Simulation HIL pour le matériel roulant

L'entreprise

SNCF Voyageurs, branche de la société nationale des chemins de fer français, exploite 15 000 trains commerciaux par jour, transportant plus de cinq millions de passagers et plus de 250 000 tonnes de marchandises.

Le département Matériel de la société supervise la maintenance d'une flotte de 17 000 véhicules roulants. Pour garantir la fiabilité et la sécurité, son centre d'ingénierie du matériel situé près de Lyon, en France, se concentre sur la validation de l'électronique de contrôle de la chaîne de traction par le biais d'une simulation avancée.

Dans le cadre de son projet SimHIL (SIMulated Simulation HIL), SNCF Voyageurs s'est associée à OPAL-RT pour moderniser ses processus de validation et réduire les risques liés aux essais physiques des trains.

Les défis

Tester les systèmes de contrôle de la traction des trains dans des conditions réelles est coûteux, complexe et parfois dangereux. La réalisation d'essais opérationnels sur du matériel roulant réel, tels que des températures extrêmes, de fortes accélérations ou des chocs mécaniques soudains, peut immobiliser les trains et entraîner des dépenses considérables.

SNCF Voyageurs avait besoin d'un environnement virtuel en temps réel pour :

• Valider les mises à jour des ordinateurs de bord et des systèmes de contrôle sans mettre les trains hors service.
• Reproduire avec précision le comportement électrique et mécanique dans des conditions de fonctionnement critiques.
• Minimiser les risques liés aux tests tout en garantissant l'intégrité du système et le respect des normes de sécurité.

La solution OPAL-RT

OPAL-RT a rejoint le projet SimHIL en 2013 pour aider SNCF Voyageurs à construire une plateforme simulation en temps réel capable d'émuler le comportement des systèmes de traction des TGV.

En utilisant RT-LAB et le FPGA basé sur Power Electronics Toolbox (eHS), SNCF Voyageurs a créé un jumeau numérique du groupe motopropulseur et des systèmes de contrôle de la traction du train. L'installation permet aux ingénieurs de :

• Simuler en temps réel les chaînes de traction, les sous-stations et les réseaux de caténaires.
• Effectuer des tests de Simulation HIL (HIL) avec des contrôleurs de traction réels.
• Réduire les temps de calcul pour des interactions en temps réel d'une grande précision.

En 2018, la plateforme SimHIL est passée à une modélisation basée sur des FPGA, permettant des simulations plus rapides et plus précises, soutenant l'objectif de la SNCF d'obtenir une certification virtuelle pour les futurs systèmes.

Les résultats

Grâce à la technologie de simulation en temps réel d'OPAL-RT, SNCF Voyageurs dispose désormais d'une plateforme HIL flexible, modulaire et évolutive qui améliore sa capacité à valider les systèmes de contrôle de manière sûre et efficace.

La solution permet :

• Réduction des coûts des essais physiques et des temps d'arrêt du matériel roulant.
• Amélioration de la précision du modèle et de la flexibilité des tests pour différents systèmes de traction.
• Amélioration de la sécurité et de la fiabilité du personnel et des infrastructures.

Le succès de SimHIL contribue également à remodeler les normes de l'industrie ferroviaire, car les organismes de réglementation reconnaissent de plus en plus la simulation HIL comme une méthode de validation viable et digne de confiance. SNCF Voyageurs continue d'étendre son utilisation des outils OPAL-RT pour relever les défis futurs, en optimisant l'efficacité Énergie et la performance de son parc dans le cadre d'un avenir ferroviaire plus durable et plus numérique.

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