Tomorrow’s Road Infrastructure Monitoring & Management (TRIMM)

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Types d´activité (1)

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Contexte

Les nouvelles infrastructures sont conçues et construites avec une durée de vie prévue (limitée), ce qui signifie qu’à un certain moment dans le futur, elles n’existeront plus ou devront être remplacées. En cas d’entretien insuffisant, elles se détérioreront plus vite et atteindront donc plus vite la fin de leur durée de vie. L’entretien ne doit dès lors pas être perçu comme un poste embêtant impliquant des coûts imprévus. Il est indispensable d’obtenir un rendement optimal des investissements effectués.

Des inspections régulières permettent de planifier et d’effectuer les mesures d’entretien qui s’imposent au moment voulu.

Les systèmes de gestion des routes constituent un outil pratique pour les gestionnaires lorsqu’ils doivent établir des choix stratégiques et prendre des décisions concernant l’attribution des budgets disponibles aux différentes parties du réseau routier (ponts, routes, équipement). Ils permettent aussi d’en démontrer la nécessité.

Les données d’inspection peuvent également être mises à profit au niveau du projet, afin de déterminer la nature spécifique des travaux et pour établir si une étude préalable plus approfondie avec des techniques d’inspection plus poussées est nécessaire.

Projet TRIMM

Le projet TRIMM (acronyme de Tomorrow’s Road Infrastructure Monitoring & Management) a été mis sur pied avec le soutien du Septième Programme-cadre de l’Union européenne (PC7, 2007-2013). Ce projet avait pour objectif de renforcer le rôle de l’auscultation dans la gestion des routes et d’examiner ses effets positifs.

L’état d’un réseau routier détermine en effet le niveau de service qu’il peut offrir à ses usagers. Les mesures d’entretien assurent le maintien ou l’amélioration de l’état des ponts et des routes.

Partenaires du projet

Le projet s’est clôturé fin 2014. Depuis peu, les résultats officiels sont disponibles sur le site web de TRIMM sous la forme de deliverables.

Le programme TRIMM était établi autour des tâches suivantes::

  • évaluation et développement d’une sélection de techniques d’inspection prometteuses pour les ponts et les routes;
  • identification des limites des techniques d’inspection;
  • étude des besoins des parties concernées par la gestion du patrimoine;
  • développement d’indicateurs à partir des données d’inspection et lancement de leur utilisation;
  • soutien des gestionnaires lors de l’établissement de leurs activités d’inspection.

Des PME ont été impliquées dans la plupart de ces tâches.

Concrètement, on a recherché comment transposer de nouvelles données de mesure en indicateurs utilisables pour le gestionnaire. Des outils ont aussi été développés pour permettre d’effectuer une analyse coûts-bénéfices afin d’adopter une approche totale de la gestion des routes tout au long de la durée de vie du patrimoine géré.

Les résultats du projet concernent trois thèmes, qui ont chacun été traités dans un autre paquet de tâches (WP):

  • utilisation des données d’inspection dans les systèmes de gestion des routes (asset management systems – AMS) (WP2);
  • amélioration des techniques d’inspection pour les ponts (WP3);
  • amélioration des techniques d’inspection pour les routes (WP4).

WP 2 – Asset management

Le WP 2 a étudié quels facteurs pouvaient optimiser la gestion d’un patrimoine de routes et de ponts.

Bien que les besoins des gestionnaires, des usagers et des autres acteurs diffèrent peu, voire pas du tout, on applique souvent des techniques d’inspection différentes, ce qui produit généralement des indicateurs différents. C’est la raison pour laquelle une approche intégrée est indispensable.

Une telle approche nécessite néanmoins que les activités d’asset management et les techniques d’inspection disponibles soient reliées entre elles. Ce n’est pas le cas jusqu’à présent, sauf pour un nombre limité d’indicateurs qui sont utilisés depuis plus longtemps. L’association des données collectées à des indicateurs techniques, d’état, de performance et d’impact ouvre la porte à un asset management à tous les niveaux – du niveau stratégique à celui du projet. Si les indicateurs peuvent être associés aux coûts d’entretien, l’effet est encore plus grand. Associer la prévision de l’évolution des indicateurs techniques et d’état et celle des performances de certaines parties du patrimoine peut permettre d’optimiser la planification et la conception des routes. C’est pourquoi il est utile de connaître l’impact de l’entretien sur les indicateurs et sur leur évolution. Dans les autres paquets de tâche aussi, on s’est intéressé dans la mesure du possible à toutes ces relations pour les méthodes de mesure et indicateurs qui ont été étudiés au sein du projet TRIMM.

On a aussi étudié comment calculer la plus-value des inspections.

Pour cela, une procédure a été élaborée afin de faciliter les décisions lors du développement et de la mise sur pied des programmes d’inspection. Etant donné que l’on peut s’attendre à ce que cette plus-value augmente lorsque les données d’inspection collectées peuvent être utilisées à plusieurs niveaux de gestion, une procédure en trois étapes est proposée:

  • une étape d’inventaire, afin d’enregistrer tous les faits importants relatifs aux différentes parties du patrimoine, de manière structurée;
  • une étape qualitative, afin de décrire et de structurer la valeur ajoutée des inspections;
  • une étape quantitative, pour fournir des preuves plus solides du lien entre les coûts et les bénéfices des inspections.

Le gestionnaire peut suivre ces trois étapes pour faire un choix entre deux techniques d’inspection similaires, afin d’analyser et de comparer les coûts et les bénéfices des deux techniques.

Cette procédure peut aussi être suivie pour des choix stratégiques plus complexes, en complément avec d’autres outils, pour prendre en compte les incertitudes au niveau des coûts et des bénéfices, en réalisant une analyse de risque ou de sensibilité, ou en utilisant des techniques de pointe.

WP 3 – Inspection des ponts

Le WP3 était consacré à l’inspection visuelle, à l’inspection de l’état mécanique et à l’inspection des dégradations électrochimiques des ponts.

1. Inspection visuelle

Un système caméra a été développé pour l’inspection des ponts, permettant d’analyser les images au bureau. Le système a été testé sur différents ponts et convient pour détecter les fissures, l’écaillage et les colorations comme indicateurs de corrosion et de fuites d’eau sur les structures en béton.

2. Inspection de l’état mécanique

Quelques techniques ont bénéficié d’un développement plus avancé pour l’inspection de l’état mécanique des ponts.

Une technique d’émission acoustique permet de suivre l’activité des fissures. Cette technique permet de déterminer le niveau de dégradation pendant les essais de chargement contrôlé, tandis qu’une évaluation qualitative avec trafic normal peut être réalisée.

Deux méthodes sont suivies pour contrôler le fonctionnement des joints et des appuis, à savoir la mesure des lignes d’influence et celle des fréquences de résonance. Les deux méthodes indiquent quand une inspection plus approfondie est nécessaire. Elles peuvent être utilisées pour repérer les limitations de mouvement avant que celles-ci ne causent des dégâts plus importants.

Une technique model-update a été appliquée pour étudier l’intégrité des éléments porteurs importants. Cette technique détecte des scénarios de dégradation préalablement définis et le risque qu’ils se produisent est évalué en continu. Pour le projet TRIMM, on a surtout travaillé sur les incertitudes autour des indicateurs et sur l’exécution continue et automatisée. La technique indique les endroits d’un pont qui nécessitent une inspection détaillée et peut servir pour planifier les réparations.

3. Dégradations électrochimiques

Différentes techniques pour détecter les dégradations électrochimiques sur les ponts ont été testées.

La méthode la plus efficace pour une détection rapide de la corrosion est une combinaison d’une résistance électrique (RE) et de capteurs multi-épaisseurs. Outre des critères de surveillance de la corrosion sur base de valeurs de corrosion mesurées, une échelle à cinq niveaux a aussi été développée, pour prédire les pertes futures du renforcement par armature.

WP4 – Inspection des routes

Le WP4 a étudié les possibilités d’application de techniques récentes dans de nouveaux domaines de l’inspection routière.

1. Caractéristiques superficielles

Deux méthodes ont été testées pour l’inspection des caractéristiques superficielles:

  • collecte de données avec un parc automobile «classique», équipé d’un bus CAN et d’un smartphone (voir l'article Evaluation du confort);
  • collecte de données avec des véhicules de mesure spécialisés, équipés d’un LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) et de profilomètres, ainsi que d’un GPS et d’un système de navigation interne.

La forme de la surface de la route joue un grand rôle dans la formation éventuelle d’eau stagnante. L’eau stagnante en surface diminue la visibilité (en raison des projections d’eau), réduit l’adhérence et crée de l’aquaplanage. Les véhicules spécialisés permettent de collecter des données laser de haute résolution. Pour déterminer les endroits où de l’eau pourrait stagner, il faut mettre côte à côte des données de différentes bandes de circulation et d’autres facteurs (présence de 20 dispositifs de drainage) doivent également être pris en compte. On a d’abord décrit comment le système de mesure devait se présenter pour pouvoir établir un profil suffisamment détaillé sur toute la largeur de la surface. Différentes méthodes sont indiquées pour mettre côte à côte des flux de données. Ensuite, on a décrit la manière d’obtenir avec ces données une image globale du risque de formation d’eau stagnante (niveau du réseau) et de réaliser une étude détaillée d’une section de route locale (niveau du projet).

Les algorithmes informatiques pour la détection des fissures et du plumage, qui sont généralement utilisés sur le réseau principal, ont été testés sur des routes locales qui ont souvent une géométrie difficile ou qui doivent être entretenues avec moins de moyens financiers. Il apparaît que d’autres réglages doivent être faits pour analyser le plumage sur les routes locales. C’est la raison pour laquelle de nouvelles valeurs-limites ont été définies. De plus, l’approche pour les sections plus longues avec du plumage et la localisation d’une petite zone de plumage dans le sens transversal ont été étudiées. Deux algorithmes différents pour la détection des fissures semblaient avoir chacun leurs limites lorsqu’ils ont été appliqués sur des images de routes locales présentant des fissures assez développées.

2. Caractéristiques structurelles

L’utilisation du Traffic Speed Deflectometer (TSD) et du Ground-Penetrating Radar (GPR) pour l’évaluation des caractéristiques structurelles des chaussées a aussi été étudiée.

Le TSD évalue à l’aide de lasers doppler la déflexion temporaire d’une chaussée soumise à une charge d’essieu.

Sur base de cette caractéristique, il est possible d’estimer la portance et la durée de vie résiduelle d’une chaussée. Cet appareil de mesure a été développé pour les autoroutes. Pour tenter de l’utiliser sur des routes secondaires, on a étudié si les lasers pouvaient être placés plus proches les uns des autres afin de rendre le véhicule plus court et dans quelle mesure la déflexion était encore mesurable à une vitesse moins élevée. Il semble qu’il doive être possible de développer une version plus petite et plus légère du TSD pour une utilisation à plus basse vitesse sur les routes secondaires.

Pour pouvoir mesurer les épaisseurs de couches avec le GPR, il est généralement proposé d’effectuer aussi un nombre limité de carottages. Quelques techniques et dispositifs radar ont donc été étudiés afin de rendre ces carottages totalement superflus. Il a été démontré que deux antennes à haute fréquence (2 GHz) et la méthode de traitement des données y associée permettaient de déterminer avec beaucoup de précision l’épaisseur de couches bitumineuses placées sur une fondation. Pour cette étude, on a utilisé les données de mesure provenant de sections expérimentales spécialement réalisées. La méthode a ensuite été testée sur quelques tronçons de route. Des recherches plus approfondies sont encore nécessaires pour la détermination des couches situées plus en profondeur.

De plus, une enquête a été réalisée auprès des gestionnaires routiers de l’Union européenne sur l’inventorisation des réseaux routiers. Les nouvelles techniques sont souvent perçues comme onéreuses et non fiables, même si la plupart des personnes interrogées semblent manifester un intérêt pour celles-ci.

L’enquête a fourni une liste d’essais croisés par rapport à des appareils de mesure de la rétroréflexion des panneaux de signalisation.

Pour les panneaux secs, les appareils mobiles à traitement automatique et les appareils statiques avec inventorisation manuelle présentent une précision similaire, mais les différences s’accentuent lorsque les panneaux sont humides. Une étude comparative a dès lors été effectuée, afin d’évaluer la précision de la position et de l’exhaustivité de l’inventaire. Un pourcentage élevé de panneaux, poteaux, mâts et bouches d’eau a été détecté. Les avaloirs et les bouches d’égout, qui se situent fréquemment sur la bande de stationnement, sont par contre souvent invisibles sur les images caméra. L’écart de position est généralement inférieur à 1 m. L’utilisation de points de contrôle permet d’améliorer ce résultat. Il apparaît que l’inventorisation mobile est plus rapide et plus sûre (pour le personnel et pour les usagers).

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