de connecteurs à faible perte conçus pour résister aux environnements difficiles et maintenir un niveau de protection élevé. La déformation mécanique longitudinale en traction/compression à laquelle est soumise la fibre optique induit une modification géométrique du réseau qui, à son tour, provoque un changement de la longueur d'onde de la lumière réfléchie. De cette manière, le logiciel de diagnostic peut déduire de manière précise et reproductible la déformation subie par la fibre, la comparer aux modifications normalement induites par la variation de la température, et détecter le dépassement du niveau de normalité.

Les phases de validation sur le terrain

Conçu selon les spécifications techniques et fonctionnelles de RFI, testé et certifié dans le Laboratoire COGI, il a été vérifié et validé sur le terrain pendant des mois par des organismes de certification accrédités.

En particulier, Ferrovie Emilia Romagna a promu l'installation de COGI et l'exécution de tests de validation sur le terrain à la gare de Crespellano, sur la ligne Casalecchio-Vignola (km 12+579) où sept joints isolants collés contrôlés avec COGI ont été identifiés. Pendant trois mois, un logiciel spécialement développé a collecté les données transmises par le COGI pendant que, en parallèle, les activités d'inspection visuelle périodique menées par le personnel de FER se poursuivaient. Un instrument avec une fréquence d'échantillonnage de 1 kHz et une résolution en longueur d'onde de 8 pm, correspondant à une résolution spatiale minimale d'environ 10 microns, a été choisi pour l'expérimentation.

Deux stress-tests particuliers ont été réalisés en même temps pour tester la compatibilité et la façon dont le COGI réagit et, pour ainsi dire, « discerne » le passage non seulement des trains mais aussi des véhicules ferroviaires chargés de l'entretien des voies et du ballast : dans ce cas également, le capteur COGI a continué à lire la déformation du joint pendant et après les opérations de bourrage sans subir de dommages, d'interruptions ou de déplacements susceptibles de dépasser les seuils d'alarme.