Comment un système de surveillance assure la santé structurelle des routes

Afin d'assurer une maintenance prédictive des routes en mesurant leur portance, et donc en surveillant le comportement du revêtement renforcé, une station de surveillance autonome a été installée sur l'autoroute A-62 à Valladolid, en Espagne, par le Centre d'études et d'expérimentation des travaux publics (CEDEX). Ce système de surveillance de l'état structurel permet d'établir le modèle de maintenance prédictive et de résoudre des problèmes spécifiques. Le système d'acquisition et d'analyse de données QuantumX de HBM et le logiciel Catman de HBM sont au coeur de ce projet.

La recherche de progrès

En février 2018, une station de surveillance permanente a été installée sur un tronçon de l'autoroute A-62 dans la province espagnole de Valladolid. L'objectif annoncé était de prévenir les problèmes d'intégrité structurelle causés par la circulation de véhicules lourds, la fatigue des matériaux et les phénomènes météorologiques.

La surveillance contribue à mieux comprendre le comportement des matériaux utilisés et permet non seulement de réagir rapidement aux problèmes tels que les cassures et fissures, mais également d’identifier les causes principales des dommages.

Le système de surveillance autonome est composé d’une combinaison de capteurs différents permettant de mesurer des variables dynamiques et statiques (environnementales), d’un système d’acquisition et d'analyse de données QuantumX HBM – intégrant les modules MX840B et CX22B-W, et du logiciel Catman HBM - répondant aux exigences d'acquisition de données les plus pointues et particulièrement faciles à configurer dans ce contexte d’environnement extrême. Le tronçon de test de la route a été sélectionné pour monitorer les mouvements de trois fissures transversales (F1, F2 et F3), séparées respectivement de 7 et de 5,9 m.

Problème

L'état structurel des routes espagnoles souffre de la circulation de véhicules lourds, de la fatigue des matériaux et des conditions météorologiques. Les problèmes de cassures et de fissures doivent régulièrement être traités.  

Solution

L'installation d'une station de surveillance automatique de la chaussée permet de mesurer le comportement de la chaussée, la portance et les influences météorologiques. Le matériel d'acquisition et d'analyse de données QuantumX HBM, associé au logiciel Catman HBM, intégré au système de surveillance de l'état des structures, permet une exploitation précise et flexible, ainsi qu'une configuration rapide. 

Resultats

Le système fournit non seulement une solution de maintenance prédictive et durable permettant de collecter les variables en temps réel, mais également de prévenir ou de détecter les dommages du revêtement et de réagir rapidement le cas échéant. De plus, l’étude et l’analyse des résultats obtenus pourront être exploité afin de développer des matériaux plus performants.

Modèle de maintenance prédictive

CEDEX a pour objectif de mesurer la capacité de portance des routes et la réponse des matériaux aux différents impacts.

La solution installée, qui comprend des capteurs, un système de surveillance et une station météorologique, est la seule station de mesure et de surveillance dynamique dans le domaine. Ce système de surveillance de l'état structurel installé par CEDEX en collaboration avec HBM et la société d'ingénierie Eo6, permet d’établir des modèles de maintenance prédictive et de répondre à des problématiques spécifiques. Parallèlement, les données obtenues fournissent des précieuses informations pour la conception de matériaux nouveaux qui permettront de lutter contre les fissures dans les couches de mélange bitumineux.

Au cours de ses 18 mois d'exploitation, la station de surveillance a recueilli quelque 600 000 signaux, et a calculé les paramètres correspondants et les points individuels de chacun d'entre eux.

La contribution HBM : l’acquisition et l’analyse de données

Outre les différents capteurs également dédiés à l’enregistrent des variables de type température et humidité, la station est basée sur le système d'acquisition et d'analyse de données QuantumX HBM, intégrant les modules MX840B et CX22B-W, et sur le logiciel Catman. Ainsi, en s’appuyant sur ces différentes technologies, la station répond parfaitement aux exigences de précision, de flexibilité et de rapidité de configuration.

Le système d'acquisition et d'analyse de données QuantumX est capable d'acquérir tous les signaux et informations de capteurs. Ses modules universels et autonomes MX480B et CX22B-W sont particulièrement adaptés aux applications avec des données de charge en bord de route, car ils fonctionnent avec différents types de capteurs et ont une grande puissance de calcul.

Le logiciel Catman offre bien plus qu’une simple acquisition de données. Il est parfaitement adapté aux besoins des essais mobiles sur route et facilite l'acquisition, le calcul, l'automatisation, l'affichage et l'enregistrement des signaux mesurés. Par conséquent, les produits HBM répondent aux besoins d'alimentation électrique autonome, d'acquisition de variables statiques et dynamiques, d'accès à distance et de capacité de programmation.

Qualité HBM – Des années de satisfaction

HBM et le CEDEX travaillent en collaboration depuis longtemps. « Il y a de nombreuses années, nous avons intégré des équipements HBM à notre piste d'essai accéléré sur route à El Goloso, près de Madrid, et depuis nous travaillons uniquement sur les produits HBM. Ils offrent une plus grande précision et permettent d’opérer sur plus de 240 voies sans interférence », explique Javier Pérez Ayuso, expert du Centre d'études CEDEX.

Le niveau de précision des solutions HBM permet de faire la différence entre les camions et les autres véhicules. Les camions surchargés peuvent être détectés et, si nécessaire, les autorités compétentes peuvent être averties et procéder à leur identification. Les mesures de température et d'humidité possibles avec la station météorologique sont également très importantes. Ces données environnementales, par exemple, sont nécessaire pour déneiger les routes en hiver.

CEDEX et HBM travaillent actuellement sur un projet d'installation de stations de surveillance autonome similaires sur un tronçon de l'autoroute A-42 dans la province de Tolède.

À propos de

Le Centre d'études et d'Expérimentation des travaux publics, plus connu sous le nom de CEDEX, est un organisme qui a pour mission d’implémenter les concept et technologies de pointe dans les domaines du génie civil, de la construction et de l'environnement. Par le biais d'accords spécifiques, il offre un support technologique grâce aux infrastructures et laboratoires mis à disposition.

Le CEDEX, qui dépend du ministère du Développement, a également pour mission la diffusion des connaissances et, dans ce cadre, il effectue un important travail de transfert de technologie.

Le Centre d'études du transport (CET), qui fait partie de CEDEX et dont le siège estbasé à El Goloso, Madrid, se consacre à des tâches de support technique spécialisé, à la recherche et au développement technologiques ainsi qu'à l'innovation dans le domaine des routes et des transports en général.