L'optimisation du couple roue-rail garde les véhicules ferroviaires sur la voie

- Ottawa, Ontario

Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et la société Advanced Rail Management (ARM) proposent des solutions roue-rail inégalées pour la modernisation des réseaux ferroviaires

Pour qu'un réseau ferroviaire ou un système de transport en commun soit performant et sûr, il doit exister une relation harmonieuse entre les roues du véhicule et les rails sur lesquels il roule. Qu'il s'agisse de transporter des marchandises ou des passagers, d'avancer à la vitesse de l'éclair ou à l'allure d'un escargot, l'interface entre les roues et les rails subit de formidables contraintes. La friction entre ces deux éléments, par exemple, déchire parfois l'air de grincements stridents qui dérangent aussi bien les passagers que les communautés environnantes. Les rails peuvent aussi se fissurer ou s'abîmer, ce qui soulève de sérieuses préoccupations sur le plan de la sécurité et peut faire « dérailler » le budget d'entretien de l'exploitant.

La principale méthode pour rectifier les irrégularités des rails qui prennent de l'âge et corriger les défectuosités de la voie consiste à meuler les rails. Le train meuleur est un train spécialement équipé pour entretenir régulièrement la voie ferrée. Bien que le meulage prolonge la vie utile de la voie, arrivera un moment où on devra remplacer le système roue-rail vieillissant par un autre, plus moderne.

« Les réseaux ferroviaires existants qui attachent assez d'importance à un jumelage approprié des roues avec les rails sont plutôt rares. C'est pourquoi les occasions de rehausser la performance d'un réseau ne manquent pas », affirme Eric Magel, ingénieur en chef pour le programme Transports terrestres résilients du CNRC. Ce qu'il a prouvé dans une trentaine de projets d'optimisation roue-rail en Asie, en Australie, au Moyen-Orient et en Amérique du Sud, pour ne nommer qu'eux.

Nouvelle technologie, déplacements plus agréables

Plus près de chez nous, le CNRC s'est joint à la société ARM afin de moderniser la technologie et les services du réseau BART, réseau de transport en commun rapide de la baie de San Francisco. Le travail a débuté quand ce district de la ville a lancé son projet « Fleet of the Future » (flotte de l'avenir), en 2015. BART, un des plus anciens réseaux de transport en commun d'Amérique du Nord, est aussi l'un des plus étendus, avec 131 milles de voie ferrée et 50 stations. En moyenne, près de 410 000 voyageurs l'empruntent chaque jour de la semaine.

Le projet consistait à moderniser le parc de véhicules du service payant du BART en y ajoutant 775 nouvelles voitures fabriquées par Bombardier. Or, les roues sur lesquelles ces voitures sont montées n'ont pas la même forme que les anciennes, cylindriques. Leur profil fuselé (BT-3) garantit une performance supérieure, car les roues sont plus faciles à diriger, elles font moins de bruit et coûtent moins cher à entretenir.

Les premiers résultats ont montré que le remodelage des profils de roue (et du rail correspondant) réduisait l'usure du profil de roue de 65 % et l'usure du boudin de roue jusqu'à 82 %. Les niveaux de bruit induits par les roues/rails ont également été réduits. « Depuis le début de notre intervention, les niveaux de bruit générés par les roues et les rails ont été réduits à certains endroits jusqu'à 20 décibels », souligne Gordon Bachinsky, président d'ARM. Le nombre de plaintes liées au bruit de la part des usagers et des résidents a également diminuéNote de bas de page 1.

« En adaptant les rails aux modèles profilés par le CNRC afin qu'ils s'apparient à la nouvelle forme des roues et des véhicules, nous devrions prolonger passablement la vie des voies ferrées existantes du BART », a ajouté Bachinsky.

Un partenariat qui fait avancer les roues du progrès

M. Bachinsky précise que la société ARM ne se borne pas à procurer des services consultatifs et de l'expertise technique sur l'interface roue-rail. Elle prend aussi en main les services de sous-traitance et la surveillance des solutions. Avec ce type de modèle d'affaires, on est sûr que les stratégies préconisées deviendront réalité et que la performance sera quantifiée. M. Bachnisky considère le CNRC comme le partenaire rêvé pour ARM, car le savoir-faire de son équipe couvre tous les aspects associés aux interactions roue-rail : la métallurgie, la dynamique véhicule/voie ferrée, la mécanique du contact et la gestion de la frictionNote de bas de page 2.

« Bien que les employés d'ARM connaissent le domaine presque comme le fond de leur poche, l'équipe du CNRC nous procure une expertise capitale, qui nous guidera dans la façon d'aborder le travail, poursuit-il. Personne d'autre au monde ne possède un tel savoir-faire. »

Le CNRC apporte un énorme avantage aux projets de ce genre : l'expérience acquise par son équipe sur le terrain. En effet, M. Magel rappelle que ses collègues et lui passent un temps considérable à arpenter les voies, de sorte qu'ils en viennent à la connaître sur le bout des doigts. « Nous écoutons Dame Nature, ce qui nous permet de faire plus que de la modélisation. »

Le CNRC et ARM poursuivront leur travail sur le réseau BART en vertu d'une entente pluriannuelle qui prévoit l'élaboration et l'exécution d'un programme de maintenance de la voie ferrée à long terme dont les tâches principales consistent à garantir l'assurance et le contrôle de la qualité (AQ/CQ) du meulage effectué la nuit par les deux trains meuleurs du BART, pendant qu'ARM pose les rails au profil modifié par le CNRC pour s'adapter aux nouvelles roues des véhicules. Grâce aux données recueillies, traitées, analysées et visualisées, l'entreprise déterminera s'il y a diminution de la fatigue du métal résultant du roulement et de son usure ondulatoire.

Conclusion : le partenariat CNRC-ARM prouve qu'on n'aurait pu rêver mieux en ce qui concerne la complémentarité de l'expertise et des services pour faciliter un passage sécuritaire, efficace et économique de l'ancien au nouveau.

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