Études de cas pratique

EGC

Cycle Opérationnel d’un Camion Benne

Cycle Opérationnel d’un Camion Benne en Terrassement

Cycle Opérationnel d’un Camion Benne en Terrassement

Comprendre le Cycle Opérationnel d’un Camion Benne en Terrassement

Le camion benne est un acteur majeur des chantiers de terrassement, assurant le transport des matériaux excavés (déblais) ou des matériaux d'apport (remblais). L'analyse de son cycle opérationnel permet d'évaluer sa productivité et d'optimiser son utilisation au sein de l'atelier de production (par exemple, en coordination avec une pelle hydraulique).

Cet exercice a pour objectifs de :

  • Décomposer et calculer les temps des différentes phases du cycle d'un camion benne.
  • Déterminer le temps de cycle total.
  • Calculer le nombre de rotations possibles par heure et par jour.
  • Estimer le rendement horaire du camion.

Données de l'Exercice

Un camion benne est utilisé pour transporter des matériaux foisonnés d'une zone de chargement vers une zone de déversement.

Caractéristiques du camion benne et du trajet :

  • Capacité de la benne (\(C_{\text{benne}}\)) : \(15 \, \text{m}^3\) (volume foisonné)
  • Distance de transport du point de chargement au point de déversement (\(D\)) : \(5 \, \text{km}\)
  • Vitesse moyenne du camion chargé (\(V_{\text{charge}}\)) : \(30 \, \text{km/h}\)
  • Vitesse moyenne du camion à vide (retour) (\(V_{\text{vide}}\)) : \(50 \, \text{km/h}\)
  • Temps moyen de chargement de la benne (\(T_{\text{chargement}}\)) : \(4.0 \, \text{minutes}\)
  • Temps moyen de déversement de la benne (\(T_{\text{deversement}}\)) : \(1.5 \, \text{minutes}\)
  • Temps fixes par cycle (manœuvres, attentes diverses) (\(T_{\text{fixes_manoeuvre}}\)) : \(2.5 \, \text{minutes}\)
  • Durée d'une journée de travail : \(8 \, \text{heures}\)
  • Coefficient d'efficacité du chantier (\(E_h\)) : \(0.80\) (équivalent à \(0.80 \times 60 = 48\) minutes effectives par heure)
Schéma du Cycle Opérationnel d'un Camion Benne
Chargement (T chargement) Déversement (T déversement) Transport Chargé (D, V chargé) Transport à Vide (D, V vide) (T fixes) (T fixes) Cycle Opérationnel du Camion Benne

Schéma illustrant les différentes phases du cycle d'un camion benne.

Questions à Traiter

  1. Convertir les vitesses du camion (\(V_{\text{charge}}\) et \(V_{\text{vide}}\)) de km/h en m/min.
  2. Calculer le temps de transport aller (camion chargé) (\(T_{\text{aller}}\)) en minutes.
  3. Calculer le temps de transport retour (camion à vide) (\(T_{\text{retour}}\)) en minutes.
  4. Calculer la somme des temps fixes opérationnels par cycle (\(T_{\text{fixes_op}}\)), incluant chargement, déversement et manœuvres/attentes.
  5. Calculer le temps de cycle total du camion benne (\(T_{c, \text{camion}}\)) en minutes.
  6. Calculer le nombre de cycles complets qu'un camion peut effectuer par heure de travail effective.
  7. Calculer le rendement horaire du camion benne (\(R_{\text{camion}}\)) en \(\text{m}^3\) foisonnés par heure de travail effective.
  8. Calculer le nombre total de voyages que le camion peut effectuer en une journée de travail de 8 heures, en tenant compte de l'efficacité du chantier.

Correction : Cycle Opérationnel d’un Camion Benne en Terrassement

Question 1 : Conversion des vitesses en m/min

Principe :

Pour convertir une vitesse de km/h en m/min, on multiplie par 1000 (pour convertir km en m) et on divise par 60 (pour convertir heures en minutes).

Formule(s) utilisée(s) :
\[ V \, (\text{m/min}) = V \, (\text{km/h}) \times \frac{1000}{60} \]
Données spécifiques :
  • \(V_{\text{charge}} = 30 \, \text{km/h}\)
  • \(V_{\text{vide}} = 50 \, \text{km/h}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} V_{\text{charge_m_min}} &= 30 \, \text{km/h} \times \frac{1000}{60} \, \frac{\text{m/min}}{\text{km/h}} \\ &= 30 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &= 500 \, \text{m/min} \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} V_{\text{vide_m_min}} &= 50 \, \text{km/h} \times \frac{1000}{60} \, \frac{\text{m/min}}{\text{km/h}} \\ &= 50 \times 16.666... \, \text{m/min} \\ &\approx 833.33 \, \text{m/min} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 :
  • \(V_{\text{charge}} = 500 \, \text{m/min}\)
  • \(V_{\text{vide}} \approx 833.33 \, \text{m/min}\)

Quiz Intermédiaire (Q1) : Une vitesse de \(40 \, \text{km/h}\) est-elle supérieure ou inférieure à \(700 \, \text{m/min}\) ?

Question 2 : Temps de transport aller (camion chargé) (\(T_{\text{aller}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de transport aller est calculé en divisant la distance de transport par la vitesse moyenne du camion chargé. La distance doit être en mètres si la vitesse est en m/min.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{aller}} = \frac{D \times 1000 \, (\text{m/km})}{V_{\text{charge_m_min}}} \]
Données spécifiques :
  • \(D = 5 \, \text{km} = 5000 \, \text{m}\)
  • \(V_{\text{charge_m_min}} = 500 \, \text{m/min}\) (résultat Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{aller}} &= \frac{5000 \, \text{m}}{500 \, \text{m/min}} \\ &= 10 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le temps de transport aller est \(T_{\text{aller}} = 10 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q2) : Si la distance de transport double, le temps de transport aller (à vitesse constante) :

Question 3 : Temps de transport retour (camion à vide) (\(T_{\text{retour}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de transport retour est calculé en divisant la distance de transport (la même que pour l'aller) par la vitesse moyenne du camion à vide.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{retour}} = \frac{D \times 1000 \, (\text{m/km})}{V_{\text{vide_m_min}}} \]
Données spécifiques :
  • \(D = 5 \, \text{km} = 5000 \, \text{m}\)
  • \(V_{\text{vide_m_min}} \approx 833.33 \, \text{m/min}\) (résultat Q1)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{retour}} &= \frac{5000 \, \text{m}}{833.33 \, \text{m/min}} \\ &\approx 6.00 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : Le temps de transport retour est \(T_{\text{retour}} \approx 6.00 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q3) : Généralement, la vitesse à vide d'un camion est :

Question 4 : Somme des temps fixes opérationnels par cycle (\(T_{\text{fixes_op}}\))

Principe :

Les temps fixes opérationnels incluent tous les temps du cycle qui ne dépendent pas directement des distances de transport, comme le chargement, le déversement et les manœuvres/attentes.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{\text{fixes_op}} = T_{\text{chargement}} + T_{\text{deversement}} + T_{\text{fixes_manoeuvre}} \]
Données spécifiques :
  • \(T_{\text{chargement}} = 4.0 \, \text{minutes}\)
  • \(T_{\text{deversement}} = 1.5 \, \text{minutes}\)
  • \(T_{\text{fixes_manoeuvre}} = 2.5 \, \text{minutes}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{\text{fixes_op}} &= 4.0 \, \text{min} + 1.5 \, \text{min} + 2.5 \, \text{min} \\ &= 8.0 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La somme des temps fixes opérationnels par cycle est \(T_{\text{fixes_op}} = 8.0 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q4) : Si le temps de manœuvre (\(T_{\text{fixes_manoeuvre}}\)) augmente, le temps de cycle total du camion :

Question 5 : Temps de cycle total du camion benne (\(T_{c, \text{camion}}\)) en minutes

Principe :

Le temps de cycle total est la somme de tous les temps : transport aller, transport retour, et la somme des temps fixes opérationnels.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ T_{c, \text{camion}} = T_{\text{aller}} + T_{\text{retour}} + T_{\text{fixes_op}} \]
Données spécifiques (résultats précédents) :
  • \(T_{\text{aller}} = 10.0 \, \text{minutes}\) (résultat Q2)
  • \(T_{\text{retour}} \approx 6.0 \, \text{minutes}\) (résultat Q3)
  • \(T_{\text{fixes_op}} = 8.0 \, \text{minutes}\) (résultat Q4)
Calcul :
\[ \begin{aligned} T_{c, \text{camion}} &\approx 10.0 \, \text{min} + 6.0 \, \text{min} + 8.0 \, \text{min} \\ &\approx 24.0 \, \text{minutes} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le temps de cycle total du camion benne est \(T_{c, \text{camion}} \approx 24.0 \, \text{minutes}\).

Quiz Intermédiaire (Q5) : Quel élément n'est PAS directement inclus dans le calcul du temps de cycle d'un camion benne ?

Question 6 : Nombre de cycles complets qu'un camion peut effectuer par heure de travail effective

Principe :

Le nombre de cycles par heure effective est obtenu en divisant le nombre de minutes de travail effectif dans une heure par le temps de cycle total du camion.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ N_{\text{cycles/h_eff}} = \frac{\text{Minutes effectives par heure}}{T_{c, \text{camion}}} \]

Minutes effectives par heure = \(60 \times E_h\)

Données spécifiques :
  • \(E_h = 0.80 \Rightarrow 60 \times 0.80 = 48 \, \text{minutes effectives/heure}\)
  • \(T_{c, \text{camion}} \approx 24.0 \, \text{minutes/cycle}\) (résultat Q5)
Calcul :
\[ \begin{aligned} N_{\text{cycles/h_eff}} &= \frac{48 \, \text{min/h}}{24.0 \, \text{min/cycle}} \\ &= 2.0 \, \text{cycles/heure effective} \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : Le camion peut effectuer \(2.0\) cycles complets par heure de travail effective.

Quiz Intermédiaire (Q6) : Si le coefficient d'efficacité du chantier (\(E_h\)) passe de 0.80 à 0.90, le nombre de cycles par heure effective :

Question 7 : Rendement horaire du camion benne (\(R_{\text{camion}}\)) en \(\text{m}^3\) foisonnés par heure de travail effective

Principe :

Le rendement horaire est le volume total de matériau transporté par heure effective. Il se calcule en multipliant le nombre de cycles par heure effective par la capacité de la benne du camion.

Formule(s) utilisée(s) :
\[ R_{\text{camion}} = N_{\text{cycles/h_eff}} \times C_{\text{benne}} \]
Données spécifiques :
  • \(N_{\text{cycles/h_eff}} = 2.0 \, \text{cycles/heure}\) (résultat Q6)
  • \(C_{\text{benne}} = 15 \, \text{m}^3\text{/cycle}\) (volume foisonné)
Calcul :
\[ \begin{aligned} R_{\text{camion}} &= 2.0 \, \text{cycles/h} \times 15 \, \text{m}^3\text{/cycle} \\ &= 30 \, \text{m}^3\text{/heure (foisonné)} \end{aligned} \]
Résultat Question 7 : Le rendement horaire du camion benne est \(R_{\text{camion}} = 30 \, \text{m}^3\text{/h}\) (foisonné).

Quiz Intermédiaire (Q7) : Si la capacité de la benne du camion augmente, le rendement horaire (pour un même nombre de cycles/heure) :

Question 8 : Nombre total de voyages par jour

Principe :

Le nombre total de voyages par jour est le produit du nombre de cycles par heure effective, de la durée de la journée de travail et du coefficient d'efficacité (qui est déjà pris en compte dans \(N_{\text{cycles/h_eff}}\) si on le définit comme \(E_h \times 60 / T_{c, \text{camion}}\)). Alternativement, on calcule le nombre d'heures effectives par jour, puis on multiplie par le nombre de cycles par heure effective.

Heures effectives par jour = Durée journée \(\times E_h\). Nombre de voyages = Heures effectives par jour \(\times N_{\text{cycles/h_eff}}\)

Formule(s) utilisée(s) :
\[ N_{\text{voyages/jour}} = (\text{Durée journée (h)} \times E_h) \times N_{\text{cycles/h_eff}} \] Ou plus directement : \[ N_{\text{voyages/jour}} = \frac{\text{Durée journée (min)} \times E_h}{T_{c, \text{camion}}} \]
Données spécifiques :
  • Durée journée = \(8 \, \text{heures} = 8 \times 60 = 480 \, \text{minutes}\)
  • \(E_h = 0.80\)
  • \(N_{\text{cycles/h_eff}} = 2.0 \, \text{cycles/heure}\) (résultat Q6)
  • \(T_{c, \text{camion}} \approx 24.0 \, \text{minutes/cycle}\) (résultat Q5)
Calcul (Méthode 1) :
\[ \begin{aligned} \text{Heures effectives/jour} &= 8 \, \text{h} \times 0.80 \\ &= 6.4 \, \text{heures effectives} \end{aligned} \] \[ \begin{aligned} N_{\text{voyages/jour}} &= 6.4 \, \text{h} \times 2.0 \, \text{cycles/h} \\ &= 12.8 \, \text{voyages} \end{aligned} \]
Calcul (Méthode 2) :
\[ \begin{aligned} N_{\text{voyages/jour}} &= \frac{480 \, \text{min} \times 0.80}{24.0 \, \text{min/cycle}} \\ &= \frac{384 \, \text{min}}{24.0 \, \text{min/cycle}} \\ &= 16.0 \, \text{voyages} \end{aligned} \]

Note: Les deux méthodes devraient donner le même résultat si les arrondis intermédiaires sont gérés avec précision. La méthode 2 est plus directe. Le nombre de voyages doit être un entier, donc on prend la partie entière car un voyage non complété n'est pas compté.

Résultat Question 8 : Le camion peut effectuer \(16\) voyages complets par jour.

Quiz Intermédiaire (Q8) : Si la journée de travail passe à 10 heures (au lieu de 8), avec la même efficacité, le nombre total de voyages par jour :

Quiz Récapitulatif

1. Le temps de cycle total d'un camion benne est la somme :

2. Un coefficient d'efficacité du chantier de 0.75 signifie que sur une heure de 60 minutes, le temps de travail productif est de :

3. Pour augmenter le rendement horaire d'un camion benne (en m³/h), quelle action est la plus directe et efficace ?

Glossaire

Camion Benne (ou Dumper)
Véhicule de transport de matériaux en vrac, équipé d'une benne basculante pour le déchargement.
Cycle Opérationnel
Ensemble des phases successives et répétitives réalisées par un engin pour accomplir sa tâche (ex: chargement, transport, déversement, retour).
Temps de Cycle
Durée totale nécessaire pour compléter un cycle opérationnel.
Temps Fixes
Composantes du temps de cycle qui sont relativement constantes et ne dépendent pas directement de la distance parcourue (ex: temps de chargement, temps de déversement, temps de manœuvre).
Temps Variables
Composantes du temps de cycle qui dépendent de la distance et de la vitesse (ex: temps de transport aller et retour).
Coefficient d'Efficacité (Chantier)
Rapport entre le temps de travail productif réel et le temps de travail théorique sur une période donnée (souvent une heure). Il tient compte des arrêts, pannes, attentes, etc.
Rendement Horaire
Quantité de travail (ex: volume de matériaux transportés en \(\text{m}^3\)) réalisée par un engin ou un atelier par heure de travail effective.
Volume Foisonné
Volume occupé par un matériau après son excavation et sa décompaction. Il est supérieur au volume en place.
Exercice : Cycle Opérationnel d’un Camion Benne - Application Pratique

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