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Simulagora pour étudier le ballast des voies SNCF

il y a 4 ans126 views

Le ballast est un élément essentiel des voies ferrés françaises, mais son comportement mécanique est mal compris. En effet, c'est un système complexe, discontinu, composé de grains grossiers disposés en mince couche, soumis à des charges dynamiques. Ce type de système est le candidat idéal à la simulation numérique par la méthode des éléments discrets (DEM), qui est peu appliquée dans l'industrie, car les temps de calcul sont bien plus importants que pour les autres méthodes : FEM, CFD, etc.

Sur les dix dernières années ce handicap n’a pas empêché Innovation et Recherche (Centre de recherche de SNCF) de développer une expertise reconnue dans la simulation numérique discrète du ballast ferroviaire afin d'augmenter les performances de la voie et réduire les coûts de maintenance.

Cette expertise scientifique et technique s’appuie sur l’exploitation d’un code de calcul open source nommé LMGC90, issu de l’université de Montpellier, au développement duquel la SNCF a contribué. Ce code simule le comportement mécanique d’un ensemble de grains polyédriques via la méthode de la dynamique des contacts. Une des applications critiques de cet outil par la SNCF vise à optimiser les opérations de maintenance mécanisées de la géométrie de voie.

Pour être représentatif de la réalité, cette simulation nécessite des temps et des moyens de calcul importants, même avec une version parallélisé du code. Pour prendre un exemple, la simulation d’une opération de bourrage sur une portion de voie de 10 m contenant 500 000 grains nécessite environ 1 mois de calcul sur 4 cœurs de calcul avec une machine récente. Dans le but de réaliser ce type de calcul à échelle industrielle Innovation et Recherche s’est d'abord doté d’un centre de calcul dédié d’une centaine de cœur. Une fois validée la qualité des résultats obtenus, deux axes de progrès ont été identifiés: d'une part, augmenter la capacité à moindre coût, et d'autre part, partager ce savoir faire unique dans l’entreprise avec l’ingénierie de l’infrastructure (PSIGT).

Simulagora, proposé par Logilab, a permis de converger vers une solution répondant à la fois aux contraintes de coût,à la demande de ressources matérielles importantes et au besoin de collaboration efficace entre les ingénieurs du groupe. Allant au-delà de la mise à disposition de moyens de calcul virtuellement illimités comme le proposent les entreprises de cloud computing, Simulagora a su s'adapter à nos processus de travail et respecter nos exigences de confidentialité pour nous fournir une solution matérielle et logicielle de calcul haute performance accessible à partir d'un simple navigateur.

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