Alimenter les dispositifs de surveillance des voies ferrées par le vent et les vibrations ? Une solution prometteuse selon une étude chinoise

Une équipe de recherche chinoise a étudié une nouvelle façon d’alimenter les capteurs de surveillance des trains : en récoltant les flux d’air et les vibrations créés par les trains eux-mêmes. Dans une étude dirigée par l’université Jiaotong de Pékin, les chercheurs ont présenté un système énergétique autonome conçu pour alimenter un dispositif de surveillance des trains, qu’ils qualifient de « solution prometteuse ».

Utilisant un hybride de capteurs d’énergie éolienne et vibratoire, le système présenté dans une étude dirigée par le State Key Laboratory of Advanced Rail Autonomous Operation de l’université Jiaotong de Pékin est censé transformer les flux d’air induits par les trains et les vibrations des mouvements des voies en énergie électrique stable. Cette énergie peut alors alimenter des équipements de surveillance essentiels, sans nécessiter de source d’énergie externe ou de connexion au réseau.

Air en mouvement, capteurs en action

Le système a été testé dans un environnement simulé sur un banc d’essai. Dans une situation de flux d’air à 10 mètres/seconde, des pointes d’énergie de 40,87 mW ont été mesurées. Les vibrations ont été réglées à une fréquence de 20 par seconde et à une amplitude de cinq millimètres, ce qui correspond à peu près aux conditions d’un fret dans des circonstances normales. Cette deuxième méthode de récolte d’énergie prend plus de temps et a un rendement inférieur à celui du vent, avec des pointes de 26,21 mW. L’étude a conclu que le prototype fournissait une énergie continue et stable, même dans des conditions externes variables.

Les chercheurs ont testé le système en pensant aux trains de marchandises, mais la technologie pourrait probablement être utilisée pour alimenter les dispositifs de surveillance des trains de voyageurs. Les résultats seraient sans doute différents pour les trains de voyageurs, car ils sont généralement plus légers que les trains de marchandises, par exemple, et circulent à des vitesses plus élevées.

Lorsqu’il s’agit de récolter l’énergie d’un flux d’air similaire à celui d’un train de marchandises, l’unité de stockage est chargée en 20 heures. En revanche, le temps de charge de l’unité de stockage par l’énergie produite par les vibrations a été mesuré à 45 heures. Les deux temps de charge suggérés dans l’étude incluent l’alimentation simultanée des dispositifs de surveillance. « Les résultats indiquent que le système proposé peut exploiter de multiples sources d’énergie ambiante pour fournir une alimentation stable et continue dans des conditions variables.

Autonome, autonome

Pour qu’une unité d’alimentation autonome puisse fonctionner dans le secteur ferroviaire, elle doit répondre à trois critères essentiels : exploiter plusieurs sources d’énergie, être facile à installer et à entretenir, et être protégée contre les environnements difficiles des voies ferrées. L’unité proposée semble répondre à ces trois critères.

Les dispositifs sont miniaturisés et légers, ce qui permet de les fixer directement sur les wagons. Chaque moissonneuse est également entourée d’une coque protectrice externe qui protège les composants internes sensibles de la poussière, de la pluie et de la fatigue induite par les vibrations.

Suivi du matériel roulant

Cette technologie arrive juste au moment où l’industrie se prépare à une forte augmentation du suivi du matériel roulant. À la fin de l’année 2024, environ 775 000 wagons de marchandises dans le monde étaient équipés de systèmes de suivi. Ce nombre est appelé à croître de manière significative: 1,3 million de wagons seront équipés de systèmes de suivi d’ici 2029, selon l’étude de marché Berg Insight.

L’étape suivante pourrait être la mise en place de systèmes de surveillance autonomes. Bien que ce système n’ait pas encore été testé sur un train réel, les résultats sont prometteurs.

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