Les ingénieurs chinois utilisent des robots de construction équipés d’intelligence artificielle pour développer des chemins de fer à un rythme sans précédent.
Une ligne de train à grande vitesse passe près de Wuhan. Photo : Xinhua
Le réseau ferroviaire à grande vitesse chinois, le plus vaste au monde , est sur le point de se développer davantage. Plus tard cette année, plusieurs nouvelles lignes rejoindront l'immense réseau ferroviaire électrifié du pays, notamment la ligne Fuzhou-Xiamen (277 km), la ligne Canton-Shantou (203 km) et la ligne Shanghai-Nanjing (278 km). Une fois opérationnelles, ces nouvelles lignes seront plus de deux fois plus longues que l'ensemble du réseau ferroviaire à grande vitesse allemand, chacune proposant des trains capables d'atteindre une vitesse maximale de 350 km/h, selon le SCMP .
Cependant, les voies ferrées les plus récentes se distinguent de la plupart des voies ferrées existantes par le fait qu'elles sont construites par des robots spécialement conçus. Cette méthode de construction automatisée a été testée et approuvée pour les futurs projets de trains à grande vitesse, selon Wang Peixiong, ingénieur en chef de la China Railway Construction Electrification Bureau Corporation. Le déploiement de robots pour construire des lignes aériennes électrifiées à grande échelle constitue une étape importante pour le secteur, prouvant que les machines peuvent prendre en charge une grande partie des travaux à forte intensité de main-d'œuvre, notamment la construction de trains à grande vitesse.
La construction ferroviaire implique diverses tâches, notamment le creusement, le nivellement, la pose de voies, la construction de ponts et de tunnels, ainsi que l'installation de systèmes de signalisation et de communication. Il s'agit d'une infrastructure coûteuse qui nécessite un grand nombre d'ouvriers ainsi que des professionnels qualifiés et compétents. Autrefois, les projets ferroviaires étaient très dangereux. Par exemple, le chemin de fer qui traversait la Sierra Nevada aux États-Unis a nécessité plus de 10 000 ouvriers du bâtiment.
Aujourd'hui, les robots et autres technologies avancées prennent en charge une grande partie des travaux fastidieux de construction ferroviaire. En 2018, par exemple, la Chine a introduit une machine automatisée capable de poser des voies ferrées à grande vitesse à une vitesse de 1,5 kilomètre par jour. En 2021, grâce à une précision accrue et à sa capacité à fonctionner 24h/24 et 7j/7, cette machine de construction ferroviaire automatisée a pu poser 2 kilomètres de voies par jour. Bientôt, les robots étendront leurs capacités au-delà de la pose de rails. Soudure, peinture et inspection pourront désormais être réalisées par des robots. Ces équipements automatisés creuseront également des tunnels et couleront du béton, entre autres tâches.
Mais ce n'est que récemment que les robots ont pu construire les structures d'électrification aériennes des trains à grande vitesse, une tâche autrefois considérée comme trop complexe pour les machines, selon Wang et ses collègues. Le câblage électrique, les pylônes, les supports et les poteaux électriques qui alimentent les trains sont appelés lignes électriques aériennes (LTA). La construction d'un réseau LTA pour les trains à grande vitesse implique des processus complexes tels que le préassemblage des pylônes et des câbles, le transport des matériaux jusqu'au chantier et l'installation des pylônes et des supports.
L'installation des pylônes et des câbles est une tâche particulièrement dangereuse, nécessitant de travailler à grande hauteur et sous pression. Par exemple, pour installer la flèche du système électrique sur un poteau de soutien, les ouvriers doivent attacher une poulie au sommet du poteau, puis utiliser une corde pour attacher la flèche au sol et la tirer vers le haut, selon Jiang Zhehua, ingénieur de l'équipe de Wang.
Ce processus nécessite la coordination de plusieurs ouvriers sur le terrain avec ceux travaillant sur les colonnes de soutien. En cas de problème, le travail peut s'avérer mortel. En raison des dangers et de la nature du travail, l'assemblage du réseau OCS devient la partie la plus exigeante en main-d'œuvre du projet de ligne à grande vitesse.
Pour résoudre ce problème, les ingénieurs ferroviaires développent une technologie de construction automatisée qui utilise des plateformes de gestion de données numériques et des systèmes intelligents pour stocker, préassembler, transporter et construire. Des capteurs automatisés collectent des données en temps réel sur le chantier et les transmettent à un entrepôt intelligent, où un système automatisé de stockage et de récupération identifie et livre les matériaux nécessaires à l'usine pour assembler les pylônes, poteaux électriques, suspentes et autres composants, puis les soulève et les place aux emplacements appropriés.
Cependant, selon l'équipe d'ingénieurs, les robots rencontrent également des difficultés lors de la construction d'OCS. L'un des aspects les plus complexes du travail nécessite l'installation précise et synchronisée d'un grand nombre de câbles, de supports, de flèches et de nombreux autres composants. Le chantier présente également des défis tels que les irrégularités du terrain, les obstacles naturels, les intempéries et d'autres facteurs susceptibles de gêner le processus d'installation. Les robots peuvent avoir des difficultés à franchir les obstacles ou à s'adapter aux changements de l'environnement. L'installation d'OCS nécessite également une série de systèmes robotisés fonctionnant en parfaite synergie pour mener à bien le travail.
La solution à ces défis réside dans l'intelligence artificielle. Des scientifiques ont installé des robots sur les chantiers de construction. Ces robots utilisent des algorithmes de reconnaissance d'images et d'extraction de caractéristiques cibles pour planifier le processus optimal d'installation des poteaux électriques avec une précision de 1 mm. L'IA permet également aux robots de travailler dans des conditions météorologiques défavorables et de travailler côte à côte. Grâce à l'IA, les robots gagnent en flexibilité : ils se déplacent entre les postes de travail, ajustent et serrent les vis, puis reviennent au point de référence pour attendre la prochaine instruction.
Dans l'entrepôt, des équipements d'IA, tels que des chariots élévateurs intelligents, peuvent prélever et transporter des matériaux, selon Gao Qi, ingénieur au sein de l'équipe de Wang. Ces machines intelligentes sont programmées pour s'auto-entretenir et fonctionner 24h/24, effectuant diverses tâches avec une grande précision. Le contrôle qualité de l'entrepôt a également été amélioré. Les matériaux stockés sont triés et transportés dans une chambre noire pour y être scannés. Un modèle de réseau neuronal spécialisé, entraîné sur 30 matériaux différents, peut détecter les défauts avant leur utilisation. Cette technologie améliore l'efficacité de l'entrepôt, rendant le processus dix fois plus rapide que dans un entrepôt traditionnel.
Bien que les robots puissent travailler toute la journée sans interruption et sans compromettre la précision, ils peuvent également jouer un rôle important dans les domaines où la main-d’œuvre qualifiée est rare ou les coûts de main-d’œuvre sont trop élevés.
An Khang (selon SCMP )
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