Etude de tracé de chemin de fer pour Systra

Une étude de conception préliminaire précise et économique avec l’imagerie satellitaire et les modèles d’élévation

Spécialiste en ingénierie des transports urbains et ferroviaires, Systra fournit des études préliminaires indispensables à la conception des voies ferrées, en utilisant des modèles d’élévation et l’imagerie par satellite, parallèlement aux outils de génie civil plus conventionnels.

Génie civil : infrastructures pour les transports

En matière d’infrastructures pour les transports, le génie civil combine l’expertise des spécialistes et les technologies requises pour planifier, construire, exploiter et réhabiliter les réseaux ferroviaires et routiers.

Préalablement à la phase de construction, les ingénieurs doivent déterminer l’itinéraire le plus approprié, calculer les volumes de terre à extraire et/ou ajouter, localiser les structures et évaluer les coûts.

Les ingénieurs entament l’étude de conception préliminaire en recueillant des données géographiques. Ces informations doivent être disponibles rapidement, actuelles et homogènes malgré l’importance des superficies couvertes. Elles doivent aussi être suffisamment précises pour permettre d’évaluer les coûts et assurer la planification des opérations sur site.

Demande de Systra pour un projet ferroviaire en Algérie

En décembre 2005, la Société nationale de transport ferroviaire (SNTF) algérienne lançait un appel d’offres pour le développement d’une liaison ferroviaire de 800 km, comprenant les opérations de planification, construction et maintenance tout au long de la phase opérationnelle.

SYSTRA, société d’étude de transport ferroviaire et de transport urbain, demandait alors à Airbus Defence and Space de fournir une solution innovante pour compléter ses sources d’information et méthodes existantes, afin de répondre aussi précisément que possible à l’appel d’offres émis par la SNTF.

Les entretiens entre Airbus Defence and Space et Systra allaient révéler une exigence spécifique : le long de l’itinéraire initial de 800 km, seule une bande de 20 km de large s’avérait effectivement utile en termes d’imagerie satellitaire et de modèles d’élévation numériques.

Il s’agissait surtout de contribuer à l’étude de conception préliminaire en fournissant des informations géographiques précises et actualisées sur la totalité de la superficie considérée.

La solution d'Airbus Defence and Space

GEO Elevation et SPOTMaps

Pour étayer les études portant sur l’itinéraire de la nouvelle liaison ferroviaire, Airbus Defence and Space a fourni un ensemble de données satellitaires, comprenant un modèle d’élévation numérique et une mosaïque à haute résolution d’orthoimages acquises avec le satellite SPOT 5, en couleurs naturelles.

Ce jeu de données couvrait uniquement la zone linéaire concernée, avec une largeur minimale de fauchée fixée à 20 km, sur les 800 km de l’itinéraire. L’ensemble du jeu de données allait être livré en l’espace de quinze jours.
A l’heure actuelle, les deux produits, qui peuvent être livrés dans un délai de deux jours ouvrables, couvrent plus de 40 millions de km² dans le monde entier.

Résultats

Determination of earth excavation/fill volumes - Sysrta case study

L’image ci-dessus montre la zone opérationnelle : 27 viaducs (9 km), 9 tunnels simple tube (11 km), 5 tunnels bi-tubes (2 x 38 km), 83 millions de travaux de terrassement

Calcul des volumes d’excavation/remplissage de terre.

Basé sur le modèle d’élévation numérique SPOT DEM, l’itinéraire choisi pour la liaison ferroviaire allait être converti en coupe longitudinale, les viaducs et les tunnels étant intégrés à un environnement 3D.
Les volumes d’excavation/remplissage ont été calculés sur la base de coupes perpendiculaires, sur toute la longueur du parcours.

Ces calculs étaient auparavant réalisés en utilisant des cartes à l’échelle 1:10000, avec une marge d’erreur de 20 %. Grâce aux modèles d’élévation numérique SPOT DEM, cette marge est aujourd’hui inférieure à 10 %. En utilisant le modèle d’élévation numérique d’Airbus Defence and Space et les produits SPOTMaps, et sans avoir à détacher sur place des équipes d’arpentage, Systra a pu fournir des résultats beaucoup plus précis pour son étude préliminaire.

Un dimensionnement plus rapide et plus précis

Les modèles d’élévation numériques et les orthoimages ont été intégrés au logiciel de SYSTRA, ainsi que dans un outil de présentation 3D qui permet aux utilisateurs de naviguer aisément à l’intérieur, d’identifier les lieux et de visualiser les développements/structures existants.
La combinaison des deux méthodes a permis d’optimiser des éléments essentiels :

  • Itinéraire retenu, en fonction du relief et des gradients
  • Itinéraire retenu, en intégrant la vitesse prévue pour les rames
  • Intégration des réseaux de drainage
  • Visualisation des propriétés
  • Intégration des différents réseaux (routes, électricité, etc.)
  • Conception des dispositifs d’aiguillage
  • Implantation des gares

La phase de conception préliminaire, avec calcul des volumes d’excavation/remplissage et le évaluation des coûts, a été menée à bien sans avoir à détacher des équipes sur site, ni à demander d’autorisations auprès des autorités locales.

Un apport déterminant

L’imagerie satellite comme source d’informations géographiques alliée à des méthodes conventionnelles, a permis à SYSTRA de finir plus rapidement la phase de conception préliminaire, de réduire les coûts et de faire une proposition plus compétitive.

Avantages clés

  • Etude menée à bien sans avoir à détacher des équipes de géomètres sur site, ni à demander des autorisations auprès des autorités locales ;
  • Calcul plus précis et plus rapide des volumes d’excavation/remplissage de terre, et identification des structures ;
  • Le calcul des volumes d’excavation/remplissage était auparavant réalisé en utilisant des cartes à l’échelle 1:10000, avec une marge d’erreur de 20 %. Grâce au modèle d’élévation numérique, cette marge est maintenant inférieure à 10 %. La proposition élaborée par Systra a donc pu s’appuyer sur des chiffres plus précis et, in fine, s’avérer plus réaliste ;
  • 75 millions d’euros économisés ;
  • Déplacer 1 m3 de terre coûte plus de 5 euros. Le projet de Systra impliquait 150 millions de m3 de terre, pour un coût de 750 millions d’euros. Une marge d’erreur inférieure à 10 % grâce à l’utilisation de modèles d’élévation numériques se traduit donc par plus de 75 millions d’euros d’économie ;
  • Communication renforcée grâce à une visualisation 3D
  • Le système d’affichage 3D a permis à Systra de montrer à l’avance l’aspect final du projet.

L’étude de conception préliminaire a ensuite été assurée en utilisant un système de réalité virtuelle, parallèlement à des outils de génie civils plus conventionnels.

Voir aussi...

Etude de tracé de chemin de fer pour Systra

Pages liées