Modèles et techniques probabilistes pour l'optimisation des stratégies de maintenance : application au domaine ferroviaire
Institution:
Université de Marne-la-ValléeDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The French railway company SNCF wants to increase the efficiency of the maintenance of infrastructure components. Track and catenary maintenance are two of the most expensive tasks to accomplish. Concerning track maintenance, the costs of interventions are very high, while overhead line incidents have a strong impact on regularity. The time necessary for the electric power supply recovery can indeed rise up to several hours. At the same time, the significant number of installed components also increases the maintenance costs. This work presents probabilistic models that allow, for the two applications chosen, to improve the preventive maintenance of the railway infrastructure. Concerning track degradation we propose several methods developed to optimise tamping and ballast replacement on long term. All methods introduced are based on three underlying models : a stochastic track geometry degradation model, an estimation of the maintenance operation benefit and a deterministic cost model. Using this type of modelling, it is possible to compare the generated costs of different maintenance strategies while accounting for the uncertainty that exists on the geometrical development of the track. It is also possible to optimise the costs of track maintenance with respect to parameters of interest. Three extensions of this basic model are proposed for a further improvement of the approximation of the complex system of track maintenance. These modifications are based on expert knowledge. The numerical methods applied are described. Though increasing computation time, the extended models remain faster than simulations of track life cycles. We analyse the lifetime distribution under real stress for the catenary components. A method based on Markov chains and Markov jump processes is used for the estimation. In a second approach based on more detailed data, we apply techniques for lifetime analysis. The results of the two methods are compared. We propose a technique for the optimisation of the regeneration cycle of catenary components
Abstract FR:
La SNCF souhaite rendre plus efficace ses efforts de maintenance des composants de son système en particulier de la voie et des caténaires. Pour la maintenance de la voie, nous présentons plusieurs modélisations développées pour optimiser à long terme les interventions de maintenance. La modélisation est basée sur trois modèles sous-jacents : un modèle stochastique de dégradation de la géométrie de voie, une évaluation des gains d'intervention et un modèle déterminisme de coûts. Il est possible de comparer les coûts engendrés par différentes stratégies de maintenance tout en incluant l'incertitude qui existe sur l'évolution géométrique de la voie. Pour les pièces caténaire, on étudie leur loi de durées de vie. Une méthode basée sur les chaînes de Markov est proposée pour cette estimation, elle permet ainsi d'étudier la fiabilité de ces pièces. Dans une deuxième approche, basée sur des données plus détaillées, nous utilisons des méthodes d'analyse de durée de vie