La solution de surveillance intelligente du métro de Rennes

Auteurs : Guillaume Labrie et Clément Anet (Datageo)

Lorsque les spécialistes de la topographie DataGeo et Kadran Ingenierie ont eu besoin d'assurer une surveillance continue lors de l’extension de la ligne B du métro de Rennes, ils ont consulté Leica Geosystems pour trouver une solution qui répondrait aux défis techniques du projet. Utilisant le système innovant WiSenMeshWAN® de capteurs géotechniques sans fil, la solution s'est avérée efficace pour surveiller la voie du métro de Rennes tout en simplifiant la collecte de données et le flux de travail global, et a également permis à DataGeo et Kadran d'étendre les services et d'accepter des projets de surveillance sur lesquels ils ne se positionnaient pas auparavant.

Une extension à grande échelle du métro de Rennes vise à faire de la ville française un lieu de vie, d'affaires et de visite encore plus attractif et pratique.

L'engagement des autorités municipales à mettre en place des systèmes de transport en commun efficaces et durables dans la capitale bretonne a commencé en 2002 lorsque la première ligne ferroviaire entièrement automatique (Ligne A) est devenue opérationnelle. À l'époque, Rennes était la plus petite ville du monde dotée d'un système de métro.

Les trains sans conducteur de la ligne A parcourent une distance de 8,6 km et transportent environ 140 000 passagers par jour. La construction de la nouvelle ligne B montre les ambitions de la ville de transporter davantage de voyageurs en élargissant la portée et la capacité du système de métro. On estime qu'un itinéraire de 13,4 km reliant le sud-ouest au nord-est de la ville attirera 100 000 utilisateurs supplémentaires par jour.

DataGeo et Kadran Ingenierie, spécialistes de la topographie et de l'ingénierie, qui ont travaillé sur le projet de construction, ont été invités à assurer une surveillance continue en temps réel des effets des vibrations, des contraintes et des changements de température sur la voie installée. Le chantier s'étend sur 2,5 km, avec la voie en viaduc.

Mesurer les changements

Les rames du métro de Rennes s'apparentent à des tramways ou des bus sans conducteur, circulant sur un parcours fixe, guidés par un rail motorisé sur une voie bétonnée. Le système est fixé dans les structures en béton en sections, séparées par des joints de dilatation sur toute sa longueur.

Dans le cadre de l'exploitation et de l'entretien de la voie, une solution de surveillance à long terme informera l'exploitant de toute déformation de la voie et de la structure, causée au fil du temps par les vibrations des trains et les variations de température.

La surveillance permet de vérifier que les lectures restent constamment en dessous d'un seuil défini, garantissant ainsi le bon fonctionnement du métro en fournissant des données essentielles au gestionnaire sur l'impact des contraintes mécaniques subit par le rail de guidage.

Une solution idéale

Forte de son expérience avec la station totale Leica TS16 l'équipe de DataGeo/Kadran faisait déjà confiance à la fiabilité des solutions Leica Geosystems. Qu'il s'agisse d'effectuer une campagne de surveillance à l'aide d'une station totale Leica avec l'application embarquée Leica Captivate TPS Monitoring ou une surveillance continue avec des stations totales automatisées contrôlées à distance via Leica GeoMoS, le portefeuille de solutions de mesure et de surveillance automatisées de Leica Geosystems permet de nombreux projets et cas d'utilisation.

Cependant, l’environnement particulier du site : accès sur le long des voies restreint, une structure métallique adjacente, zones à instrumenter éloignées… a conduit l'équipe à demander l'avis d'un expert auprès du responsable des solutions monitoring de Leica Geosystems France, Guillaume Labrie. Guillaume a proposé WiSenMeshWAN®, un système innovant de capteurs géotechniques. Il a expliqué que les données relatives des capteurs WiSen répondaient aux exigences du projet, les mesures 3D des stations optiques n'étaient pas forcément nécessaires pour ce chantier. Basés sur une technologie sans fil et autonomes en énergie, ces produits simplifient le processus de collecte de données, s'intègrent aux flux de travail existants et sont entièrement compatibles avec les solutions de surveillance de Leica Geosystems.

Solution de surveillance du Métro de Rennes

Le système de surveillance installé comprend les équipements suivants :

• 4 passerelles de communication 4G autonomes alimentées avec panneaux solaires.
• 19 nœuds d'interface 1 port et 14 nœuds d’interface 4 ports, sur ces nœuds sont câblés des fissuromètres, des jauges de contrainte et des capteurs de température pour contrôler les joints de dilatation de la voie béton et les contraintes subies pas le rail de guidage.
• 24 capteurs 2 en 1 inclinomètres & laser-mètres utilisés pour mesurer la dilatation du rail et le déplacement latéral de la dalle de voie par rapport au tablier.

Une conception sur mesure a divisé le site en 3 zones d’observations distinctes mais connectées. Un réseau maillé de capteurs sans fil à radio longue portée et de capteurs géotechniques tiers à corde vibrante (capteurs VW) a été installé à intervalles réguliers sur la voie. Chaque capteur ou nœud d’interface du maillage mesure automatiquement et transmet les données à une passerelle. Les capteurs communiquent sur une basse fréquence de 868MHz, évitant ainsi la perturbation pouvant provenir d’autres systèmes radio comme le WiFi, répandu dans les zones urbaines de Rennes.

Les passerelles sont les éléments clefs du réseau maillé sans fil, elles reçoivent les données de tous les capteurs et les transmettent au serveur distant via le réseau mobile. A Rennes, les mesures sont réalisées et transmises toutes les heures aux différentes passerelles, chacune est autonome en énergie grâce à un système de petits panneaux solaires. Les intervalles de mesure sont définis et contrôlés à distance, cependant le système peut automatiquement se mettre à jour et augmenter sa fréquence de mesure si des seuils préconfigurés sont atteints.

Sûr et simple

La technologie automatisée éloigne efficacement les personnes d'un danger potentiel en minimisant la nécessité d'un accès continu. Les chantiers de métro représentent toujours un risque pour la sécurité du personnel qui intervient sur les voies. Après l'installation, le système est contrôlé à distance et est pratiquement sans entretien, avec une alimentation par pile pour chaque capteur conférant jusqu’à 10 années d’autonomie en fonctionnement continu.

Les données de mesure sont automatiquement transmises par les passerelles vers une plate-forme cloud et sont visualisables dans des tableaux et des graphiques qui peuvent être consultés, lus, partagés, contrôlés et analysés en toute sécurité via un navigateur Web. Le contrôle complet du système est simple et intuitif, permettant à l'utilisateur d'ajouter ou de supprimer des capteurs, de créer des calculs personnalisés ou de modifier les intervalles de lecture selon les besoins.

Des fonctionnalités supplémentaires au sein du système ajoutent une valeur supplémentaire à un projet de surveillance, car des niveaux d'alerte personnalisés peuvent être définis et des rapports PDF automatisés générés et envoyés par e-mail, permettant à l'équipe d'ingénierie de prendre les meilleures décisions selon les données analysées.

Avantages au sein et au-delà du projet

Pour DataGeo/Kadran, cette expérience réussie sur le métro de Rennes les rassure et les motive à se positionner sur d’autres chantiers de surveillance et d’auscultation sur lesquels ils ne se seraient pas positionnés auparavant.

Le support et les conseils de Leica Geosystems dans le développement de cette activité au sein de leur structure est un atout qui leur permet de faire le meilleur choix en toute sérénité.