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12 •  MARS 2009   •  N°154  •   LE RAIL

La nouvelle machine baptisée RC 01 permet d’effectuer le meulage des rails à une vitesse inédite de

80 km/h. Le système, déjà utilisé sur sept lignes allemandes, permet de réduire l’usure ondulatoire des railset l’apparition de défauts liés à la fatigue et évite de devoir intercepter les voies pour réaliser la maintenance.

Le “train meuleur à grande vitesse” en action, tiré par une locomotive (jusqu’à 80 km/h) et associé à son wagon auxiliaire

     ©

     S    t   a     h     l     b   e   r   g     R   o   e   n   s   c     h

LES défis de la maintenance des sys-tèmes rail-roue ont considérable-ment évolué depuis 15 ans. Durantles années 1990, la priorité était lecontrôle de l’usure du rail et de la

roue. Aujourd’hui, les entreprises ferro-viaires et les gestionnaires d’infrastruc-ture cherchent plutôt à maîtriserla fatigue du contact roulant(RCF) et l’usure ondulatoire durail. Cette usure ondulatoire en-traîne de plus grands efforts auniveau du contact rail-roue d’oùun bruit supérieur et une duréede vie globalement diminuéepour la voie, tandis que la fatigueréduit la durée de vie du rail etconstitue une menace permanen-te pour la sécurité des circula-tions.A nouvelles priorités, nouveauxoutils pour l’entretien des rails.On ne cherche plus à améliorerles matériaux des rails et des rouespour limiter l’usure. Au contraire, l’usure

fait aujourd’hui presque défaut! L’usure“naturelle” des rails ne parvient en effetplus à éliminer les défauts de surface.D’autre part, la densité croissante du tra-

fic entraîne un besoin croissant de main-tenance (les rails sont davantage utilisés)tout en réduisant le temps disponiblepour cela.A l’avenir, les solutions de maintenance

devront prendre en compte ces impéra-tifs. Il faut augmenter la durée de vie durail, empêcher l’usure ondulatoire et lafatigue du matériau pour interférer lemoins possible sur le trafic commercial.Or il n’existait pas jusqu’ici de machinecapable à la fois de travailler pour uncoût raisonnable et de façon efficace, engênant le moins possible les circulations.

Les principes du meulageà grande vitesse

La société Stahlberg Roenschqui fabrique depuis 1947 delongs rails soudés et s’est diver-sifié depuis dans la fourniturede "solutions de maintenance"pour la voie, a donc développéun système original d’entretiendu rail baptisé Meulage à gran-de vitesse (MGV). Cette techno-logie utilise un principe demeulage périphérique  (fig. ci-contre). Le train meuleur dé-place des pierres meulières de

forme spéciale au-dessus lesrails avec un angle prédéfini. Unsystème d’entraînement spécifique n’estpas nécessaire pour assurer la rotation

Le meulage

à grande vitesse

ALLEMAGNE

Principe du meulage“à grande vitesse” périphérique:les pierres sont légèrement en biais pour épouser la forme du champignon

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des pierres. Le meulage est obtenu grâceà la vitesse de la machine et à la pres-sion d’application. Le profil du contactentre rail et pierre permet de réduirel’usure ondulatoire, de conserver laforme du champignon (le “profil encoupe”) du rail et d’améliorer son profillongitudinal.

Le meulage permet d’enlever du maté-riau à un rythme soutenu sur le rail. Onpeut ainsi éliminer la couche de surfacetouchée par la fatigue et où naissent lesdéfauts de surface. La rugosité du railaprès meulage est comprise entre 5 et10 µm et le meulage à grande vitesselaisse sur le rail une surface polie avecun motif en écailles de poisson. L’opéra-tion répétée fréquemment permet d’évi-ter l’apparition de fatigue (RCF) et d’usu-re ondulatoire. En même temps, la surfa-ce “optimisée” du rail a pour effet de ré-duire considérablement les efforts dyna-miques du couple rail/roue d’où une di-minution du bruit et des sollicitations del’infrastructure (ballast, traverses, sous-couche, etc.).

Mise en œuvreLe train meuleur RC 01 utilise 48 pierrespar rail, réparties en 4 unités de meula-ge. Un système de rotation automatique(sorte de barillet) permet de changer troisfois les pierres utilisées au cours d’unemême opération de meulage, sans s’arrê-ter et sans incidence sur la qualité du ré-sultat. La conception du train RC 01 per-met également de travailler à une vitesse

élevée sans devoir démonter d’équipe-ments en voie (balises de signalisation,etc.). On peut également meuler à la tra-versée des passages à niveau et passerles appareils de voie (aiguillages…) sansaucune réduction de vitesse.Cela permet au RC01 d’être le premierengin de maintenance des voies tra-vaillant à 80 km/h. Il est agréé par l’EBA(l’autorité de sécurité allemande) et parla Deutsche Bahn pour travailler dans lesconditions d’exploitation ferroviaire nor-male et entre les circulations commer-ciales, c’est-à-dire qu’on peut effectuerla maintenance préventive sans intercep-ter la voie ni perturber l’exploitation nor-male. Le taux d’abrasion du métal prévu(0,1 mm) est obtenu par trois passes demeulage. Suivant la charge qu’elles sup-portent, les voies doivent être traitéesune à trois fois par an pour tirer pleine-ment parti du caractère préventif dumeulage à grande vitesse.Une deuxième version, plus petite, aégalement été développée sous le nomde “meulage léger à grande vitesse”. Elleutilise le même principe technique, celuidu meulage périphérique, mais avec uneseule unité de meulage. Elle est tirée ou

poussée sur la voie grâce à un engin rail-route Unimog à la vitesse maximale de45 km/h. Cette plus grande flexibilitépermet de travailler de façon écono-

mique sur de petites sections de voie ousur les réseaux urbains. Pour tout lereste, elle présente les mêmes avantagesque le “grand” train RC 01.

PotentielLe meulage à grande vitesse a un poten-tiel technique important. L’entretien ré-gulier du rail augmente incontestable-ment sa durée de vie et a des effets béné-fiques sur les nuisances sonores. L’intérêtéconomique est également élevé. Les

analyses de coût de cycle de vie mon-trent que les économies peuvent at-teindre 25% (voire davantage) par rap-port à un meulage classique. Un aspectégalement important du meulage à gran-de vitesse est qu’il ne perturbe pas l’ex-

ploitation, ce qui évite les surcoûts liés àl’interception des voies, un paramètredont l’influence grandit à l’heure où letrafic s’accroît et où les plages de main-tenance tendent à se réduire. De lamême manière, les coûts de maintenan-ce du système ferroviaire complet sontréduits, puisque le meulage à grande vi-tesse réduit la nécessité de bourrages, decorrections géométriques de la voie, dereprofilage des roues, etc., en garantis-sant que le rail reste en bon état. Enfin,

les tâches administratives et de coordina-tion sont simplifiées pour les exploitants:le train meuleur peut être traité commeun train “normal” circulant au milieu dutrafic régulier.Une série d’essais réalisés en 2007 à

Détail du groupe meuleur sur le RC 01

Le passage régulier et préventif du train meuleur à grande vitesse permet de lutter contre la fatigue du métal 

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Deutsch-Wagram (Autriche) par le cabi-net d’ingénierie viennois psiA-Consultvient documenter la réduction des nui-sances sonores permise par le meulage àgrande vitesse. Le niveau sonore émis aété significativement réduit pour lesgrandes longueurs d’onde (supérieures à4 cm) immédiatement après le meulage.

Pour les longueurs d’onde plus courtes(moins de 4 cm), un niveau supérieur aété enregistré juste après le meulagemais au bout d’une semaine environ

(800 circulations), le niveau sonore étaitredescendu en-dessous de son niveauinitial. Ces résultats ont été confortés aubout de six mois: le bruit avait encore di-minué, pour s’établir cette fois bien en-dessous du niveau initial, pour les petitescomme pour les grandes longueurs d’on-de. Une réduction supplémentaire du

bruit fait partie des objectifs prioritairesde Stahlberg Roensch cette année, parti-culièrement avec la “grosse” machineRC01.

Quelles applications possibles pour lemeulage à grande vitesse ou le meulage“léger”? On peut citer le meulage pré-ventif, le nettoyage des rails pendantl’automne (pour éliminer les feuillesmortes glissantes), la réduction de l’usureondulatoire et le meulage initial du rail(pour retirer la couche décarbonée).

Perspectiveset projets commerciaux

Le meulage à grande vitesse n’est pasune proposition théorique mais unmoyen fonctionnel d’entretien des railsqui a déjà fait preuve de son efficacité.La phase d’essais s’est achevée à l’au-tomne 2007. Depuis, la Deutsche Bahnutilise le meulage à grande vitesse enservice commercial sur certaines de seslignes. L’un des prérequis est qu’ellessoient auparavant en bon état général.Des lignes supplémentaires (neuves oureconditionnées) qui satisfont ce critèresont régulièrement intégrées au péri-mètre de meulage à grande vitesse.Début 2009, Stahlberg Roensch a traitéainsi de façon régulière sept lignes, de laLGV apte à 300 km/h à la ligne mixtevoyageurs/fret. D’autres viendront s’y

ajouter dans le courant de l’année. L’ob-jectif est de contrôler ainsi l’usure et lafatigue des rails et de mettre en placeune stratégie de maintenance préventivequi puisse diminuer les coûts pour legestionnaire d’infrastructure, DB Netz.Le résultat des mesures systématiques etdes essais entrepris sur les lignes concer-nées par Stahlberg Roensch et par la DBest très prometteur. Les sections “témoin”laissées sans meulage, présentent des dé-fauts de fatigue qui vont en s’amplifiant,tandis que les sections meulées, toutesc h o s e s é g a le s p a r a i l le u r s , o n t u nmeilleur profil longitudinal et ne mon-trent pas de défauts. Les programmes desurveillance des rails mettent en survei-lance également (même si le reprofilagen’est pas possible) que la forme duchampignon ne se dégrade pas. Les ana-lyses métallurgiques des sections traitéesconfirment que la couche de surface vic-time de fatigue a bien été éliminée, tan-dis que le reste du rail n’est pas touché.Outre ce développement en Allemagne,Stahlberg Roensch compte égalementproposer le meulage à grande vitesse àd’autres réseaux à l’international. Desdiscussions sont en cours avec plusieurs

réseaux européens.

 Ai ko Pü sc hel  Stahlberg Roensch

Tonnage

Meulage

classique

Pas

de maintenance

Meulage préventif à grande vitesse

Durée de vie du railsans maintenance

Durée de vie du railavec meulage classique

Durée de vie du railavec meulage préventif 

à grande vitesse

        P      r      o         f      o      n         d      e      u      r         d      u

         d        é         f      a      u       t

Limite d’usure du rail

Engin “léger” de meulage, utilisant le même principe mais associé à un engin rail-route

Durée de vie du rail: meulage “classique” ou “à grande vitesse” 

Diagramme du train meuleur RC 01 avec son wagon auxiliaire