Brevet FR3142554A1 — publié le 20240531

DISPOSITIF D’INSPECTION DE PROFILÉ TEL QUE DES CÂBLES DE CONTACT FERROVIAIRE, PROCÉDÉ D’INSPECTION ASSOCIÉ L’invention concerne un dispositif (10) d’inspection de profilé (100) métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier d’inspection de câble ferroviaire de type fil de contact (ou fil rainuré) caténaire, configuré pour l’inspection d’une portion (102) de surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale. Le dispositif (10) d’inspection est caractérisé en ce qu’il comprend une sonde (12) à courants de Foucault configurée pour générer un champ magnétique susceptible de générer des courants induits dans le profilé (100) métallique et de mesurer le champ magnétique généré par les courants induits, des moyens de maintien d’un entrefer entre la sonde (12) à courants de Foucaults et la portion (102) de surface à inspecter, et des moyens (16a, 16b) de guidage configurés pour guider le dispositif d’inspection lors d’un déplacement longitudinal de celui-ci le long du profilé (100) métallique. L’invention concerne également un procédé d’inspection utilisant un tel dispositif (10) d’inspection. Figure pour l’abrégé : figure 1 DISPOSITIF D’INSPECTION DE PROFILÉ TEL QUE DES FILS DE CONTACT FERROVIAIRE, PROCÉDÉ D’INSPECTION ASSOCIÉ Domaine technique de l’invention L’invention concerne un dispositif d’inspection de profilé métalliques. En particulier, l’invention concerne un dispositif d’inspection particulièrement adapté pour l’inspection de conducteurs, en particulier de fils de contact caténaire présentant une surface de contact particulièrement sujette à des dégradations, et dont le contrôle ne peut pas être réalisé par un dispositif encerclant le fil du fait de la présence de moyens d’attaches. Arrière-plan technologique Différents câbles sont utilisés dans le domaine ferroviaire pour répondre à différentes fonctionnalités, en particulier des câbles porteurs permettant le soutien d’autres câbles et des fils de contact permettant la transmission d’énergie électrique à un véhicule ferroviaire disposant d’un pantographe en contact avec un ou plusieurs fils de contact. Le contact du pantographe avec le fil de contact, au niveau d’une surface de contact, peut entraîner la formation de dégradations de fatigue dues au service ferroviaire. Une inspection régulière de ces dégradations est nécessaire pour des raisons de performances et/ou de sécurité. Plus généralement, dans d’autres domaines techniques, des profilés métalliques peuvent être soumis à dégradation et doivent être inspectés régulièrement pour des raisons de performances et/ou de sécurité. Les techniques actuelles d’inspection sont généralement visuelles et effectuées par des opérateurs humains, et sont affectés par l’acuité visuelle de l’opérateur ainsi que de l’éclairage disponible et de son orientation. En particulier, la plupart des inspections s’effectuent en extérieur ou dans des tunnels car directement sur le câble en fonctionnement, ce qui entraîne des différences importantes d’éclairage en fonction de l’horaire, des conditions météorologiques, de la saison, etc. La précision de l’inspection est en outre fortement liée au savoir-faire de l’opérateur humain et de la transmission de ce savoir-faire. Les inventeurs ont cherché une solution pour permettre d’améliorer l’inspection des profilés métalliques tels que les câbles ferroviaires, en particulier les fils de contact comprenant une surface de contact, en fournissant une solution d’assistance à cette inspection. Objectifs de l’invention L’invention vise à fournir un dispositif d’inspection et un procédé d’inspection de profilés métalliques, en particulier de câble ferroviaire. L’invention vise en particulier à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un dispositif d’inspection permettant de fournir une information précise sur les éventuelles dégradations du profilé, notamment dues à la fissuration par fatigue, dans n’importe quelle condition d’éclairage, conditions météorologiques et horaire. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un dispositif d’inspection facilitant la détection de dégradations par un opérateur humain. Pour ce faire, l’invention concerne un dispositif d’inspection de profilé métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier d’inspection de câble ferroviaire, configuré pour l’inspection d’une portion de surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale, caractérisé en ce qu’il comprend : une sonde à courants de Foucault configurée pour générer un champ magnétique susceptible de générer des courants induits dans le profilé métallique et de mesurer le champ magnétique généré par les courants induits, des moyens de maintien d’un entrefer entre la sonde à courants de Foucaults et la portion de surface à inspecter, des moyens de guidage configurés pour guider le dispositif d’inspection lors d’un déplacement longitudinal de celui-ci le long du profilé métallique. Un dispositif selon l’invention permet donc de faciliter l’inspection des profilés grâce à l’utilisation d’une sonde à courants de Foucaults et l’association de cette sonde aux moyens de maintien de l’entrefer et aux moyens de guidage permettant de déplacer le dispositif d’inspection sur la portion de surface du profilé à inspecter. L’utilisation de la sonde à courants de Foucault permet l’inspection du profilé selon n’importe quelles conditions d’éclairage (luminosité, direction d’éclairage) et conditions météorologiques, tout en limitant la nécessité de faire appel à l’acuité visuelle de l’opérateur humain réalisant l’inspection. Les signaux provenant de la sonde à courants de Foucault peuvent être visualisés sur un écran déporté. Alternativement ou en complément, ces signaux peuvent être traités en amont par un dispositif informatique et/ou électronique, notamment pour faciliter la lecture par un opérateur humain et/ou fournir une interprétation des signaux, et potentiellement détecter automatiquement une dégradation, en particulier les dégradations notamment dues à la fissuration par fatigue. L’entrefer est maintenu par les moyens de maintien de l’entrefer et permet de garantir un espacement continu d’air entre la sonde à courants de Foucault et la portion de surface de profilé à inspecter, de sorte à permettre d’identifier les variations de champ magnétique induit dus à des irrégularités dans la surface inspectée. En effet, l’intensité du champ magnétique induit par la sonde à courants de Foucault varie selon la valeur de l’entrefer ou lorsqu’une déformation (fissure, impact, etc.) est détecté, ce qui nécessite de fixer l’entrefer pour détecter les déformations dans le cadre de la procédure d’inspection. L’entrefer dépend de la sonde à courants de Foucault utilisée, et peut être par exemple proche de 0,5 mm. Le maintien de l’entrefer permet également de préserver la sonde à courants de Foucault d’une usure prématurée. Le dispositif d’inspection selon l’invention est particulièrement adapté à l’inspection de câbles ferroviaires, en particulier des fils de contact (ou fils rainurés) caténaire susceptibles d’entrer en contact avec un pantographe d’un véhicule ferroviaire et donc de se dégrader au fil du temps. En particulier, le dispositif d’inspection selon l’invention n’est pas affecté par les conditions d’éclairage et météorologiques et est donc particulièrement adapté pour des inspections sur les voies ferroviaires en extérieur ou dans des tunnels, ou également pour des inspections nocturnes permettant de limiter l’impact de l’inspection sur le trafic ferroviaire principalement diurne. En outre, il est adapté pour permettre l’inspection du câble en place sur l’infrastructure ferroviaire, maintenu par des câbles porteurs, notamment car il ne nécessite pas d’entourer le profilé. Le dispositif d’inspection selon l’invention peut être utilisé notamment pour l’inspection du plat d’usure, qui est la partie inférieure des fils de contact caténaire, en particulier de type fil rainuré rond ou méplat de section 150mm², en particulier équipant les lignes à grande vitesse, notamment sur le réseau ferroviaire français. Le dispositif d’inspection peut être utilisé manuellement par un opérateur humain ou être agencé sur un bras robotisé permettant une manipulation automatique. Pour éviter toute interférence avec la sonde à courants de Foucault, les composant du dispositif d’inspection qui sont de préférence à une distance inférieure à 40 mm de la sonde à courants de Foucault, ou alternativement inférieure à 50 mm de la sonde à courants de Foucault, sont amagnétiques, de préférence non-métalliques. En particulier, les composants du dispositif d’inspection hors sonde à courants de Foucault peuvent avantageusement être fabriqués en plastique, de préférence en résine photopolymère, de préférence fabriquée par fabrication additive. Avantageusement et selon l’invention, les moyens de guidage comprennent au moins deux roues à gorge, agencées de part et d’autre de la sonde à courants de Foucault, chaque gorge étant conformée à la portion de surface de profilé à inspecter. Selon cet aspect de l’invention, les roues à gorge sont conçues pour faciliter le déplacement du dispositif d’inspection sur le long du profilé, et permettent ainsi de faciliter l’inspection par un opérateur humain ou robotisé. La présence des roues de part et d’autre de la sonde à courants de Foucault permet de stabiliser la position de la sonde et facilite son maintien en position perpendiculaire à la portion de surface du profilé à inspecter, en tout point du profilé pendant l’inspection. Avantageusement et selon l’invention, les moyens de maintien de l’entrefer comprennent au moins deux patins de contact agencés de part et d’autre de la sonde à courants de Foucault et configurés pour un contact avec la portion de surface du profilé pendant l’inspection de ladite portion de surface. Selon cet aspect de l’invention, les patins de contact agencés de part et d’autre de la sonde à courants de Foucault permettent de garantir le maintien de l’entrefer pendant toute la procédure d’inspection, même en cas de déplacement du dispositif. Les patins de contact permettent également de stabiliser la position de la sonde et facilite son maintien en position perpendiculaire à la portion de surface du profilé à inspecter, en tout point du profilé pendant l’inspection. Avantageusement et selon l’invention, les patins de contact sont en céramique. Selon cet aspect de l’invention, l’utilisation de céramique de type céramique technique permet de faciliter la glisse du profilé métallique pendant le déplacement du dispositif et de limiter les dégradations des patins de contact pour garantir le maintien de l’entrefer lors d’une procédure d’inspection et pour plusieurs procédures d’inspection. La céramique présente en effet une grande dureté qui facilite la glisse en réduisant les effets de frottement. Avantageusement et selon l’invention, la sonde à courants de Foucault est agencée dans un porte-sonde configuré pour, durant l’inspection, maintenir la sonde à courant de Foucault dans une position perpendiculaire à la portion de surface du profilé en cours d’inspection, et sur lequel sont agencés les patins de contact, et en ce que les moyens de maintien de l’entrefer comprennent au moins un ressort configuré pour qu’une force perpendiculaire au profilé et en direction du profilé soit appliquée au porte-sonde. Selon cet aspect de l’invention, le porte-sonde permet de garantir la position de la sonde et son maintien en position perpendiculaire à la portion de surface du profilé à inspecter, en tout point du profilé pendant l’inspection, et la présence d’au moins un ressort permet de maintenir la position de la sonde à courants de Foucault et donc son entrefer en appliquant une force dédiée. Le porte-sonde est avantageusement agencé dans un boitier du dispositif d’inspection selon l’invention et le ressort est relié à la fois au boitier et au porte sonde de sorte à prendre appui sur le boitier maintenir la position du porte-sonde. Avantageusement, le dispositif d’inspection selon l’invention comprend une poignée de manipulation manuelle, configurée pour permettre une prise du dispositif d’inspection, un placement du dispositif d’inspection sur la portion de surface du profilé, un déplacement du dispositif d’inspection le long de la portion de surface du profilé et/ou un retrait du dispositif d’inspection du profilé. Selon cet aspect de l’invention, la poignée permet la manipulation du dispositif d’inspection par un opérateur humain ou robotisé. La poignée peut également permettre le passage de câbles de circulation des signaux électriques provenant de la sonde à courants de Foucault. Avantageusement, le dispositif d’inspection selon l’invention comprend un circuit électrique de transmission de signaux électriques fournies par la sonde à courants de Foucault vers un dispositif de traitement et/ou visualisation des signaux électriques Selon cet aspect de l’invention, le circuit électrique permet la récupération des signaux pour une transmission à un dispositif de traitement et/ou de visualisation pour permettre la détection des dégradations. Un dispositif de traitement et/ou un dispositif de visualisation peut être directement intégré au dispositif d’inspection. Pour éviter toute interférence avec la sonde à courants de Foucault, ces dispositifs doivent être agencées à une distance minimale de la sonde à courants de Foucault selon ses caractéristiques techniques, de préférence à une distance supérieure à 50mm de la sonde à courants de Foucault. L’invention concerne également un procédé d’inspection de profilé métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier d’inspection de câble ferroviaire, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’agencement d’un dispositif d’inspection selon l’invention au niveau d’une portion de surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale, et une étape de déplacement du dispositif d’inspection le long de la direction longitudinale. L’invention concerne également un dispositif d’inspection et un procédé d’inspection, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : est une vue schématique en perspective d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique éclatée en perspective d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique rapprochée de face d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique partielle de la ; est une vue schématique en coupe d’un boitier d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique en perspective d’un porte-sonde d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention ; est une vue schématique en coupe d’un porte-sonde d’un dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures. La représente schématiquement en perspective un dispositif 10 d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. La représente schématiquement en perspective le dispositif 10 d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. Le dispositif 10 d’inspection permet l’inspection d’un profilé 100 métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier l’inspection de câble ferroviaire. Le dispositif permet en particulier l’inspection d’une portion 102 de la surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale, en particulier la surface inférieure qui est la surface de contact d’un fil de contact ferroviaire, appelée plat d’usure, susceptible d’être endommagé notamment par le passage régulier de pantographes de véhicules ferroviaires, notamment sujet, en certains point singulier, à un phénomène de fatigue mécanique. Le dispositif 10 d’inspection comprend notamment une sonde 12 à courants de Foucault configurée pour générer un champ magnétique susceptible de générer des courants induits dans le profilé 100 métallique. Ces courants induits génèrent à leur tour un champ magnétique induit qui peut être capté par la sonde pendant les périodes où elle cesse de générer le champ magnétique et peut être transmis par un circuit (non représenté) électrique de transmission de signaux électriques fournies par la sonde 12 à courants de Foucault vers un dispositif (non représenté) de traitement et/ou visualisation des signaux électriques. Pour permettre la détection des dégradations du profilé, le dispositif 10 d’inspection comprend des moyens de maintien d’un entrefer entre la sonde à courants de Foucaults et la portion de surface à inspecter, ici des patins 14 de contact, de préférence en céramique, décrits plus en détail plus bas en référence à la . Pour permettre le guidage du dispositif 10 d’inspection lors d’un déplacement longitudinal de celui-ci le long du profilé métallique, le dispositif 10 d’inspection comprend des moyens de guidage, ici des roues 16a, 16b à gorge agencées de part et d’autre de la sonde 12 à courants de Foucault, comprenant chacune une gorge 18a, 18b étant conformés à la portion de surface de profilé à inspecter. Ici, le profilé est un fil de contact ferroviaire dont la portion de surface à inspecter est un méplat, par exemple de type 150 méplat. Dans d’autres modes de réalisation, le profilé est par exemple un fil de contact ferroviaire dont la portion de surface à inspecter est un cylindre, par exemple de type 150 rond. Dans d’autres modes de réalisation, le profilé est d’une autre forme et la roue à gorge ou autre moyen de guidage est conformé au profilé pour permettre le déplacement du dispositif d’inspection. Un autre type de moyen de guidage peut par exemple permettre le glissement du dispositif d’inspection sur le profilé. Les roues 16a, 16b à gorge sont maintenues grâce à des vis 20 de maintien, par exemple en nylon, d’un roulement par un boitier 22 du dispositif d’inspection permettant de relier et/ou contenir différents composants du dispositif 10 d’inspection. En particulier, le boitier 20 permet en outre le maintien d’un porte-sonde 24 et de l’application d’une force à ce porte-sonde 24 grâce à un ressort 26 faisant partie des moyens de maintien de l’entrefer et configuré pour qu’une force perpendiculaire au profilé 100 et en direction du profilé 100 soit appliquée au porte-sonde 24. Le boitier 20 comprend également un réceptacle 28 permettant de recevoir une poignée 30 de manipulation du dispositif 10 d’inspection, d’une longueur par exemple d’environ 200 mm. Le dispositif 10 d’inspection comprend également un bouchon 32 de fermeture au niveau de la poignée 30. La poignée 30 et le bouchon 32 sont creux de façon à permettre le passage et la protection de câbles du circuit de transmission des signaux électriques provenant de la sonde à courants de Foucault. La poignée 30 de manipulation est ainsi également une gaine de protection des câbles du circuit de transmission. La présence des roues à gorge, des patins de contact et du ressort permettent également de maintenir la sonde dans une position « verticale » si le profilé est un câble ferroviaire s’étendant sensiblement horizontalement, plus généralement de maintenir la sonde dans une position perpendiculaire au profilé, au niveau de la portion de surface à inspecter. La représente schématiquement et en vue rapprochée de face le dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. Pour une protection des roues et éviter l’entraînement d’éléments extérieurs tels que des équipements de protection individuels, des protections 34a, 34b de roues sont intégrées au boitier 22 dans la partie éloignée par rapport au profilé 100. La zone référencée 3b dans la est reprise en vue rapprochée et partielle dans la . Sur la sont visibles les patins 14a, 14b de contact agencés de part et d’autre de la sonde 12 à courants de Foucault et permettant de garantir un entrefer 36 définit par l’espace vide entre la sonde 12 et le profilé 100. L’entrefer 36 est par exemple maintenu à 0,5 mm, et la présence du ressort visible sur la permet de maintenir les patins 14a, 14b en contact avec le profilé pour maintenir l’entrefer 36. La représente schématiquement et en coupe le boitier 22 du dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. La coupe permet de voir un taraudage 38 dans le réceptacle 28 permettant d’accueillir la poignée du dispositif d’inspection. Un espace 40 formé dans un creux du boitier 22 permet de recevoir le porte-sonde et des rainures 42a, 42b permettant l’insertion et le blocage de tétons 44a, 44b de verrouillage prévus sur le porte-sonde et visible sur la . La représente schématiquement en perspective le porte-sonde 24 du dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. La représente schématiquement en coupe le porte-sonde 24 du dispositif d’inspection selon un mode de réalisation de l’invention. Le porte-sonde est configuré pour, durant l’inspection, maintenir la sonde à courant de Foucault dans une position perpendiculaire à la portion de surface du profilé en cours d’inspection. Les tétons 44a, 44b du porte-sonde 24 présentent un décalage d’environ 45° par rapport à un axe formé par les ouvertures 46a, 46b permettant de recevoir les patins de contact. Le porte-sonde 24 est ainsi inséré avec ce décalage dans le boitier 22 et une rotation de 45° du porte-sonde permet, grâce aux rainures 42a, 42b du boitier 22 visibles sur la , de verrouiller le porte-sonde 24 et d’aligner les ouvertures 46a, 46b dans la direction longitudinale et donc d’aligner les patins de contact avec le profilé. L’espace 48 vide dans le creux du porte-sonde 24 permet de recevoir la sonde à courants de Foucault et des ouvertures 50 permettant la fixation de la sonde à courants de Foucault dans le porte-sonde, par exemple par des vis en nylon. Hormis la sonde à courants de Foucault et le circuit de transmission des signaux électrique, les composants du dispositif d’inspection sont réalisés en matériau amagnétique et de préférence non métalliques. En particulier, le boitier peut être fabriqué en résine photopolymère, par exemple fabriqué par fabrication additive. L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits. En particulier, le dispositif d’inspection peut être implémenté de façon à être mis en œuvre de façon automatisée, en particulier par un bras robotisé maintenant le dispositif d’inspection dans la position d’inspection. Dispositif d’inspection de profilé (100) métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier d’inspection de câble ferroviaire, configuré pour l’inspection d’une portion (102) de surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale, caractérisé en ce qu’il comprend : une sonde (12) à courants de Foucault configurée pour générer un champ magnétique susceptible de générer des courants induits dans le profilé (100) métallique et de mesurer le champ magnétique généré par les courants induits, des moyens (14, 26) de maintien d’un entrefer entre la sonde (12) à courants de Foucaults et la portion (102) de surface à inspecter, des moyens (16a, 16b) de guidage configurés pour guider le dispositif d’inspection lors d’un déplacement longitudinal de celui-ci le long du profilé (100) métallique. Dispositif d’inspection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de guidage comprennent au moins deux roues (16a, 16b) à gorge, agencées de part et d’autre de la sonde (12) à courants de Foucault, chaque gorge étant conformée à la portion (102) de surface de profilé à inspecter. Dispositif d’inspection selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de maintien de l’entrefer comprennent au moins deux patins (14) de contact agencés de part et d’autre de la sonde (12) à courants de Foucault et configurés pour un contact avec la portion (102) de surface du profilé pendant l’inspection de ladite portion (102) de surface. Dispositif d’inspection selon la revendication 3, caractérisé en ce que les patins (14) de contact sont en céramique. Dispositif d’inspection selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la sonde (12) à courants de Foucault est agencée dans un porte-sonde (24) configuré pour, durant l’inspection, maintenir la sonde (12) à courant de Foucault dans une position perpendiculaire à la portion (102) de surface du profilé en cours d’inspection, et sur lequel sont agencés les patins (14) de contact, et en ce que les moyens de maintien de l’entrefer comprennent au moins un ressort (26) configuré pour qu’une force perpendiculaire au profilé (100) et en direction du profilé (100) soit appliquée au porte-sonde (24). Dispositif d’inspection selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend une poignée (30) de manipulation manuelle, configurée pour permettre une prise du dispositif d’inspection, un placement du dispositif d’inspection sur la portion (102) de surface du profilé, un déplacement du dispositif d’inspection le long de la portion (102) de surface du profilé et/ou un retrait du dispositif d’inspection du profilé (100). Dispositif d’inspection selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un circuit électrique de transmission de signaux électriques fournies par la sonde (12) à courants de Foucault vers un dispositif de traitement et/ou visualisation des signaux électriques. Procédé d’inspection de profilé (100) métallique s’étendant dans une direction préférentielle longitudinale, en particulier d’inspection de câble ferroviaire, caractérisé en ce qu’il comprend une étape d’agencement d’un dispositif (10) d’inspection selon l’une des revendications 1 à 7 au niveau d’une portion (102) de surface du profilé s’étendant le long de la direction longitudinale, et une étape de déplacement du dispositif (10) d’inspection le long de la direction longitudinale.