Brevet FR3142714A1 — publié le 20240607

L’invention concerne un système de supervision d’un chantier ferroviaire comprenant : - au moins deux perches instrumentées (11) avec au moins un capteur de positionnement (15-17) et des moyens de transmission (14) des mesures du capteur de positionnement ; et - un organe de supervision configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de positionnement (15-17) des différentes perches instrumentées (11) afin d’afficher la position des perches instrumentées (11) sur une interface homme machine. Figure pour l’abrégé : Fig 2 SYSTEME DE SUPERVISION D’UN CHANTIER FERROVIAIRE L'invention concerne un système de supervision d’un chantier ferroviaire et, plus particulièrement, un système permettant de superviser la sécurité électrique d’un tronçon. Plus précisément, l’invention vise à détecter la position de perches caténaires configurées pour réaliser une mise à la terre d’une caténaire. Ainsi, l’invention peut être appliquée pour tous les réseaux ferroviaires alimentés par des caténaires, tels que les trains, les métros ou les tramways. Etat de la technique Pour réaliser une mise en circulaire ou un chantier sur un réseau ferroviaire alimenté par des caténaires, il est nécessaire de protéger les opérateurs d’une remise sous tension accidentelle des caténaires. Pour ce faire, une mise à la terre d’au moins une caténaire est requise avant l’intervention. Cette mise à la terre est classiquement réalisée par l’utilisation d’un ensemble de perches connectées mécaniquement et électriquement avec la terre, par exemple avec les rails, et connectées électriquement avec la caténaire. Le positionnement de l’ensemble de ces perches vise à répondre à un plan de perchage qui impose typiquement l’utilisation de deux à trois perches tous les kilomètres d’un chantier ferroviaire. Lorsque ce plan de perchage est défini par un opérateur contrôleur, plusieurs opérateurs manutentionnaires sont missionnés pour installer les perches aux endroits prédéfinis. Ensuite, l’opérateur contrôleur peut vérifier la conformité de pose de l’ensemble des perches avec le plan de perchage avant de valider l’accès au chantier ferroviaire. Outre la position des perches le long du tronçon ferroviaire, tel que décrit dans le document FR 3 041 821, les perches peuvent être dégagées ou non, c’est-à-dire qu’elles peuvent rentrer dans le gabarit ferroviaire ou non. Ainsi, le plan de perchage peut intégrer des informations sur le nombre, la position et la localisation de l’ensemble de perches nécessaires pour mettre en sécurité électrique le tronçon. Après la vérification de l’installation des perches, l’opérateur contrôleur peut également intervenir régulièrement au cours du chantier ferroviaire, par exemple toutes les semaines, pour vérifier que les perches sont toujours positionnées conformément au plan de perchage. En effet, tel que décrit dans le document FR 3 062 423, les perches présentent un risque de chute, de mauvaise fixation ou de décrochage de la caténaire si bien que, si plusieurs perches ne sont pas correctement fixées sur une caténaire, la sécurité électrique pourrait n’être plus assurée. Pour améliorer la sécurité électrique, il est donc recherché une solution pour superviser l’ensemble des perches d’un plan de perchage afin de limiter le temps d’inspection par un opérateur contrôleur. Invention Pour répondre à ce problème technique, l'invention propose un système de supervision d’un chantier ferroviaire intégrant des perches instrumentées, avec au moins capteur de positionnement, dont les mesures sont retransmises à un organe de supervision. Ainsi, l’organe de supervision peut collecter les mesures des différentes perches instrumentées et afficher, sur une interface homme machine, l’état des différentes perches afin qu’un opérateur contrôleur puisse détecter rapidement qu’une perche n’est pas positionnée conformément à un plan de perchage. Il s’ensuit que l’invention protège les opérateurs d’un chantier ferroviaire en permettant de détecter rapidement une non-conformité à un plan de perchage ou par rapport à une demande d’un chef de chantier. A cet effet, l’invention concerne donc un système de supervision d’un chantier ferroviaire comprenant : - au moins deux perches instrumentées avec au moins un capteur de positionnement et des moyens de transmission des mesures du capteur de positionnement ; et - un organe de supervision configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de positionnement des différentes perches instrumentées afin d’afficher la position des perches instrumentées sur une interface homme machine. Ainsi, avec au moins deux perches instrumentées, il est possible de contrôler rapidement, sur l’interface homme machine, des points critiques d’un plan de perchage. De préférence, toutes les perches d’un plan de perchage correspondent à des perches instrumentées pour obtenir une vision complète des perches d’un plan de perchage. Pour ce faire, l’interface homme machine peut correspondre à une carte numérique d’un tronçon sur laquelle la position des perches est représentée. Cette carte peut également être utilisée pour définir le plan de perchage. En variante ou en complément, l’interface homme machine correspond à un affichage en réalité augmentée d’un tronçon. Pour obtenir la position de chaque perche sur la carte numérique, l’opérateur contrôleur peut utiliser l’interface homme machine pour positionner manuellement les perches sur la carte numérique, par exemple lors d’une phase d’inspection. De préférence, ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur de positionnement spatial apte à transmettre la position de chaque perche instrumentée. Ce mode de réalisation permet d’obtenir automatiquement la position des perches instrumentées sur la carte numérique. Pour ce faire, le capteur de positionnement spatial peut correspondre à un capteur de position par satellite, utilisant la technologie GPS pour « Global Positionning System » dans la littérature anglo-saxonne. En variante, ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur d’inclinaison de la perche instrumentée apte à transmettre une mesure d’angle de la perche instrumentée par rapport à la verticale. Le capteur d’inclinaison peut correspondre à un accéléromètre ou une jauge de contrainte. Ce mode de réalisation permet de détecter automatiquement si la perche instrumentée est dans une position dégagée ou non. Cette détection de la position dégagée ou non de la perche instrumentée peut être simplement réalisée en comparant l’angle de la perche instrumentée par rapport à la verticale et en considérant, par exemple, qu’une perche dégagée présente un angle compris entre 30 et 90 degrés. Cette analyse de la position dégagée ou non peut être réalisée dans l’organe de supervision à partir de la mesure d’angle transmise. En variante, la perche instrumentée peut intégrer un organe d’analyse configuré pour réaliser l’analyse de la position dégagée ou non. Ainsi, les mesures des différents capteurs de positionnement des différentes perches instrumentées transmises à l’organe de supervision peuvent correspondre à des informations selon lesquelles les différentes perches sont dégagées ou non. L’information sur la position dégagée ou non de chaque perche d’un plan de perchage est importante lorsqu’il est recherché de faire passer une machine thermique sur le tronçon, par exemple un engin de chantier. En variante, ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur de hauteur de la perche instrumentée apte à transmettre la position en hauteur de chaque perche instrumentée. Le capteur de hauteur peut être réalisé par un capteur de pression acoustique apte à détecter les variations de hauteur par les variations de pressions acoustiques résultantes. Ce mode de réalisation permet de détecter automatiquement si la perche instrumentée est dans une position perchée ou non. Cette détection de la position perchée ou non de la perche instrumentée peut être réalisée en comparant la hauteur de la perche instrumentée par rapport au sol et en considérant, par exemple, qu’une perche perchée présente une hauteur supérieure à 150 cm. Comme pour l’analyse de la position dégagé ou non, cette analyse de la position perchée ou non peut être réalisée dans l’organe de supervision à partir d’une mesure de hauteur transmise, ou dans l’organe d’analyse. Ainsi, le capteur de positionnement de l’invention peut correspondre à un capteur d’inclinaison de chaque perche, à un capteur de positionnement spatial et/ou un capteur de hauteur de la perche. Outre le ou les capteurs de positionnement, les perches instrumentées peuvent également intégrer un capteur de contact permettant de déterminer si les perches instrumentées sont accrochées ou non sur une caténaire. Ce capteur de contact peut correspondre à une détection de la fermeture du crochet classiquement disposé à l’extrémité supérieure des perches. Dans ce mode de réalisation, l’organe de supervision est configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de contact des différentes perches instrumentées afin d’afficher une information sur l’accrochage des perches instrumentées sur l’interface homme machine. En outre, les perches instrumentées peuvent également intégrer un capteur de tension ou de courant permettant de déterminer si une énergie électrique circule dans les perches instrumentées, l’organe de supervision étant configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de tension ou de courant des différentes perches instrumentées afin d’afficher une information sur l’accrochage des perches instrumentées sur l’interface homme machine. Par ailleurs, l’organe d’analyse est préférentiellement configuré pour détecter des variations de position dudit au moins un capteur de positionnement et pour transmettre les mesures du capteur de positionnement après une variation complète des variations de position dudit au moins un capteur de positionnement. Cette variation complète peut être détectée s’il n’y a plus de modification du positionnement d’une perche après une durée prédéterminée, par exemple une durée comprise entre 5 et 20 secondes. Ce mode de réalisation permet de limiter les transmissions entre les perches instrumentées et l’organe de supervision et de limiter la consommation des perches instrumentées. Les différents capteurs, l’organe d’analyse et les moyens de transmission sont préférentiellement alimentés par une batterie intégrée dans les perches instrumentées. En outre, même s’il est possible d’utiliser le courant porteur pour transmettre les informations entre les perches, les moyens de transmission des mesures correspondent préférentiellement à des moyens de transmission sans fils, par exemple en utilisant le réseau LoRa ® ou LTE-M ® . Ces moyens de transmission sans fils peuvent être très consommateurs en énergie. Ainsi, la consommation des perches instrumentées est une information importante pour garantir le fonctionnement du système et l’organe de supervision peut être configuré pour récupérer périodiquement le niveau de charge des batteries des perches instrumentées. Avec l’organe de supervision et les perches instrumentées, il est ainsi possible de réaliser des inspections plus régulières d’un chantier ferroviaire et de détecter plus rapidement une non-conformité d’une perche afin de limiter les risques électriques pour les opérateurs du chantier. Description des figures La manière de réaliser l’invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien des modes de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif mais non limitatif, à l’appui des figures annexées dans lesquelles les figures 1 à 6 représentent : une représentation schématique d’un système de supervision d’un chantier ferroviaire selon un mode de réalisation de l’invention ; une représentation schématique d’une perche instrumentée du système de supervision de la ; une représentation schématique des étapes d’analyse d’un organe d’analyse du système de supervision de la ; une représentation schématique d’une perche instrumentée du système de supervision de la dans une position perchée ; une représentation schématique d’une perche instrumentée du système de supervision de la dans une position perchée et dégagée ; et une représentation schématique de deux perches instrumentées du système de supervision de la dans une position non perchée. Description de l’invention Tel qu’illustré sur la , une perche de mise à la terre comporte généralement un tube interne 29 emmanché dans un tube externe 28 . Les deux tubes 28 , 29 sont reliés par un manchon de serrage 33 permettant de régler la hauteur de la perche en bloquant le coulissement du tube interne 29 dans le tube externe 33 . L’extrémité supérieure de la perche est pourvue de moyens de réception 31 , par exemple un axe fileté, permettant de recevoir un crochet 32 adapté au diamètre du câble de la caténaire 27 . De préférence, le crochet 32 comporte un fermoir 35 permettant de bloquer la perche autour du câble de la caténaire 27 . Ce fermoir 35 peut correspondre à celui décrit dans le FR 3 062 423 ou à tous les autres fermoir 35 connus. La perche comporte également un câble de mise à la terre 34 connecté entre le crochet 32 et la terre, par exemple une main de mise à la terre 37 d’un rail 25 tel qu’illustré sur les figures 4 à 6. Par ailleurs, une perche peut également comporter des moyens de signalisation, tels que des bandes réfléchissantes ou des diodes clignotantes. Outre ces éléments classiques d’une perche, les perches instrumentées 11 de l’invention comportent également au moins un capteur de positionnement 15 - 17 et des moyens de transmission 14 des mesures du capteur de positionnement. Ce capteur de positionnement 15 - 17 peut correspondre à un capteur de positionnement spatial 15 , un capteur d’inclinaison 16 et/ou un capteur de hauteur 17 . Ces éléments 14 - 17 peuvent être intégrés dans l’un des tubes 28 , 29 de la perche. De préférence, tel qu’illustré sur la , ces éléments 14 - 17 sont intégrés dans un boitier de détection 12 fixé sur un des tubes 28 , 29 de la perche. Par exemple, le boitier de détection 12 est fixé proche de l’extrémité supérieure du tube externe 28 aux moyens de colliers de serrage 36 . Pour limiter les perturbations électromagnétiques provenant de la tension importante circulant dans le câble de mise à la terre 34 , le boitier de détection 12 est préférentiellement blindé. De plus, ce boitier de détection 12 peut être conçu pour présenter une résistance à l’impact d’au moins 20 joules et une étanchéité à la poussière et aux projections d’eau dans toutes les directions, selon la norme IP65. Outre les capteurs de positionnement 15 - 17 , le boitier de détection 12 intègre également un organe d’analyse 20 , par exemple un microprocesseur ou un microcontrôleur, une batterie 13 et des moyens de communication 14 des mesures. De préférence, les moyens de transmission 14 des mesures correspondent à des moyens de transmission sans fils, par exemple en utilisant le réseau LoRa ® ou LTE-M ® . Par ailleurs, le boitier de détection 12 peut être connecté avec d’autres capteurs de la perche, par exemple un capteur de contact 18 permettant de détecter l’état du fermoir 35 et/ou un capteur de tension ou de courant 19 permettant de déterminer si une énergie électrique circule dans le câble de mise à la terre 34 . Par ailleurs, le boitier de détection 12 peut également alimenter un avertisseur visuel 40 , par exemple un ensemble de diodes clignotantes fixées à l’extrémité inférieure de la perche. De préférence, l’organe d’analyse 20 est configuré pour détecter des variations de position d’un capteur de positionnement 15 - 17 afin de transmettre les mesures du capteur de positionnement après une variation complète des variations de position du capteur de positionnement 15 - 17 . Pour ce faire, l’organe d’analyse 20 peut mettre en œuvre les étapes E1 à E9 illustrées sur la . Dans une première étape E1 , l’organe d’analyse 20 est en sommeil et consomme le moins possible. Au cours de cette phase de sommeil, une horloge continue à être incrémentée et le capteur d’inclinaison 16 est surveillé de sorte qu’une modification du capteur d’inclinaison 16 réveille l’organe d’analyse 20 . Ainsi, lorsqu’un évènement est détecté par le capteur d’inclinaison 16 , l’organe d’analyse 20 passe dans une seconde étape E2 . Dans cette seconde étape E2 , si un évènement est détecté par le capteur d’inclinaison 16 , l’organe d’analyse 20 passe dans une troisième étape E 3 et revient à la seconde étape E2 . Si aucun évènement n’est détecté par le capteur d’inclinaison 16 pendant une durée t d’au moins 10s, l’organe d’analyse 20 recherche la hauteur h de la perche instrumentée 11 au moyen du capteur de hauteur 17 . Si la hauteur est inférieure à 150 cm, l’organe d’analyse 20 passe dans une quatrième étape E 4 détectant une position non perchée de la perche, tel qu’illustré sur la avec une perche 11 debout contre un poteau 26 ou allongée par terre. L’organe d’analyse 20 passe ensuite dans l’étape E9 consistant à vérifier si la position non perchée était la position précédemment détectée. Si tel est le cas, l’organe d’analyse 20 retourne dans la première étape E1 car il s’agit uniquement d’une manutention de la perche qui ne présente aucun risque pour la sécurité électrique. Au contraire, si la position non perchée n’était pas la position précédemment détectée, l’organe d’analyse 20 détecte une modification de la position de la perche et la nouvelle position est transmise à un organe de supervision 21 , tel qu’illustré sur la . Pour ce faire, l’organe d’analyse 20 passe à l’étape E7 visant à rechercher la position GPS de la perche au moyen du capteur de position 15 . La position GPS détectée par le capteur 15 est alors associée à la nouvelle position non perchée de la perche, dans une étape E8 . Ces informations sont ensuite transmises à l’organe de supervision 21 par les moyens de transmission 14 . Après la transmission à l’organe de supervision 21 , l’organe d’analyse 20 retourne dans la première étape E1 . Dans la seconde étape E2 , si aucun évènement n’est détecté par le capteur d’inclinaison 16 pendant une durée t d’au moins 10 secondes et que la hauteur h est supérieure à 150 cm, l’organe d’analyse 20 passe dans une étape E 5 détectant une position perchée de la perche, tel qu’illustrée sur la . Cette position perchée peut ainsi être transmise à l’organe de supervision 21 avec la position GPS en passant par les étapes E7 et E8 . Par ailleurs, si aucun évènement n’est détecté par le capteur d’inclinaison 16 pendant une durée prédéterminée, par exemple 6 heures, l’organe d’analyse 20 peut réaliser les étapes E7 et E8 pour transmettre une simple information de position GPS de la perche à l’organe de supervision 21 . Bien entendu, ce processus d’analyse décrit en référence à la peut varier selon les stratégies d’implémentation. Par exemple, les mesures peuvent être analysées dans l’organe de supervision 21 . De plus, le boitier de détection 12 peut également transmettre des informations régulières sur le niveau de charge de la batterie 13 , et des échanges peuvent être organisées entre l’organe de supervision 21 et l’organe d’analyse 20 afin de mettre à jour les analyses réalisées par l’organe d’analyse 20 . En outre, d’autres analyses peuvent être réalisées dans l’organe d’analyse 20 ou l’organe de supervision 21 , tels que la vérification de la fermeture du fermoir 35 par le capteur de contact 18 ou encore la vérification de l’énergie électrique circulant dans la ligne de mise à la terre 34 au moyen du capteur 19 . L’organe d’analyse 20 et l’organe de supervision 21 peuvent également mettre en œuvre des algorithmes d’intelligence artificielle pour prédire certaines défaillances des perches instrumentées. Par exemple, en détectant plusieurs contacts sur le capteur du fermoir 35 à chaque montage ou démontage d’une perche, il est possible de détecter un phénomène de rouille sur le fermoir 35 . Pour un autre exemple, l’organe d’analyse 20 ou l’organe de supervision 21 peut rechercher si une perche instrumentée 11 est dans la position dégagée, tel qu’illustrée sur la dans laquelle l’extrémité inférieure d’une perche instrumentée 11 est fixée sur un poteau 26 de sorte que la perche instrumentée 11 présente un angle α compris entre 30 et 90° par rapport à la verticale. Pour recevoir les informations transmises par les perches instrumentées 11 , l’organe de supervision 21 comporte des moyens de réception sans fil et il intègre également un processeur ou un microcontrôleur pour agréger les mesures des différentes perches instrumentées 11 et retrouver les perches en fonction des positions GPS reçues. Une interface homme machine 22 peut être directement gérée par l’organe de supervision 21 , par exemple avec un écran tactile sur lequel un opérateur contrôleur peut visualiser une carte numérique d’un tronçon représentant le plan de perchage sur lequel des informations apparaissent sur les différentes perches. Pour ce faire, une couleur peut être associée à chaque perche pour distinguer directement les perches qui sont perchées ou non ainsi que les perches qui sont dégagées ou non. De préférence, l’organe de supervision 21 communique également avec un terminal mobile, par exemple un téléphone intelligent ou une tablette tactile, afin d’afficher l’interface homme machine 22 sur l’écran du terminal mobile. En utilisant un téléphone intelligent, l’interface homme machine 22 peut correspondre à un affichage en réalité augmentée d’un tronçon. De même, l’organe de supervision 21 peut transmettre les données à un serveur distant qui fournit l’interface homme machine 22 à travers un site internet. Par ailleurs, l’interface homme machine 22 peut être configurée pour transmettre une alerte à l’opérateur contrôleur dans plusieurs scenarii, par exemple lorsque plus de deux perches instrumentées sont détectées comme non perchées contrairement à l’avancement d’un plan de perchage. Avec l’interface homme machine 22 , l’organe de supervision 21 et les perches instrumentées 11 , l’invention permet d’obtenir un système de supervision d’un chantier ferroviaire 10 permettant d’améliorer la sécurité électrique sur un chantier ferroviaire en simplifiant la vérification de la conformité de position des perches d’un plan de perchage. Bien entendu, cette vérification semi-automatisée n’a pas pour objet de remplacer un examen visuel d’un opérateur contrôleur mais simplement d’améliorer la fréquence de contrôle pour améliorer la sécurité. Système de supervision d’un chantier ferroviaire (10), caractérisé en ce qu ’il comprend : - au moins deux perches instrumentées (11) avec au moins un capteur de positionnement (15-17) et des moyens de transmission (14) des mesures du capteur de positionnement ; et - un organe de supervision (21) configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de positionnement (15-17) des différentes perches instrumentées (11) afin d’afficher la position des perches instrumentées (11) sur une interface homme machine (12). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon la revendication 1, dans lequel ladite perche instrumentée (11) comporte un organe d’analyse (20) configuré pour détecter des variations de position dudit au moins un capteur de positionnement (15-17) et pour transmettre les mesures du capteur de positionnement après une variation complète des variations de position dudit au moins un capteur de positionnement (15-17). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur de positionnement spatial (15) apte à transmettre la position spatiale de chaque perche instrumentée (11). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur d’inclinaison (16) de la perche instrumentée (11) apte à transmettre une mesure d’angle (α) de la perche instrumentée (11) par rapport à la verticale. Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel ledit au moins un capteur de positionnement correspond à un capteur de hauteur (17) de la perche instrumentée (11) apte à transmettre la position en hauteur de chaque perche instrumentée (11). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel les perches instrumentées (11) intègrent un capteur de contact (18) permettant de déterminer si les perches instrumentées (11) sont accrochées ou non sur une caténaire (27), l’organe de supervision (21) étant configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de contact (18) des différentes perches instrumentées (11) afin d’afficher une information sur l’accrochage des perches instrumentées (11) sur l’interface homme machine (12). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel les perches instrumentées (11) intègrent un capteur de tension ou de courant (19) permettant de déterminer si une énergie électrique circule dans les perches instrumentées (11), l’organe de supervision (21) étant configuré pour recevoir les mesures des différents capteurs de tension ou de courant (19) des différentes perches instrumentées (11) afin d’afficher une information sur l’accrochage des perches instrumentées (11) sur l’interface homme machine (12). Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de transmission (14) des mesures correspondent à des moyens de transmission sans fils. Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel l’interface homme machine (22) correspond à une carte numérique d’un tronçon. Système de supervision d’un chantier ferroviaire selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel l’interface homme machine (22) correspond à un affichage en réalité augmentée d’un tronçon.