Retour aux actualités

Article suivant

Article précédent

La mobilité verticale de demain

Intermines

Revue des Ingénieurs

01/05/2019

Auteur : Xavier JOURNOUD - Directeur du Développement RH. Thyssenkrupp

Xavier JOURNOUD

Diplômé en droit et management, avec un parcours professionnel asso-ciant direction juridique et direction des ressources humaines dans les sec-teurs de l’assurance, des médias et de l’industrie, il est actuellement direc-teur du développement RH de la division Ascenseurs de Thyssenkrupp.

Jean-François WINNINGER

Architecte, DPLG de l’École nationale supérieure d’Architecture de Strasbourg, passé par l’École d’architecture de Lyon et titulaire d’un Master de Technische Universiteit Delft (NL), il a travaillé pour Fiszer 41 puis Massimiliano Fuksas avant d’intégrer les Ateliers Jean Nouvel en 2003, pour lesquels il est aujourd’hui directeur de projet.

Dans les zones urbaines à forte concentration, l’ambition de construire des immeubles de très grande hauteur se heurte à la raréfaction des espaces constructibles et à l’exiguïté des emprises au sol. La rentabilité de l’opération dépend en partie de la répartition entre zones de service (gaines pour les fluides, circulations verticales…) et espaces commercialisables : bureaux, habitation, hôtel, espaces partagés, etc.

Or, le confort d’utilisation des immeubles de grande hauteur repose, notamment, sur l’installation d’ascenseurs en nombre suffisant pour éviter les temps d’attente et les surcharges de cabine. Le corollaire est l’implantation d’un nombre croissant de gaines d’ascenseur dans la mesure où la traction par câble ne permet pas de faire se déplacer plus d’une cabine, voire deux, dans un même espace. Cette multiplication des espaces de service aboutit à la création d’autant de silos qui empiètent sur les surfaces à destination de logement, de bureaux, de commerce ou de service. L’optimisation de la mobilité verticale prend donc une importance majeure dans la réduction des espaces de service pour libérer le maximum de surfaces utiles.

En l’état actuel des techniques de construction, les gaines d’ascenseur sont contenues dans une enveloppe qui fait partie de la structure de l’immeuble, avec une double fonction à la fois structurelle et de mobilité verticale. Or, cette dualité fonctionnelle rigidifie la répartition des espaces dans le bâtiment et entrave les possibilités de réaménagement.

À contrario, la dissociation de la fonction structurelle et de la fonction de circulation permet d’envisager une flexibilité d’organisation hors de portée jusqu’à présent. Des solutions innovantes en matière de mobilité « indoor » donnent de nouvelles perspectives... Examinons de près trois solutions d’avenir.

La tour Soontareeya Residence à Bangkok

La contrainte

La conception de la tour Soontareeya Residence à Bangkok est une réponse à une très forte contrainte d’exiguïté, avec une emprise au sol de 89 mètres de long sur seulement 16 mètres de large pour 432 mètres de hauteur. Elle intègre également une approche durable consistant à donner au bâtiment, de façon native, plus de flexibilité en termes d’utilisation future et d’adaptation technique. Pour cela, les architectes ont conçu un immeuble dont les fonctionnalités des espaces intérieurs, qu’il s’agisse des surfaces utiles (bureaux, commerces, habitation…) ou des zones techniques, pourront être redistribuées.

La réponse

Cette ‘flexibilité native’ repose ainsi sur un exosquelette en acier qui libère les espaces intérieurs de la tour et permet d’affranchir les zones de service de toute fonction structurelle. Au fur et à mesure des évolutions de la destination du bâtiment, ces zones pourront ainsi être modifiées, adaptées ou déplacées.

Du point de vue de la mobilité verticale, cette modularité est envisageable grâce à la solution du MULTI qui, étant libéré de la traction par câble, possède la capacité de s’adapter à la reconfiguration des espaces de circulation.

Réversible dans sa destination (bureaux, commerces, habitation…), adaptable et modulable, un immeuble de très grande hauteur peut alors se concevoir comme le prolongement vertical de la diversité horizontale des villes et de leurs quartiers.

La technologie

Thyssenkrupp a mis au point le MULTI, qui représente une solution de transformation de la mobilité verticale permettant de s’affranchir du câble, grâce à la sustentation électromagnétique : l’interaction entre des électro-aimants disposés au niveau de la cabine d’ascenseur et un ensemble de guides crée une force magnétique induite qui lui permet la lévitation. Les déplacements de la cabine sont eux-mêmes assurés par un moteur linéaire. À titre d’exemple, ce procédé a été celui du train Transrapid, en service en Allemagne jusqu’en 2011. À la descente, une batterie récupère l’énergie et la restitue ensuite pour les déplacements en mon- tée. Ce système de type KERS (Kinetic Energy Recovery System) a été testé sur les trains à grande vitesse et équipe d’ores et déjà de nombreux véhicules automobiles à moteur puissant (200-300 CV) et boîte automatique.

La suppression de la contrainte du câble donne ainsi la possibilité de faire circuler un plus grand nombre de cabines dans une même gaine, leurs déplacements étant coordonnés informatiquement selon des modalités développées pour la technologie TWIN (Cf. ci-après).

La réduction du nombre de gaines et de leur taille (6 m² pour le MULTI contre 9 m² pour des solutions classiques) permet de diminuer de moitié les espaces dédiés aux ascenseurs. Cette optimisation se retrouve également dans la réduction de 50 % du poids des cabines.

Libérée du câble, la gaine voit ses fonctions s’élargir : en interconnectant horizontalement deux ou plusieurs gaines, il est possible de créer un réseau supportant des déplacements verticaux mais également horizontaux. Le changement d’une direction à l’autre est assuré par la rotation d’une platine placée à l’intersection de la gaine horizontale et de la gaine verticale (voir photo page suivante).

La faisabilité économique de l’opération est supportée par l’installation d’ascenseurs qui permettent de réduire le nombre de gaines et donc les espaces alloués aux zones de service.

La technologie

Deux cabines reliées par des câbles fonctionnant de façon indépendante dans une même gaine : c’est la solution TWIN développée par Thyssenkrupp.

En termes de service rendu aux usagers, la technologie Twin permet aussi d’optimiser les deux étages d’accueil : un accueil « bas » au niveau de la chaussée et un accueil « haut » au niveau de la voie piétonne végétalisée. Chaque accueil sera doté d’un accès aux batteries d’ascenseurs Twin fonctionnant en duo dans chaque gaine et pilotées informatique-ment pour assurer une gestion combinée des flux de passagers dans les cabines.

Ce faisant, le MULTI n’a plus seulement vocation à équiper des bâtiments de grande hauteur, mais il s’adresse également à des ensembles architecturaux complexes comme les aéroports ou les gares, qui mobilisent plusieurs types de moyen de transport (ascenseurs, escaliers mécaniques, trottoirs roulants, etc.).

Un prototype du MULTI est d’ores et déjà installé dans la tour d’essai de ThyssenKrupp à Rottweil (Allemagne). La première mise en exploitation aura lieu dans la « East Side Tower », actuellement en cours de construction à Berlin à l’initiative d’OVG Real Estate et dont la livraison est prévue en 2020.

La Tour Hekla à La Défense

La contrainte

la Tour Hekla sera édifiée à la Défense dans le périmètre de la « Rose de Cherbourg » sur un espace ayant la forme d’un triangle traversé par un anneau autoroutier… Une telle emprise était peu adaptée à la construction d’une tour classique, organisée à partir d’un noyau et d’espaces périphériques sous forme de plateaux.

La réponse

Pour répondre à ces contraintes, les Ateliers Jean-Nouvel ont conçu un ensemble de deux éléments : d’une part, une tour principale de 220 mètres à destination de bureaux et de lieux de vie (restaurants, auditorium…) qui enjambera l’anneau autoroutier transformé en voie piétonne végétalisée et, d’autre part, un immeuble de plus petite taille abritant une résidence universitaire.

Des ascenseurs connectés

MAX est une solution de maintenance prédictive dans le domaine des ascenseurs reposant sur des algorithmes de machine learning. À partir de la collecte et de l’analyse des données d’exploitation des appareils, la technologie permet d’émettre des prévisions de défaillance et donc d’améliorer la maintenance préventive (qui est elle-même une amélioration de la maintenance périodique), de réduire la fréquence et la durée des pannes et d’optimiser le cycle de vie des ascenseurs.

Pour cela, Thyssenkrupp a conclu à la fin de l’année 2013 un partenariat avec Microsoft, dont la solution de cloud Azure abrite la puissance de calcul nécessaire à l’exploitation des données. Ce partenariat a été élargi à Vodafone pour les systèmes de transmission, Prodot pour le développement de solutions logicielles spécifiques, Cyient pour le traitement des données et Celestica pour la conception et la fabrication du matériel.

Deux années ont été nécessaires au développement de MAX qui fonctionne selon le principe de l’internet des objets (IoT) : des capteurs collectent les données d’utilisation des appareils et les transmettent vers le système de cloud Azure, où elles sont analysées afin de calculer le temps de vie restant des principaux composants de chaque ascenseur connecté. L’amélioration continue permet à l’algorithme d’identifier l’origine d’une anomalie ou d’une panne et de produire une prédiction techniquement étayée concernant l’état réel de l’élément concerné. Il devient possible de décider des actions préventives et de programmer à l’avance le remplacement d’une pièce avant qu’elle ne soit défectueuse.

Le dispositif bénéficie en premier lieu aux utilisateurs qui peuvent compter sur des ascenseurs dont le taux de panne est réduit et le fonctionnement plus régulier. Potentiellement, la maintenance prédictive peut réduire de 50 % le temps d’immobilisation d’un ascenseur.

Il permet également de fournir des données plus nombreuses et plus précises aux gestionnaires d’immeubles et facility managers sur l’état des appareils et leur cycle de vie. La planification des périodes d’entretien et des investissements nécessaires s’appuie ainsi sur une analyse prévisionnelle documentée techniquement.

Enfin, les techniciens ascensoristes disposent d’éléments de diagnostic permettant de mieux identifier les dysfonctionnements, d’anticiper les éventuelles pannes futures et de réduire les temps de maintenance et d’immobilisation pour cause de dépannage.

MAX ne se substitue pas à l’expertise des ingénieurs et techniciens ; elle la soutient, fournissant des données concernant, notamment, la température, l’alignement des gaines, les vibrations et la vitesse de la cabine ou encore le fonctionnement des portes.

Par exemple, en cas d’augmentation répétée de l’intensité du courant électrique dans le moteur des portes, MAX va suggérer le contrôle des éléments concernés. En revanche, si l’augmentation est soudaine mais isolée, la solution va identifier le composant en cause et suggérer son remplacement.

Depuis le lancement de la solution fin 2015, Thyssenkrupp a connecté plus de 120 000 ascenseurs aux États-Unis, en Allemagne, en Espagne, en Corée du Sud et au Brésil. Les premières applications en France ont lieu en 2019. À terme, la solution sera disponible pour environ 80 % du parc mondial. ■

La mobilité verticale de demain

2019-05-01 15:15:51

inter-mines.org

https://inter-mines.org/medias/image/9818392516888dc2627171.png

2024-01-11 10:23:33

2019-05-01 15:15:51

Intermines Staff

Auteur : Xavier JOURNOUD - Directeur du Développement RH. Thyssenkrupp Xavier JOURNOUD Diplômé en droit et management, avec un parcours professionnel asso-ciant direction juridique et direction des ressources humaines dans les sec-teurs de l’assurance, des médias et de l’industrie, il est actuellement direc-teur du développement RH de la division Ascenseurs de Thyssenkrupp. Jean-François WINNINGER Architecte, DPLG de l’École nationale supérieure d’Architecture de Strasbourg, passé par l’École d’architecture de Lyon et titulaire d’un Master de Technische Universiteit Delft (NL), il a travaillé pour Fiszer 41 puis Massimiliano Fuksas avant d’intégrer les Ateliers Jean Nouvel en 2003, pour lesquels il est aujourd’hui directeur de projet.Dans les zones urbaines à forte concentration, l’ambition de construire des immeubles de très grande hauteur se heurte à la raréfaction des espaces constructibles et à l’exiguïté des emprises au sol. La rentabilité de l’opération dépend en partie de la répartition entre zones de service (gaines pour les fluides, circulations verticales…) et espaces commercialisables : bureaux, habitation, hôtel, espaces partagés, etc. Or, le confort d’utilisation des immeubles de grande hauteur repose, notamment, sur l’installation d’ascenseurs en nombre suffisant pour éviter les temps d’attente et les surcharges de cabine. Le corollaire est l’implantation d’un nombre croissant de gaines d’ascenseur dans la mesure où la traction par câble ne permet pas de faire se déplacer plus d’une cabine, voire deux, dans un même espace. Cette multiplication des espaces de service aboutit à la création d’autant de silos qui empiètent sur les surfaces à destination de logement, de bureaux, de commerce ou de service. L’optimisation de la mobilité verticale prend donc une importance majeure dans la réduction des espaces de service pour libérer le maximum de surfaces utiles. En l’état actuel des techniques de construction, les gaines d’ascenseur sont contenues dans une enveloppe qui fait partie de la structure de l’immeuble, avec une double fonction à la fois structurelle et de mobilité verticale. Or, cette dualité fonctionnelle rigidifie la répartition des espaces dans le bâtiment et entrave les possibilités de réaménagement. À contrario, la dissociation de la fonction structurelle et de la fonction de circulation permet d’envisager une flexibilité d’organisation hors de portée jusqu’à présent. Des solutions innovantes en matière de mobilité « indoor » donnent de nouvelles perspectives... Examinons de près trois solutions d’avenir. La tour Soontareeya Residence à Bangkok La contrainte La conception de la tour Soontareeya Residence à Bangkok est une réponse à une très forte contrainte d’exiguïté, avec une emprise au sol de 89 mètres de long sur seulement 16 mètres de large pour 432 mètres de hauteur. Elle intègre également une approche durable consistant à donner au bâtiment, de façon native, plus de flexibilité en termes d’utilisation future et d’adaptation technique. Pour cela, les architectes ont conçu un immeuble dont les fonctionnalités des espaces intérieurs, qu’il s’agisse des surfaces utiles (bureaux, commerces, habitation…) ou des zones techniques, pourront être redistribuées. La réponse Cette ‘flexibilité native’ repose ainsi sur un exosquelette en acier qui libère les espaces intérieurs de la tour et permet d’affranchir les zones de service de toute fonction structurelle. Au fur et à mesure des évolutions de la destination du bâtiment, ces zones pourront ainsi être modifiées, adaptées ou déplacées. Du point de vue de la mobilité verticale, cette modularité est envisageable grâce à la solution du MULTI qui, étant libéré de la traction par câble, possède la capacité de s’adapter à la reconfiguration des espaces de circulation. Réversible dans sa destination (bureaux, commerces, habitation…), adaptable et modulable, un immeuble de très grande hauteur peut alors se concevoir comme le prolongement vertical de la diversité horizontale des villes et de leurs quartiers. La technologie Thyssenkrupp a mis au point le MULTI, qui représente une solution de transformation de la mobilité verticale permettant de s’affranchir du câble, grâce à la sustentation électromagnétique : l’interaction entre des électro-aimants disposés au niveau de la cabine d’ascenseur et un ensemble de guides crée une force magnétique induite qui lui permet la lévitation. Les déplacements de la cabine sont eux-mêmes assurés par un moteur linéaire. À titre d’exemple, ce procédé a été celui du train Transrapid, en service en Allemagne jusqu’en 2011. À la descente, une batterie récupère l’énergie et la restitue ensuite pour les déplacements en mon- tée. Ce système de type KERS (Kinetic Energy Recovery System) a été testé sur les trains à grande vitesse et équipe d’ores et déjà de nombreux véhicules automobiles à moteur puissant (200-300 CV) et boîte automatique. La suppression de la contrainte du câble donne ainsi la possibilité de faire circuler un plus grand nombre de cabines dans une même gaine, leurs déplacements étant coordonnés informatiquement selon des modalités développées pour la technologie TWIN (Cf. ci-après). La réduction du nombre de gaines et de leur taille (6 m² pour le MULTI contre 9 m² pour des solutions classiques) permet de diminuer de moitié les espaces dédiés aux ascenseurs. Cette optimisation se retrouve également dans la réduction de 50 % du poids des cabines. Libérée du câble, la gaine voit ses fonctions s’élargir : en interconnectant horizontalement deux ou plusieurs gaines, il est possible de créer un réseau supportant des déplacements verticaux mais également horizontaux. Le changement d’une direction à l’autre est assuré par la rotation d’une platine placée à l’intersection de la gaine horizontale et de la gaine verticale (voir photo page suivante). La faisabilité économique de l’opération est supportée par l’installation d’ascenseurs qui permettent de réduire le nombre de gaines et donc les espaces alloués aux zones de service. La technologie Deux cabines reliées par des câbles fonctionnant de façon indépendante dans une même gaine : c’est la solution TWIN développée par Thyssenkrupp. En termes de service rendu aux usagers, la technologie Twin permet aussi d’optimiser les deux étages d’accueil : un accueil « bas » au niveau de la chaussée et un accueil « haut » au niveau de la voie piétonne végétalisée. Chaque accueil sera doté d’un accès aux batteries d’ascenseurs Twin fonctionnant en duo dans chaque gaine et pilotées informatique-ment pour assurer une gestion combinée des flux de passagers dans les cabines. Ce faisant, le MULTI n’a plus seulement vocation à équiper des bâtiments de grande hauteur, mais il s’adresse également à des ensembles architecturaux complexes comme les aéroports ou les gares, qui mobilisent plusieurs types de moyen de transport (ascenseurs, escaliers mécaniques, trottoirs roulants, etc.). Un prototype du MULTI est d’ores et déjà installé dans la tour d’essai de ThyssenKrupp à Rottweil (Allemagne). La première mise en exploitation aura lieu dans la « East Side Tower », actuellement en cours de construction à Berlin à l’initiative d’OVG Real Estate et dont la livraison est prévue en 2020. La Tour Hekla à La Défense La contrainte la Tour Hekla sera édifiée à la Défense dans le périmètre de la « Rose de Cherbourg » sur un espace ayant la forme d’un triangle traversé par un anneau autoroutier… Une telle emprise était peu adaptée à la construction d’une tour classique, organisée à partir d’un noyau et d’espaces périphériques sous forme de plateaux. La réponse Pour répondre à ces contraintes, les Ateliers Jean-Nouvel ont conçu un ensemble de deux éléments : d’une part, une tour principale de 220 mètres à destination de bureaux et de lieux de vie (restaurants, auditorium…) qui enjambera l’anneau autoroutier transformé en voie piétonne végétalisée et, d’autre part, un immeuble de plus petite taille abritant une résidence universitaire. Des ascenseurs connectés MAX est une solution de maintenance prédictive dans le domaine des ascenseurs reposant sur des algorithmes de machine learning. À partir de la collecte et de l’analyse des données d’exploitation des appareils, la technologie permet d’émettre des prévisions de défaillance et donc d’améliorer la maintenance préventive (qui est elle-même une amélioration de la maintenance périodique), de réduire la fréquence et la durée des pannes et d’optimiser le cycle de vie des ascenseurs. Pour cela, Thyssenkrupp a conclu à la fin de l’année 2013 un partenariat avec Microsoft, dont la solution de cloud Azure abrite la puissance de calcul nécessaire à l’exploitation des données. Ce partenariat a été élargi à Vodafone pour les systèmes de transmission, Prodot pour le développement de solutions logicielles spécifiques, Cyient pour le traitement des données et Celestica pour la conception et la fabrication du matériel. Deux années ont été nécessaires au développement de MAX qui fonctionne selon le principe de l’internet des objets (IoT) : des capteurs collectent les données d’utilisation des appareils et les transmettent vers le système de cloud Azure, où elles sont analysées afin de calculer le temps de vie restant des principaux composants de chaque ascenseur connecté. L’amélioration continue permet à l’algorithme d’identifier l’origine d’une anomalie ou d’une panne et de produire une prédiction techniquement étayée concernant l’état réel de l’élément concerné. Il devient possible de décider des actions préventives et de programmer à l’avance le remplacement d’une pièce avant qu’elle ne soit défectueuse. Le dispositif bénéficie en premier lieu aux utilisateurs qui peuvent compter sur des ascenseurs dont le taux de panne est réduit et le fonctionnement plus régulier. Potentiellement, la maintenance prédictive peut réduire de 50 % le temps d’immobilisation d’un ascenseur. Il permet également de fournir des données plus nombreuses et plus précises aux gestionnaires d’immeubles et facility managers sur l’état des appareils et leur cycle de vie. La planification des périodes d’entretien et des investissements nécessaires s’appuie ainsi sur une analyse prévisionnelle documentée techniquement. Enfin, les techniciens ascensoristes disposent d’éléments de diagnostic permettant de mieux identifier les dysfonctionnements, d’anticiper les éventuelles pannes futures et de réduire les temps de maintenance et d’immobilisation pour cause de dépannage. MAX ne se substitue pas à l’expertise des ingénieurs et techniciens ; elle la soutient, fournissant des données concernant, notamment, la température, l’alignement des gaines, les vibrations et la vitesse de la cabine ou encore le fonctionnement des portes. Par exemple, en cas d’augmentation répétée de l’intensité du courant électrique dans le moteur des portes, MAX va suggérer le contrôle des éléments concernés. En revanche, si l’augmentation est soudaine mais isolée, la solution va identifier le composant en cause et suggérer son remplacement. Depuis le lancement de la solution fin 2015, Thyssenkrupp a connecté plus de 120 000 ascenseurs aux États-Unis, en Allemagne, en Espagne, en Corée du Sud et au Brésil. Les premières applications en France ont lieu en 2019. À terme, la solution sera disponible pour environ 80 % du parc mondial. ■