Un enjeu majeur de sécurité pour les usagers
L’état des ponts constitue un enjeu majeur de sécurité pour les usagers. Le rapport d’information du Sénat rendu en juin 2019 souligne le vieillissement de notre patrimoine et la lourdeur des investissements pour son entretien et sa surveillance. Les dernières innovations en matière d’instrumentation offrent des nouvelles perspectives aux gestionnaires, plus pratiques, plus performantes et moins couteuses.
En réponse à ces enjeux, le gouvernement annonce un appel à projets « Ponts connectés » piloté par le Cerema dans le cadre de France Relance. Il fait suite à l'aide de 40 millions d'euros annoncée mardi 15 décembre par Jacqueline Gourault et Jean-Baptiste Djebbari pour le programme national ponts.
l'appel à projets ponts connectés : Un soutien à l’innovation pour la surveillance des ponts
Les ouvrages d’art sont des points névralgiques des réseaux routiers, parfois inscrits dans le paysage, souvent invisibles. Les récentes actualités ont tragiquement remis en lumière leur importance stratégique, économique et sociale au sein des territoires. Le vieillissement de ce patrimoine, soumis à des environnements agressifs et des évolutions d’usage, engage à penser autrement son entretien et sa gestion pour assurer la sécurité des personnes et maintenir l’état fonctionnel de chaque ouvrage pour assurer sur un itinéraire donné le niveau de service requis.
Pour assurer la surveillance de ces ouvrages, les dernières innovations en matière d’instrumentation, télécommunication, traitement de données et intelligence artificielle offrent un potentiel important en complément des méthodes classiques d’inspections visuelles.
Pour répondre à ces enjeux, le gouvernement lance un appel à projets « Ponts connectés » dans le cadre de France Relance. Il sera piloté par le Cerema, établissement public dont l’expertise en ouvrages d’art et l’expérience au service des territoires n’est plus à démontrer.
Ce dispositif vise à soutenir les centres de recherche et les entreprises qui travaillent à des solutions innovantes de surveillance et gestion des ouvrages par l’instrumentation :
- systèmes ou méthodes peu onéreux permettant leur large diffusion,
- systèmes ou méthodes peu vulnérables aux intempéries ou au vieillissement, et économes en énergie,
- systèmes ou méthodes qui contribuent à la gestion des ouvrages selon les méthodes classiques, comme celles portées par l’ITSEOA (Instruction technique pour la surveillance et l’entretien des ouvrages d’art),
- systèmes ou méthodes « certifiables » quant à leurs performances,
- méthodes de détection d’anomalies largement automatisées,
- instrumentations permettant le suivi sur le long terme des ouvrages.
Les lauréats expérimenteront leurs solutions en vraie grandeur sur des ouvrages de l’Etat ou de collectivités.
L’objectif final est d’offrir aux collectivités des moyens pratiques, performants et peu onéreux contribuant à une optimisation de la gestion de leur patrimoine.
Félicitations aux 17 projets lauréats
Le ministre délégué chargé des Transports, Jean-Baptiste Djebbari a annoncé le vendredi 23 avril 2021 les 17 lauréats de l’appel à projets sur les ponts connectés lors d'un déplacement à Millau.
Lancé le 16 décembre dernier en réponse à l’enjeu majeur de sécurité des ponts, cet appel à projets se veut porteur de nouvelles solutions pour les collectivités afin de mieux surveiller et entretenir leur patrimoine. L’entretien des infrastructures nécessite des investissements lourds alors que les budgets des gestionnaires sont de plus en plus contraints. L’innovation leur ouvre un nouvel horizon avec des solutions plus pratiques, plus performantes et moins coûteuses.
Le Cerema, qui dispose d’une expertise historique dans le domaine des ouvrages d’art, assure le pilotage du dispositif. Sur les 39 dossiers déposés, un jury constitué d’experts a retenu 17 projets qui seront testés en grandeur nature. L’ensemble de ces projets repose sur un financement total de 8 millions d’euros dont 4 millions subventionnés par l’Etat dans la cadre de France Relance.
Entreprises, universités et gestionnaires répondent présents et démontrent ainsi leur capacité à porter collectivement l’innovation au service de la sécurité des ponts et plus globalement des déplacements des Français.
Des collectivités se sont déjà portées volontaires pour mettre à disposition leurs ponts comme support d’expérimentation.
AP'PONTS
Surveillance d’ouvrages avec capteurs autonomes
Le projet vise la surveillance d'ouvrages par analyse modale avec capteurs MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) sous vibration ambiante. L’instrumentation sera appliquée à des ouvrages de typologies différentes qui permettra de localiser et de quantifier l'évolution des désordres ou changement de comportement structural. S’ensuivront une calibration du modèle numérique d’un ouvrage et les recalculs de l’ouvrage avec la comparaison des coefficients de sécurité associés aux différentes combinaisons d’actions.
Porteur : Apave
Partenaires : SERCEL
Autres acteurs : Ville de Paris, CD 38
AUDACE
Surveillance d’ouvrages par capteurs et aide au diagnostic des ouvrages soumis à un choc PL
Le projet s’attèle à la surveillance des tabliers de ponts vis-à-vis de l’aléa de chocs dus au passage de poids lourds sous l'ouvrage.
Le projet permet de mesurer en temps réel grâce à de nouveaux capteurs connectés innovants certains paramètres de comportement de l’ouvrage pour identifier toute anomalie issue d’un choc véhicule routier. Le projet permet d’associer au signal détecté une description de l’évènement et de ses effets grâce à un algorithme d’analyse des données permettant d’en évaluer la gravité et de déclencher une action rationnelle et graduée du gestionnaire.
Porteur : Sisgeo
Partenaires : LEMTA, SNCF
CAHPREEX
Détection de la corrosion des haubans et des câbles par capteurs autonomes
La corrosion des câbles à l’intérieur des ancrages ou des gaines PEHD n’est aujourd’hui pas facilement détectable lors d’inspections. Le projet vise la mise en œuvre de capteurs autonomes permettant de détecter la corrosion des haubans et des câbles : des capteurs RFID (Radio Frequency Identification) de corrosion sont immergés dans la zone d’enrobage puis ensuite interrogés afin de détecter le début de la corrosion initiée par la présence d’ions chlorures.
Porteur : Artelia
Partenaires : Université Bretagne Occidentale, Université Gustave Eiffel, APPR
Autres acteurs : APPR/AREA
CI3S
Surveillance des ouvrages et détection des désordres par capteurs et intelligence artificielle
Le projet porte sur la mise en place d’un système d’instrumentation composé d’un réseau de capteurs, d’un système d’acquisition et d’algorithmes de traitement des données employant des approches physiques et des méthodologies d’intelligence artificielle. Ceci permettra de caractériser le fonctionnement de la structure avec l’ambition de localiser les désordres. Une plateforme informatique informera le gestionnaire.
Porteur : Cideco
Partenaires : Institut Pascal (UCA), CD 63
DETECTION AUTOMATIQUE DE DESORDRES
Aide au diagnostic d’ouvrages par intelligence artificielle et imagerie (réalité augmentée)
Le projet porte sur le développement d’une application capable de détecter, analyse et identifier les types de défaut présents sur les ouvrages d’art, principalement les ouvrages métalliques, afin de mieux envisager leur entretien avec trois axes :
1) la détection se fait à partir d’images captées par drones ;
2) l’analyse de ces images utilise des réseaux de neurones pour détecter les défauts et alimenter le rapport d’inspection ;
3) l’inspecteur a un retour en direct dès l’inspection des défauts et pathologies présents sur l’ouvrage d’art sur une tablette dans une première étape puis dans une deuxième étape dans une lunette à réalité augmentée pour la visualisation directe des défauts et pathologies.
Porteur : Corrosia
Partenaires : WEAVERIZE, Métropole de Lille
GEOPONT
Auscultation d’ouvrages par propagation d’ondes
Le projet propose d’utiliser les techniques du radar- les ondes électromagnétiques- et de la sismique- les ondes mécaniques- à la caractérisation des pathologies du béton
Porteur : Bouygues
Partenaires : Centrale Supelec, Spotlight
Autres acteurs : Saint-Quentin-en-Yvelines
GERICO
Surveillance d’ouvrages métalliques avec capteurs
Le projet assure la surveillance des ouvrages de type treillis métalliques à partir d’une instrumentation par cordes optiques et accéléromètres. Ils permettront d’analyser le comportement mécanique de l’ouvrage, de détecter voire anticiper les désordres tout en quantifiant la sollicitation des ouvrages par les charges de circulation.
Porteur : SCE
Partenaires : OSMOS, STRAINS, Ville d’Angers
IA2
Détection des affouillements par capteurs
L'objet du projet est la détection des affouillements pour les ponts grâce à la caractérisation d'indicateurs de santé structurelle, statiques ou dynamiques. Le procédé est basé sur la détection de la perte de raideur d'un appui dû à l'assouplissement structurel occasionné par un affouillement. La méthodologie ambitionne avec des instrumentations et des maquettes numériques de déterminer pour chaque famille d’ouvrage une formule simple établissant la variation de grandeurs d’usage ainsi que des seuils d’alerte.
Porteur : Sixense Monitoring
Partenaires : CD 46, Université Gustave Eiffel, Cofiroute
MAJ
Détection d’endommagement des joints de chaussée par capteurs acoustiques et intelligence artificielle
Le projet propose de reconnaître l’endommagement des joints de chaussée par leur instrumentation en développant une oreille numérique experte, entraînée par intelligence artificielle, analysant le signal sonore sous passages de poids lourds.
Le projet s’articule en trois phase :
1) l’enregistrement et l’analyse de bruits de 50 joints de chaussées ;
2) le développement et l’entrainement d’un modèle de détection d’endommagement des joints de chaussées par intelligence artificielle ;
3) l’étude exploratoire d’une instrumentation mobile embarquée sur un véhicule
Porteur : Freyssinet
Partenaires : FIC, VCF
MIMIA
Surveillance d’ouvrages et aide au diagnostic par imagerie satellitaire
Le projet propose de développer trois axes principaux :
1) l’exploitation et le traitement de données issues principalement de relevés satellites, pour le recensement des ouvrages courants et leur évaluation vis-à-vis de leur exposition à des risques environnementaux ;
2) le développement, sur des types d’ouvrages d’art représentatifs, des outils de saisie automatique de données géométriques et photographiques ;
3) le développement d’outils de traitement automatique de ces données afin d’identifier les ouvrages d’art présentant des défauts graves vis-à-vis de la sécurité, de l’exploitation et de la tenue structurelle.
Porteur : Sites
Partenaires : CORNIS, CSL
Autres acteurs : Collectivité de Corse
MIRAUAR
Aide au diagnostic d’ouvrages par imagerie (réalité augmentée) et intelligence artificielle
L’objectif du projet est de proposer un outil d’aide à l’évaluation des ouvrages par réalité augmentée. Une base de modèles numériques génériques est utilisée pour entraîner l’intelligence artificielle à reconnaitre la typologie de l’ouvrage et à le décomposer automatiquement en éléments constitutifs élémentaires. Il est ensuite développé une ergonomie de type réalité augmentée couplée à un modèle d’intelligence métier afin de guider l’utilisateur lors de sa visite et un traitement par intelligence artificielle quantifiera les défauts puis les qualifiera grâce aux catalogues de désordres de l’IQOA (Image de la qualité des ouvrages d'art).
Porteur : Setec
Partenaires : Bloc in Bloc, LIRIS
SOFIA
Aide à l’inspection d’ouvrages par analyse d’images
Le projet dotera l’inspecteur spécialisé en ouvrages d’art d’un outil « intelligent » de recueil et d’analyse des défauts d’ouvrages. Cet outil permettra d’améliorer la fiabilité des jugements et d’instruire de manière automatisée les procès-verbaux d’inspection.
Porteur : Socotec
Partenaires : CEA
Autres acteurs : SANEF
SOS-A
Détection des affouillements par capteurs, imagerie et modélisation
Le projet propose de développer un système de suivi en continu, connecté, du phénomène d’affouillement au droit des ouvrages à risques. Le projet recourt à l’utilisation de technologies comme l’instrumentation connectée, le SIG, la modélisation 3D, la plateforme de gestion existante ou encore l’interférométrie satellite Radar…).
Le projet comprend 3 phases :
1) développement d’un algorithme permettant une classification des ouvrages à risques à partir de la détermination des caractéristiques des cours d’eau ;
2) modélisation des ouvrages par typologie avec la détermination de seuils d’alerte ;
3) instrumentation et suivi des mouvements sédimentaires sur 5 à 10 ouvrages du CD 64.
Porteur : QCS Services
Partenaires : Coredia, DYNAOPT, CD 64
SURVOUT
Surveillance d’ouvrages en maçonnerie sous trafic courant et convois exceptionnels
L’objectif principal du projet est de proposer une méthode permettant une bonne appréhension du fonctionnement des ouvrages en maçonneries et de leur comportement mécanique sous trafic courant et sous l’impact éventuel de convois exceptionnels.
Pour cela, le projet repose sur l’addition :
• d’une surveillance continue, dynamique, autonome et connectée,
• d’une surveillance distribuée exhaustive,
• d’une surveillance des mesures de convergence,
• d’un modèle de calcul paramétré développé.
Porteur : Quadric
Partenaires : CD 38
VIASAGAX
Détection des surcharges poids lourds
Le projet s’intéresse à la détection du dépassement des charges autorisées à circuler sur les ouvrages, avec la lecture automatique des plaques immatriculations des poids lourds et l’affichage sur Panneau à Messages Variables des dépassements.
Le système de pesage dynamique proposé s’appuie sur des géophones compensés en température à l'aide sondes, insérés dans la chaussée.
Porteur : Freyssinet
Partenaires : CD 34, Eurovia
VIGI
Surveillance d’ouvrages avec capteurs autonomes
Le projet vise la surveillance par l’instrumentions des ouvrages avec des capteurs autonomes permettant d’offrir des indicateurs robustes, représentatifs du comportement structural des ouvrages par l’analyse du comportement dynamique. Le système peut être interrogé par le personnel en charge de la gestion lors de visites, qui bénéficie alors d’informations sur le comportement structurel, utiles à la décision.
Porteur : Egis
Autres acteurs : CD 74, ATMB, IUT Grenoble, Save
VIVOA
Aide à l’inspection d’ouvrages par analyse d’images
L’outil envisagé offrira à l’inspecteur en charge de l’évaluation un support visuel numérique capable d’offrir une visite immersive et de détecter automatiquement les désordres les plus fréquents des ouvrages classiques en béton ou en maçonnerie.
Porteur : Sixense Engineering
Partenaires : Sixense Mapping, Sixense Digital, Ville d’Angers, Ville et Eurométropole de Strasbourg