IDENTIFICATION ET CARACTÉRISATION NON-DESTRUCTIVE DU COMPORTEMENT DES MATÉRIAUX DE LA VOIE FERRÉE B. FAURE, C. VOIVRET DIFFUSION LIMITÉE MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
01. INFRASTRUCTURE FERROVIAIRE RÔLES ET FONCTIONS 2 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
L INFRASTRUCTURE FERROVIAIRE PRÉSENTATION DES ÉLÉMENTS Rail Semelle sous rail Ballast Traverse (Semelle sous traverse) (Tapis sous ballast) (Sous couches) Sol 3 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
L INFRASTRUCTURE FERROVIAIRE FONCTIONS : RÉPARTIR, TRANSMETTRE ET DISSIPER L ÉNERGIE Bruit Effort d interaction roue/rail Attrition Sollicitation de la plateforme Vibrations sol 4 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
PROBLÉMATIQUE DU COMPOSANT AU SYSTÈME Ces fonctions conditionnent les performances de l infrastructure : Sécurité des circulations Durée de vie de la voie Confort des passagers Nuisances vibro-acoustiques Actuellement : évaluation macro des performances du système Train de mesure de la géométrie de la voie Défauts de voie Effort de maintenance Comment faire le lien avec le comportement de chaque sous système? Challenge : mesurer les caractéristiques des sous-systèmes permettant d évaluer et de prédire les performances du système global Alimenter la production (équipes terrain) et les ingénieries (labos) 5 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
02. ETAT ET COMPORTEMENT DE L INFRASTRUCTURE MÉTHODES DE MESURE 6 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Bruit de roulement Mesure de réceptance HF (1/K) ou de taux de décroissance f ballast f semelle Voie non chargée Valable à f = f resonance Validité spatiale? f anti f résonance = ( ω) k M 7 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Vibrations sol : propriétés de la voie Réceptance BF + fonctions de transfert 8 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM Adapté aux premières «couches» Très bonne répétabilité Possibilité de charger la voie Limité à partir des sous-couches Peut devenir très fastidieux Validité spatiale?
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Vibrations sol : raideurs hautes-fréquences Pour tous les matériaux élastiques de la voie Influence des paramètres suivants : Précharge Fréquence Amplitude dynamique Large gamme couverte Aide à la spécification Fastidieux (1/2 journée par échantillon) Quelles sont les sollicitation en voie? Stiffness (MN/m) 1000 800 600 500 400 300 200 100 Stiffness dependence on preload F = 18 kn 0 F = 35 kn 0 F = 50 kn 0 F = 68 kn 0 10 20 30 4050 63 80100 160 250 Frequency (Hz) 9 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Vibrations sol : propriétés du sol MASW : Ca marche à tous les coups Technique courante Fastidieux Couches homogènes Solutions parfois farfelues! Courbes de dispersion 10 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Dynamique de la plateforme Instrumentation accélérométrique «enfouie» sous la voie + Essais labo sur matériaux prélevés Lecture «live» d indicateurs simples Signaux nombreux et riches Traitement «offline» plus complexes 3 nuits pour l instrumentation (~60 capteurs) Risque de déstabilisation de la voie Pertinence des indicateurs? 11 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Géométrie des couches de la plateforme Géoradar Mesure en continu Technique maitrisée Difficile à interpréter 12 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
APPROCHES EXPÉRIMENTALES ESTIMER LES PARAMÈTRES D INTÉRÊT Etat des couches de la plateforme Pandas + Géoendoscope : Résistance de pointe et visualisation Technique courante Faiblement destructif (non destabilisant) Fastidieux pour une ligne Dépend de la profondeur accessible Repose sur des corrélations 13 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
03. BILAN ET ATTENTES 14 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
LE MONITORING DE L INFRASTRUCTURE BILAN SNCF évalue et maitrise les performances globales de son infrastructure mais : Méthodes pas nécessairement adaptées aux besoins et contraintes du milieu ferroviaire Les géo-matériaux sont les parents pauvres du monitoring de l infrastructure, le ballast en premier Volonté de mieux comprendre les cas particuliers nécessitant une connaissance plus approfondie des sous-systèmes Notion de temporalité peu exploitée (suivi dans le temps) 15 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
LE MONITORING DE L INFRASTRUCTURE LA MESURE IDÉALE Pour SNCF, la mesure idéale repose sur deux éléments : 1) L identification de quantités d intérêt pertinentes 2) La mesure optimale des ces quantité d intérêts : Non destructive Continue en temps et/ou en espace Rapide Économique et Explicite (si pour la production) Fiable et Précise (si pour l ingénierie) 16 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
LE MONITORING DE L INFRASTRUCTURE QUELQUES SUJETS CHAUDS Auscultation des propriétés du ballast Matériau granulaire, décisif au sein de l infrastructure Vieillissement, comportement aux interfaces, efficacité du bourrage Vers une plateforme hautes-performances État et performances de l existant vs. augmentation du trafic, de la vitesse Comprendre, diagnostiquer et proposer des solutions Concevoir la plateforme de demain Modéliser, spécifier et tester SNCF Innovation & Recherche : thèses CIFRE, partenariats, groupes de travail Renouveler et alimenter ces collaborations 17 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM
18 MARDI 29 SEPTEMBRE 2015, SÉMINAIRE ANNUEL DE L'INSTITUT SEISM Merci pour votre attention