Système automatisé de détection des fuites d’air comprimé dans les trains

Le Southwest Research Institute (SwRI) a développé un système de preuve de concept pour détecter de manière autonome les fuites d’air comprimé dans les trains et transmettre l’emplacement des fuites au personnel mécanique pour réparation. Le système automatisé pourrait réduire le temps, les coûts et la main-d’œuvre nécessaires pour trouver et réparer les fuites d’air, et il pourrait réduire la consommation globale de carburant et les émissions d’échappement de l’industrie des locomotives.

Les trains utilisent de l’air comprimé pour une variété de fonctions, y compris les freins à air, l’actionnement des soupapes, les volets de radiateur, les klaxons et les cloches. Chaque année, on estime que l’industrie ferroviaire perd entre 2 et 3 % d’efficacité des véhicules en raison de fuites d’air qui se produisent à divers points des trains. De plus, ces fuites peuvent avoir un effet néfaste sur l’opérabilité et la sécurité des trains.

« Les fuites d’air augmentent considérablement la consommation de carburant et réduisent l’efficacité des systèmes d’arrêt et de redémarrage automatiques du moteur (AESS) d’une locomotive, ce qui fait que les locomotives fonctionnent plus souvent, brûlent plus de carburant et réduisent la durée de vie de pièces telles que les démarreurs, les compresseurs d’air et les batteries,  » a déclaré Christopher Stoos, ingénieur en chef du SwRI. « Nous parlons d’économiser potentiellement des millions de gallons de carburant et de réduire les émissions de dioxyde de carbone, d’oxydes d’azote et de particules. »

Actuellement, la recherche de fuites d’air nécessite que les employés des chemins de fer les recherchent manuellement, se déplaçant souvent sur, sous ou entre les véhicules ferroviaires pour écouter ou sentir les fuites. Cette pratique est inefficace, prend du temps et présente des risques inutiles pour le personnel mécanique. Sachant cela, la Federal Railroad Administration et les chemins de fer ont défini des taux de fuite d’air acceptables pour les trains.

Pour réduire considérablement ces fuites, SwRI a créé un système qui utilise la technologie de détection audio, des caméras et l’apprentissage automatique pour détecter, identifier et signaler de manière autonome les fuites d’air, même sur les trains en mouvement.

Le projet est dirigé par Stoos, l’ingénieur de recherche principal Heath Spidle et l’ingénieur de recherche Jake A. Janssen.

Le système utilise un petit imageur acoustique fixe Fluke SV600 disponible dans le commerce qui utilise un réseau de 64 microphones et une caméra réglée pour détecter des fréquences de 30 à 45 kHz, les fréquences auxquelles les fuites d’air comprimé se distinguent le mieux de la plupart des bruits de fond. Cet instrument fonctionne de concert avec une caméra à spectre visuel secondaire. Pour automatiser le processus de détection, l’équipe a formé et mis en œuvre des algorithmes d’apprentissage automatique pour identifier les fuites d’air des sorties des capteurs tout en ignorant les sorties non liées aux fuites.

Au cours des tests, le système prototype a détecté avec succès une gamme de fuites d’air à divers endroits sur les locomotives avec un taux de faux positifs de seulement 0,03 %. Le système a détecté en moyenne 11 fuites sur 13 sur un train en mouvement. Une fois qu’une fuite d’air a été identifiée, une alerte accompagnée d’une image a été partagée électroniquement avec le personnel approprié indiquant la zone nécessitant une inspection et des réparations.

« Le système devrait réduire la charge du personnel mécanique et améliorer les performances du système d’air comprimé », a déclaré Stoos. « D’autres développements et essais sur le terrain sont encore nécessaires, mais ce système pourrait potentiellement faire économiser à l’industrie des locomotives des millions de dollars en économies de carburant et en maintenance s’il est correctement mis en œuvre. Cette technologie pourrait également réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre en améliorant le rendement énergétique des locomotives.

L’équipe SwRI a partagé une présentation détaillant le développement du système et ses conclusions, intitulée « Détection autonome des fuites d’air comprimé sur les trains », lors de l’exposition et de la conférence technique du Rail Supply Institute 2022 à Fort Worth, lors du programme annuel de la Locomotive Maintenance Officers Association. .