Référence 6 août 2021
Une locomotive de manœuvre efficace grâce à l'absence de rétroaction

Sans locomotives de manœuvre à traction diesel, pratiquement rien ne peut fonctionner dans le trafic allemand de marchandises. Pour réduire de manière drastique, parfois de plus de 60 %, les temps de marche à vide élevés, le groupe technologique Voith a mis au point un système automatique d'arrêt-démarrage très élaboré. La particularité : « OnEfficiency.StopStart » peut être installé après coup et est adaptable à différentes séries, indépendamment du constructeur. Ainsi, les exploitants de parcs de véhicules économisent en moyenne 11 000 litres de carburant par an et réduisent de 30 tonnes leurs émissions de CO₂ – et ce par véhicule. L'absence de rétroaction sur les fonctions de sécurité, ce qui garantit la protection de la locomotive, est techniquement assurée par des modules relais et octocoupleurs WAGO.

Si vous vous imaginez un train en marche, vous verrez probablement aussi une ligne de contact. En effet, on pourrait penser que les lignes de contact marquent le paysage partout où des voies ferrées sont posées. Or, ce n'est pas tout à fait le cas : 60 % du réseau ferroviaire allemand sont électrifiés, sans parler du trafic de marchandises. Le moteur à combustion a toujours le vent en poupe, notamment dans les gares de triage dépourvues de lignes de contact.

Gain d'efficacité dans le trafic de marchandises – avec électronique d'interface et technique d'automatisation de WAGO :

Les modules relais et optocoupleurs assurent l'absence de rétroaction sur les fonctions de sécurité.
Solution compacte et modulaire pour des armoires de commande non climatisées
Une technique conforme aux normes résiste aux contraintes mécaniques et aux températures les plus sévères.

Nous entretenons depuis des années un partenariat de confiance avec WAGO et connaissons l'entreprise, ses produits et ses services. Et nous savons que nous pouvons compter sur WAGO.

Jan Bock, ingénieur en technique d'automatisation chez Voith

Des temps de marche à vide élevés du fait des longs temps d'immobilisation et de maintenance

« Deux tiers de temps d'immobilisation et de maintenance, un tiers en service – tel est le profil d'utilisation type d'une locomotive de manœuvre à traction diesel », explique Sebastian Günther, Ingénieur système et projet chez Voith. Pour réduire les longs temps de marche à vide, Voith a développé son propre système automatique d'arrêt-démarrage. La particularité : « OnEfficiency.StopStart » peut être installé après coup et est donc intéressant pour tous les véhicules ferroviaires qui sont déjà en service depuis de nombreuses décennies. Par rapport aux systèmes d'arrêt moteur d'autres fournisseurs, ce système d'arrêt-démarrage peut être installé quel que soit le constructeur et est adaptable sur de nombreuses séries.

Solution de post-équipement sans rétroaction

« Nos clients nous demandent souvent dans quelle mesure notre solution de post-équipement provoque une rétroaction sur le véhicule ou sur la commande du véhicule », dit Günther. Sur le système « OnEfficiency.StopStart », cet aspect de sécurité important est résolu sur le plan technique grâce à l'électronique d'interface de WAGO. Côté entrée, les signaux numériques de la locomotive qui sont saisis – en premier lieu ceux du contrôleur principal – sont acheminés dans le système d'E/S 750 XTR via des modules octocoupleurs. Les signaux analogiques comme le régime du moteur et la température de l'eau de refroidissement sont directement liés via des entrées différentielles. Au niveau des sorties de l'automatisation, également fournie par WAGO, des modules relais interrompent les lignes conductrices pour permettre la coupure du moteur.
La séparation galvanique continue entre les circuits de commande et les circuits de charge permet d'éviter toute intervention dans les systèmes du véhicule. « De cette manière, notre solution n'a pas d'effet de rétroaction sur les fonctions de sécurité, elle fonctionne de manière autonome. Même une panne n'aurait pas de répercussions sur le fonctionnement ni sur la disponibilité de la locomotive », souligne Jan Bock, ingénieur responsable de la technique d'automatisation chez Voith.

Avec notre solution, nous comblons une lacune du marché et contribuons dans le même temps à la protection de l'environnement.

Sebastian Günther, ingénieur système et projet chez Voith

Modules relais et optocoupleurs conformes aux exigences ferroviaires

La présence des modules relais et octocoupleurs des séries 788 et 859 de WAGO dans l'armoire de commande compacte du système de post-équipement automatique d'arrêt-démarrage « OnEfficiency.StopStart » de Voith s'explique par plusieurs raisons. L'aspect le plus important réside dans le fait que les composants d'interface de WAGO satisfont aux exigences strictes du secteur ferroviaire qui sont notamment décrites dans DIN EN 50155, DIN EN 50121-3-2, DIN EN 45545 et DIN EN 61373 et qui dépassent les exigences normatives de l'industrie. Les vibrations, les oscillations et les chocs sont considérables dans les applications ferroviaires – Toutefois, ils ne posent aucun problème pour les produits WAGO en raison de la technologie de connexion à ressort éprouvée.
La température ambiante est un autre facteur critique, en plus des sollicitations mécaniques, notamment en présence d'armoires de commande non climatisées comme dans le cas du système automatique d'arrêt-démarrage de Voith. Avec une plage de température admissible de -40 °C à +70 °C, les modules relais et octocoupleurs de WAGO peuvent être utilisés dans de multiples applications, sans refroidissement ni chauffage supplémentaire. « Nous entretenons depuis des années un partenariat de confiance avec WAGO et connaissons l'entreprise, ses produits et ses services. Et nous savons que nous pouvons faire confiance à WAGO », déclare l'expert technique Bock.

Équilibre entre économies et protection de la locomotive

Voith utilise des systèmes automatiques d'arrêt-démarrage depuis plus de dix ans. « Lorsque nous avons développé le système ‚OnEfficiency.StopStart‘, nous ne voulions pas mettre au point une logique toute simple. Nous avons mené une réflexion approfondie sur le côté pratique, l'efficacité et sur un fonctionnement qui sollicite peu les véhicules », déclarent Günther et Bock.
L'objectif était de parvenir à l'équilibre idéal entre des économies et la protection de la locomotive. Il a été atteint grâce à un principe de fonctionnement bien pensé : si toutes les conditions d'arrêt sont réunies et si l'on a la garantie qu'aucune demande de puissance n'aura lieu prochainement, un temps d'arrêt obligatoire débute. Après expiration de ce temps librement configurable, un bouton poussoir lumineux est activé dans la cabine. La durée du clignotement du bouton poussoir et donc de l'avertissement préalable peut aussi être paramétrée individuellement. Le conducteur peut supprimer manuellement la commande automatique d'arrêt s'il sait que la marche de la locomotive va reprendre sous peu. S'il ne réagit pas, le moteur s'arrête.

Nous entretenons depuis des années un partenariat de confiance avec WAGO et connaissons l'entreprise, ses produits et ses services. Et nous savons que nous pouvons compter sur WAGO.

Jan Bock, ingénieur en technique d'automatisation chez Voith

Réduction des temps de marche à vide de 720 heures, réduction des coûts de 20 000 euros

« Le principe de fonctionnement à plusieurs échelons de “OnEfficiency.StopStart“ évite de solliciter inutilement le moteur diesel et la transmission », assure Sebastian Günther. En clair, les arrêts de courte durée et l'exploitation intermittente qui en résulte sont évités, tout comme des démarrages à froid et une batterie complètement déchargée. En mode « Stop », le véhicule et les systèmes auxiliaires sont immédiatement opérationnels – même avec une télécommande radio, la locomotive redémarre au bout de trois à cinq secondes.

Les effets positifs du système automatique d'arrêt-démarrage sur l'environnement et sur les coûts d'exploitation sont considérables. Même avec une hypothèse prudente de 60 % de temps d'immobilisation et de maintenance pour une locomotive de manœuvre type – ce chiffre est nettement plus élevé dans la pratique – on obtient chaque année une baisse des temps de marche à vide de 720 heures. Cela représente environ 11 000 litres de diesel en moins, des économies de carburant et de maintenance d'environ 20 000 euros et une baisse de 30 000 kg des émissions de CO₂. Avec ces valeurs, le système « OnEfficiency.StopStart » est rentabilisé en moins de deux ans pour les exploitants. « Avec notre solution, nous comblons une lacune du marché et nous contribuons concrètement à la protection de l'environnement », conclut l'ingénieur en construction mécanique Günther. « WAGO est un véritable partenaire pour accroître l'efficacité de la locomotive de manœuvre. Au vu des produits et services proposés par WAGO, on constate facilement que l'entreprise est enracinée dans l'industrie ferroviaire depuis des décennies. »

Texte : Kilian Fröhlich, WAGO

Interview

« Nous ne voulions pas développer un simple système d'arrêt moteur ! »

Les systèmes automatiques d'arrêt-démarrage équipent désormais la plupart des voitures. Avec son système « OnEfficiency.StopStart » pour locomotives de manœuvre, aboutissement de trois années de développement, l'entreprise technologique Voith apporte de la valeur ajoutée à la gestion des parcs de véhicules. L'élément central de la solution : le système d'E/S 750 XTR de WAGO. Sebastian Günther, ingénieur système et projet chez Voith, aborde le contexte, les défis et les exigences techniques.

M. Günther, désormais, dans les véhicules récents, le moteur s'arrête automatiquement au feu rouge. Pourquoi les systèmes automatiques d'arrêt-démarrage ne sont-ils pas encore répandus dans le secteur ferroviaire ?

Cela s'explique d'abord par le fait qu'une partie non négligeable du parc de véhicules diesel du secteur ferroviaire allemand est très ancienne, avec un niveau de développement bien antérieur aux années 1990. À l'époque, cette technologie n'existait pas. Il y a aussi une autre raison : dans les entreprises ferroviaires, la disponibilité des locomotives prime au-delà de toute autre considération. De nombreux exploitants peuvent craindre qu'un système automatique d'arrêt-démarrage n'oblige le moteur diesel à s'arrêter constamment et à redémarrer peu de temps après, ce qui pourrait l'endommager. C'est précisément ce comportement que nous pouvons éviter avec notre système grâce à la surveillance de nombreux paramètres.

Il s'agit donc d'un marché avantageux pour le système « OnEfficiency.StopStart » ?

Certainement ! Notre système automatique d'arrêt-démarrage présente deux avantages majeurs : d'une part, il peut être installé après coup et est donc intéressant pour les locomotives de manœuvre à moteur diesel qui sont en service depuis de nombreuses années, voire des décennies. De plus, le système « OnEfficiency.StopStart » peut être utilisé quel que soit le constructeur.

Les exigences sont en réalité multiples et très complexes. Notre choix s'est rapidement [...] porté sur le système d'E/S 750 XTR de WAGO.

Quelles sont les exigences posées par votre système automatique d'arrêt-démarrage à la technique d'automatisation ?

Les exigences sont en réalité multiples et très complexes. En plus de l'absence de rétroaction que nous garantissons via les modules relais et octocoupleurs de WAGO, un système d'E/S doit d'abord satisfaire à toutes les normes ferroviaires en vigueur, sinon cela ne peut pas fonctionner. Rien qu'à cause de cela, le choix est très limité. De plus, l'armoire de commande que nous utilisons est petite et non climatisée, l'automatisation doit donc être très compacte et résister à des variations de température élevées. Un autre critère important à nos yeux était une conception modulaire afin que nous puissions adapter notre solution sans problème à différents types de locomotives. Notre choix s'est rapidement porté sur le système d'E/S 750 XTR de WAGO.

Et quelle sont les tâches assurées par le système d'E/S 750 XTR de WAGO ?

En bref : toute la commande du système automatique d'arrêt-démarrage. Tous les signaux analogiques et numériques qui entrent et sortent de notre armoire de commande passent par les modules du système d'E/S 750 XTR de WAGO. Parmi ces signaux figurent notamment le régime du moteur avec 0 … 10 V ainsi que la pression de freinage et la température de l'eau de refroidissement avec 4 … 20 mA. Le contrôleur CANopen 750-838 prend en charge le traitement des données. Toutes les conditions de coupure avec des modules fonctionnels sont clairement représentées dans CODESYS V2.3.

Vous avez consacré environ trois ans au développement et à l'optimisation du système « OnEfficiency.StopStart ». Quels ont été les défis particuliers ?

Nous ne voulions pas nous contenter d'un simple système d'arrêt du moteur. Nous aurons certainement créé un tel système beaucoup plus rapidement. Nous souhaitions créer un système offrant une valeur ajoutée qui dépasse la simple fonction « arrêt-démarrage ». Sur demande, notre système crée des rapports d'économies spécifiques sur la base des données d'exploitation. Dans ces rapports, les exploitants de parcs de véhicules peuvent voir non seulement quand le moteur a été démarré et arrêté, mais aussi pour quelle raison il y a eu – ou pas – un arrêt-démarrage. Cela leur permet d'une part d'optimiser en continu les temps de marche à vide et d'autre part de surveiller les états techniques des véhicules par simple pression sur un bouton. L'élément central de cette solution est également le système d'E/S 750 XTR de WAGO.

M. Günther, merci pour l'interview !

WAGO BeLux NV

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Des temps de marche à vide élevés du fait des longs temps d'immobilisation et de maintenance

Solution de post-équipement sans rétroaction

Avec notre solution, nous comblons une lacune du marché et contribuons dans le même temps à la protection de l'environnement.

Modules relais et optocoupleurs conformes aux exigences ferroviaires

Équilibre entre économies et protection de la locomotive

Nous entretenons depuis des années un partenariat de confiance avec WAGO et connaissons l'entreprise, ses produits et ses services. Et nous savons que nous pouvons compter sur WAGO.

Réduction des temps de marche à vide de 720 heures, réduction des coûts de 20 000 euros

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