ETUDE DE DÉGRADATION GÉOMÉTRIQUE DES VOIES FERRÉES

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1 ETUDE DE DÉGRADATION GÉOMÉTRIQUE DES VOIES FERRÉES
ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES - UNIVERSITE DE PARIS XII D. E. A. TRANSPORT SNCF - DIRECTION DE LA RECHERCHE ET DE LA TECHNOLOGIE ETUDE DE DÉGRADATION GÉOMÉTRIQUE DES VOIES FERRÉES Zoran KRAKUTOVSKI Septembre 2000

2 Plan 1. Introduction 2. Voie ferrée 3. Maintenance des voies
4. Projet « EUROBALT 2 » 5. Modèles de tassement 6. Conclusions et perspectives

3 1. Introduction - Intérêts techniques et économiques
conception des voies optimisation de la maintenance coût de la maintenance 6% du chiffre d ’affaires de la SNCF 10% pour la géométrie des voies

4 Objectifs Synthèse et analyse des résultats de mesures de tassement de voie ferrée Proposition d ’un axe de recherche économétrique sur la dégradation géométrique des voies

5 2. Voie Ferrée ELEMENTS CONSTITUTIFS DE LA VOIE

6 Etat géométrique de la voie
Véhicule de type « MAUZIN » Paramètres mesurés nivellement longitudinal de chaque file de rail écarts de dévers gauche flèches de chaque file de rail variation de l ’écartement des rails

7 Défauts de voie spécifiques
Dévers Dressage Gauche Nivellement longitudinal

8 Exemple des diagrammes de mesures
Mesures par voiture MAUZIN

9 Seuils d ’intervention et de sécurité
Différents seuils sécurité intervention

10 3. Maintenance des voies Types de maintenance maintenance préventive
maintenance cyclique (suivant des cycles prévus) maintenance prédéterminée (avant l ’état « hors tolérance ») maintenance corrective correction des défauts “ hors tolérance ” ou “ hors seuil d’intervention ” maintenance substitutive remplacement des éléments constitutifs de la voie

11 Principaux travaux de maintenance
Bourrage Relevage Meulage ………….

12 (France, Allemagne, Suède, Grande-Bretagne)
4. Projet « EUROBALT 2 » Objectifs Participation de pays européens (France, Allemagne, Suède, Grande-Bretagne) Mesures de comportement de voie « in situ »

13 Mesures effectuées en France
Mesures de tassement (appareils optiques) Mesures de déplacement des couches d ’assise (extensomètres) Mesures dynamiques de forces et de déflexions (accéléromètres) (2 sites de mesures sur la ligne TGV Nord)

14 Mesures de tassement Quatre opérations de mesures : T0, T1, T2 et T4
Profil en travers

15 Mesures de tassement à Ressons

16 Mesures de déplacement

17 Mesures de forces et de déflexions dynamiques
Mesures effectuées par « VIBRATEC » Mesures de forces verticales et de déflexions dynamiques (Trois opérations de mesure) Détermination de la raideur dynamique verticale de voie

18 Plan d ’implantation de mesures

19 Raideur de voie Raideur maximale  Raideur sécante Raideur tangentielle

20 Evolutions de la force

21 Evolutions de la déflexion

22 Evolutions de la raideur

23 Variations relatives des paramètres mesurés à Ressons

24 Variations relatives des paramètres mesurés à Chaulnes

25 5. Modèles de tassement Modèles existants Modèles développés
Essais de laboratoire et mesures in-situ (pression, déflexion, …) Modèles développés Mesures in-situ (raideur de voie, véhicule FWD) (mesures effectuées dans les 4 pays européens)

26 Modèles développés Variables utilisées Z: tassement de voie (mm)
T: incrément de tassement T = Z/Ta (mm/MTG) K: raideur de voie (MN/m) Ta: charge cumulée de trafic (MTG) D: déflexion moyenne des traverses D = Ta/K (mm)

27 Modèles développés Z = 1772Ta0,52K-1,44 (R2 = 0,7722)
Modèles multiplicatifs (1) Z = nTabKce Z = 1772Ta0,52K-1,44 (R2 = 0,7722) (2) T = nTabKce T = 1772Ta-0,48K-1,44 (R2 = 0,6724) (3) T = nDbe T = D-0,33310-6,06 (R2 = 0,3301)

28 Modèles développés Modèles polynomiaux (4) Z = a + bK2 + cTa + 
Z = - 0,002K2 + 0,46Ta (R2 = 0,8590) (5) Z = a + bK+ cTa2 +  Z = 42,9 - 0,38K + 0,0017Ta (R2 = 0,9431)

29 Modèles développés NL = 2,88T0,5 (R2 = 0,5328)
Modèles pour l’écart-type NL (6) NL = nTb e NL = 2,88T0,5 (R2 = 0,5328) (7) NL = nKb e NL = 391,5K-1,26 (R2 = 0,6619)

30 Commentaires sur les modèles obtenus
 Raideur de voie est une variable significative  Raideur de voie  est introduite explicitement dans les modèles Tassement de voie semble suivre une loi de type polynomiale Incrément de tassement semble suivre une loi multiplicative Modèles développés sont valables pour une charge cumulée supérieure à 3 millions tonnes

31 6. Conclusions Tassement de voie à long terme suit une loi non-linéaire Entretien de la géométrie de voie modifie les paramètres physiques de voie Développement de modèles de tassement Travail de recensement effectué permet de réutiliser les mesures in-situ d ’EUROBALt 2

32 Perspectives Etude économétrique de dégradation géométrique des voies
Objectifs Diminution des coûts de la maintenance Amélioration de la conception des lignes Moyens Utilisation de bases de données (SNCF)