Infrastructures ferroviaires : Comment contrôler l’efficacité vibratoire de vos poses de voie ?

Indicateurs

Les quatre principaux indicateurs d’efficacité de pose de voie sont les suivants :

• La perte par transmission ou TL (Transmission Loss) : c’est l’indicateur le plus simple à aborder puisque c’est la différence directe entre deux capteurs placés en amont et en aval du résilient. La difficulté réside dans le choix du placement des capteurs qui nécessite une bonne connaissance de la structure qui est analysée. Attention tout de même à l’interprétation des résultats ; par exemple : le TL d’une semelle cannelée (semelle sous rail de référence, dite « sans atténuation ») est supérieur à 10 dB dans des gammes de fréquence haute.
• La perte par insertion ou IL (Insertion Loss) : c’est le Graal inatteignable mais approchable. Le principe de cet indicateur est d’estimer le gain apporté par rapport à une pose de référence. En toute rigueur, pour le mesurer, il faudrait faire des mesures sur un site, changer la pose (mais pas le rail !) et refaire les mesures. Pas facile à mettre en œuvre ! L’état de l’art consiste donc à comparer les TL d’une pose dite « atténuée » à la pose de référence. Quid de la pose de référence (ballast standard, béton, quelle épaisseur, quel sol) ? Avec de l’anticipation (en phase étude), on peut répondre à cette question.
• La fréquence propre : Le principe de cet indicateur est de détecter la fréquence propre du système de suspension et de la comparer à celle déterminée en amont au cours des études EXE. Ici, c’est un spectre (fréquences) qui est comparé et non des niveaux. Elle ne concerne qu’un seul élément souple de la pose. Si plusieurs éléments souples (par exemple : semelles + chaussons) et/ou déformables (par exemple : rail, élément de traverse) sont présents il faudra trier les résonances pour faire ressortir celle qui nous intéresse.
• Le niveau vibratoire au passage (intérieur ou pied de bâtiment) : juge de paix en termes de contrôle, il ne permet pas de caractériser la seule efficacité de la pose de voie, mais de l’ensemble [matériel roulant + voie + sol + couplage bâtiment]. Ce contrôle peut être fait au pied des bâtiments concernés, si des objectifs y ont été fixés, ou directement à l’intérieur lors des phases d’exploitations ou de marche à blanc.

Nota : On aperçoit souvent dans les CCTP et études des poses dites « -10dB » ou « -20dB ». Ces valeurs d’atténuations sont historiques et liées aux technologies qu’elles embarquent (respectivement semelles/chaussons souples et dalle flottante). C’est un abus de langage qui peut induire en erreur puisque ces atténuations ne sont valables que pour une fréquence particulière (souvent 63 Hz). Elles sont parfois plus élevées en haute fréquence et plus faible en basse fréquence. Dans ce cas, le choix de la gamme fréquentielle et de l’indicateur (TL ou IL) est primordial.

Conseil Groupe GAMBA : Préférez les termes « Type 0 », « Type 1 »… par exemple, cela pourra éviter des quiproquos.

Si cela s’avère nécessaire, une correction de la charge peut être faite directement sur site (en amenant une charge représentative de celle à l’essieu d’une rame) ou par calcul.

Nous n’allons pas aborder les techniques calculatoires dans cette newsletter mais les principes des données de sorties restent les mêmes.

Différentes phases de travaux, différents tests

Tous les indicateurs et techniques cités précédemment ont un intérêt pour contrôler les performances vibratoires des poses de voie, en fonction de la phase du projet.

De plus, chaque indicateur est plus ou moins complexe à mesurer et le temps à passer pour des mesures au marteau vis-à-vis du temps pour des mesures aux passages de rame va du simple au double.

Pour équilibrer la balance qualité et enveloppe budgétaire allouée aux contrôles, la quantité et le type de mesurage doivent être réfléchis.

Pour mettre en application tout ça, quelques points de repère :

• Au début du projet (construction des premiers tronçons), la validation de la fréquence propre du système constructif permet de vérifier la cohérence avec les études EXE. Il est donc préférable de faire la mesure sur chaque type de pose présente sur le projet. Fait en quantité suffisante et aux bons endroits, elle peut aussi permettre de repérer des points durs liés à un défaut de mise en œuvre.
• En phase travaux, des mesures plus simples comme le TL au marteau de choc peuvent aussi permettre de repérer des ponts vibratoires liés à un défaut de manière localisée. Ce contrôle peut aisément être fait en quantité, le long d’un linéaire, au fur et à mesure de la réalisation du chantier. Les nouvelles technologies nous permettent d’obtenir une estimation des résultats en temps réel sur cet indicateur. Ainsi cela permettra de réagir rapidement et de faire une reprise peu coûteuse avant le coulage des revêtements par exemple.
• Enfin à la réception du projet, un AOR doit considérer l’ensemble de la chaîne. Des mesures au passage de rames sont donc à privilégier. Les performances intrinsèques peuvent donc être validées en situation réelle, mais aussi le niveau absolu de vibration au passage, à l’extérieur ou à l’intérieur des bâtiments à protéger. Au passage des rames l’influence de la rugosité du rail et de la vitesse de passage sont des facteurs non négligeables (pouvant faire varier le résultat de plusieurs décibels). Nous conseillons donc de les coupler systématiquement à ce type de contrôle.

Groupe GAMBA peut accompagner ses clients, de l’étude du synoptique de pose jusqu’à la mesure de réception, en passant par la rédaction du CCTP sur les sujets acoustiques et vibratoires.