Inspection ferroviaire : surveiller au-dessus, à côté et sous la voie sans arrêter les trains

Les actifs ferroviaires se répartissent entre la voie (rails, traverses, ballast), les ouvrages d’art (ponts, viaducs, tunnels, remblais, déblais et talus), les installations électriques (caténaires, feeders, signalisation et télécommunications) et les gares et bâtiments. Les principaux moteurs de dégradation sont la répétition des charges des trains, la pluie et l’eau, et l’usure électrique.

Les chemins de fer japonais suivent la réglementation technique nationale, et chaque exploitant fixe ses propres intervalles et méthodes d’inspection. Pour les ouvrages d’art tels que ponts et tunnels, un avis national fixe une inspection périodique tous les deux ans, réalisée selon la norme nationale de maintenance (2007), principalement visuelle, suivie d’investigations détaillées si nécessaire. La voie et les caténaires reposent sur des mesures par trains d’inspection combinées à des rondes à pied.

Les difficultés tiennent au temps et au danger. Les travaux sur la voie ne sont possibles que pendant la plage de maintenance nocturne, lorsqu’aucun train ne circule. Chaque intervention exige des procédures d’interception de voie et de consignation électrique, ainsi que des annonceurs. Sous les viaducs se trouvent des routes et des maisons, si bien qu’amener une nacelle élévatrice nécessite aussi une autorisation d’occupation de la voirie.

Et les personnes. Le personnel de maintenance de la voie et des installations électriques vieillit, et sur les lignes rurales une poignée de personnes s’occupe de longues distances. Après une catastrophe, la décision de reprendre le service doit être prise vite mais de manière fiable. C’est là qu’interviennent les drones.

Sur un chemin de fer, le rôle du drone est de voir sans entrer sur la voie et de relever largement les abords. Plutôt que de voler directement au-dessus des rails, la norme est de capturer depuis le côté de la ligne selon une procédure établie.

Les chemins de fer posent aux drones des problèmes inhabituels. Les caténaires sont alimentées par exemple en 1 500 V continu ou 20 kV alternatif, et les forts champs électromagnétiques peuvent perturber les liaisons radio et les compas. Les gares et le dessous des viaducs bloquent le GNSS, et les abords de la voie sont pleins de personnes, de maisons et de routes.

• Champs électromagnétiques intenses : près des caténaires, des feeders et des sous-stations, les liaisons de commande et vidéo peuvent se couper. Gardez vos distances et étudiez d'abord l'environnement radio. Champs électromagnétiques intenses
• Personnes au sol : les viaducs surplombent des routes et des trottoirs. Planifiez des trajectoires qui évitent les passants et décidez comment contrôler les accès. Zones urbaines et personnes au sol
• Absence de GNSS : sous les toitures de gares, les viaducs et près des têtes de tunnel, choisissez des aéronefs qui se localisent par vision ou par LiDAR. Absence de GNSS
• Perturbations magnétiques : poutres en acier, rails et forts courants perturbent les compas. Perturbations magnétiques
• Vent : remblais, viaducs et franchissements de vallées sont exposés. Vent et turbulence

Les tunnels sont un autre monde : voir inspection des tunnels. Photographier l’intrados des viaducs et des ponts ferroviaires a beaucoup en commun avec l’inspection des ponts.

Les données d’inspection ferroviaire sont organisées par point kilométrique, la position le long de la ligne. Les images de drone doivent être rattachées non seulement à la latitude et à la longitude, mais aussi à quel ouvrage à quel kilomètre et quel mètre, faute de quoi elles ne peuvent pas alimenter la planification de la maintenance.

L’inspection elle-même est régie par les normes d’application de chaque exploitant au titre de la réglementation technique nationale. Savoir si l’imagerie par drone vaut enregistrement d’inspection, et quels contrôles elle peut remplacer, relève de la décision et de la responsabilité de l’exploitant, dans le cadre de ses propres normes.

Côté vol, les règles japonaises de « vol spécifique » s’appliquent. Trains, caténaires et poteaux, viaducs et maisons riveraines comptent comme des « biens », si bien que voler à moins de 30 m nécessite une permission, une approbation ou des conditions confirmées, tout comme les vols au-dessus des zones densément peuplées. Voler près de la ligne sans l’accord de l’exploitant ferroviaire est hors de question, et une coordination avec les collectivités locales et les gestionnaires de voirie est également nécessaire.

À l’étranger, la Federal Railroad Administration américaine fixe des normes de sécurité de la voie et des ponts (ponts ferroviaires inspectés au moins une fois par année civile, à 540 jours d’intervalle au plus). Certains gestionnaires d’infrastructure, comme Network Rail au Royaume-Uni, disposent d’équipes de drones internes avec des télépilotes spécialement formés. Comparez les règles de vol par pays dans réglementations mondiales.

Ce qu’un drone qui vole le long de la voie diffuse aux personnes alentour est expliqué dans ce que transmet le Remote ID et ce qu’il ne vous dit pas (Airffic Flight Institute).

• Mesure précise de la voie : la géométrie de la voie et les défauts internes du rail relèvent des trains d'inspection et du contrôle par ultrasons. Les photos aériennes ne peuvent pas les remplacer.
• Valeurs d'usure du fil de contact : l'épaisseur restante du fil est mesurée par des voitures d'inspection ou des méthodes au contact. Les photos ne montrent que l'apparence.
• Sondage et toucher : la délamination du béton des viaducs se détecte encore au marteau.
• Au-dessus d'une ligne en service : voler au-dessus d'une ligne exploitée a des conséquences trop graves si le drone tombe.
• Décisions d'exploitation : les limitations de vitesse et la reprise du service relèvent de la responsabilité de l'exploitant.

Une nuit de fortes pluies, le service suspendu, des drones décollent l’un après l’autre de stations réparties le long de la ligne. Ils contrôlent dans un ordre fixe les talus et les ponts à haut risque et, au matin, la carte affiche des tronçons marqués « dégagé » et « à vérifier ». Le personnel ne se rend qu’aux quelques points colorés.

Les jours ordinaires, les drones patrouillent le corridor petit à petit, et leurs données sont superposées à celles des capteurs embarqués sur les trains commerciaux, de sorte que la voie et ses abords figurent dans un même registre. Les tournées nocturnes à pied le long de la ligne se raréfient, et les ingénieurs regagnent du temps pour décider quoi réparer et quand ; c’est du moins ainsi que la rédaction le voit.