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ATMO rend le trafic ferroviaire plus silencieux

Le meulage des rails contribue à réduire les bruits indésirables, les vibrations et les dommages consécutifs à l'usure des rails. Pour une utilisation sur les réseaux de tramways et les voies ferrées urbaines, Plasser & Theurer a développé un nouveau véhicule de meulage combinant deux procédés de travail.

Tout comme pour la caténaire et la superstructure de la voie, les surfaces de roulement des rails doivent être inspectées et entretenues régulièrement. Les usures ondulatoires longues ou courtes ainsi que les autres défauts de surface des rails, survenant avec le temps en raison du trafic, entrainent l'émission de bruits d'impact et de bruits aériens. Ce phénomène est particulièrement désagréable en milieu urbain. Les émissions sonores, inévitablement associées aux dommages causés au champignon et à la surface de guidage du rail, nuisent à la santé humaine. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS), les nuisances sonores constituent l'un des plus grands risques environnementaux, car le bruit a des effets négatifs sur la santé des êtres humains – tant physiques que psychiques. Afin de réduire ces émissions, qui sont également générées par le trafic ferroviaire, un entretien préventif de la surface de roulement du rail est important. Il permet d’éviter aussi bien d'altérer le confort des passagers que les dommages consécutifs causés aux riverains, à l’infrastructure et au matériel roulant. Un concept éprouvé en milieu urbain est celui des patins de meulage montés sur des engins spéciaux assurant la maintenance préventive et le « meulage acoustique » des rails. Plasser & Theurer vient de développer le nouveau wagon de meulage ATMO (Automatic Track Machine Oscillator) pour les réseaux de tramway urbains. Il combine deux procédés de meulage : l’emploi des patins de meulage classiques et le meulage oscillant.

Meulage acoustique et meulage préventif des rails

Le niveau de bruit émis par le trafic sur les voies ferrées – dû principalement au bruit de roulement à basse et moyenne vitesse – dépend fortement de l’état de la surface de contact entre la roue et le rail. La rectification des rails, désignée comme un « meulage acoustique », réduit ce bruit. Le wagon de meulage ATMO traite le champignon de rail au niveau de la surface de contact avec la roue, ce qui permet d'obtenir une surface de roulement lisse sur des rails à gorge ou des rails Vignole. La diminution du comportement dynamique de la roue permet ainsi de réduire sensiblement l’usure du rail et les émissions sonores.

Une maintenance préventive régulière au moyen d’un meulage préventif des rails permet non seulement la diminution des émissions, mais contribue également à long terme à la réduction des coûts de l'infrastructure : une détection et un traitement précoce de l’apparition des défauts au niveau du champignon de rail permet l'utilisation des rails pendant plus longtemps. Les dommages consécutifs sur l’infrastructure et les réparations coûteuses sont donc évités, permettant ainsi de prolonger les intervalles de maintenance.

Pour les tramways, en cas de chute de feuilles et de formation d’un film glissant sur la voie, une passe de « rectification de nettoyage » légère et fréquente a par ailleurs un impact favorable sur la sécurité, puisqu'elle permet de réduire la distance de freinage – il s'agit ici d'un moyen de prévention d’un tout autre genre. Une autre application intéressante de l'engin est le meulage de nouveaux tronçons de voie, en vue de leur mise en service, par décalaminage du champignon.

Wagon de meulage pour le réseau de tramways

Le nouveau wagon de meulage des rails et des appareils de voie pour les réseaux de tramways est tracté par une locomotive ou un véhicule rail-route, à partir desquels les fonctions de travail sont télécommandées. Aucun opérateur n’est présent sur le wagon de meulage, qui ne dispose d'aucune cabine de travail ou de conduite. L'ATMO, utilisable dans les deux sens de circulation, meule à une vitesse de déplacement linéaire allant jusqu’à environ 30 km/h et peut donc être utilisé au cours de l'exploitation normale des tramways sur le réseau. Compte tenu de l'augmentation du nombre de passagers, le réseau est exploité 24 heures sur 24, ce qui ne laisse guère de temps pour des interruptions programmées du trafic ou des entretiens réguliers des voies. Toutefois, le meulage préventif est important, notamment en cas d'augmentation du trafic. L'ensemble est donc appelé à se « fondre » dans le trafic courant sans gêner les rames voyageurs. Un défi majeur du développement du wagon de meulage a été le traitement des courbures, qui sont fréquentes en milieu urbain et possédant un rayon relativement faible par rapport à ceux des grandes lignes. Le wagon de meulage peut circuler dans des rayons allant jusqu’à 16,25 m et meuler des rayons allant jusqu’à un minimum de 17,25 m. En courbe, les meules sont orientées en fonction du rayon d'inscription, de sorte qu'elles se trouvent en permanence au-dessus du champignon des rails. Ainsi, elles ne peuvent donc pas – ce qui constituait jadis un problème avec certaines meuleuses – être gênées par des pavages proéminents dans les tronçons constitués de rails à gorge, même dans des rayons étroits. Contrairement aux engins munis de patins de meulage classiques, il n’est pas non plus nécessaire de relever les meules lors du passage dans les aiguillages ou les croisements. La machine dispose d’un réservoir d’eau d’une capacité de 2 600 litres, qui permet d'assurer la brumisation d'un fin film d'eau lors du meulage afin d'améliorer le résultat des travaux. Il évite en outre les projections d'étincelles, et donc les risques d’incendie en cas de sécheresse ou dans les tunnels.

Meulage oscillant et continu

Cette nouveauté mondiale combine le meulage dit oscillant et le meulage continu classique au moyen de patins de meulage. Si ce dernier est également possible à des vitesses de travail plus élevées, le procédé oscillant accroît l’effet de meulage pour des vitesses inférieures à 8 km/h. Des essais en vue d'augmenter la vitesse de travail lors d'opérations de meulage oscillant sont en cours. Lors du meulage oscillant des rails, un système d'entrainement hydraulique à fréquence variable déplace horizontalement et fait osciller longitudinalement, d'avant en arrière, les chariots de meulage composés chacun de deux meules par file de rail. Il en résulte un meulage fin et intense ainsi qu'une abrasion plus importante du champignon de rail par rapport à l’utilisation de meules statiques classiques au cours d'une seule passe de travail. Le meulage oscillant est particulièrement recommandé pour le traitement de zones sensibles présentant des problèmes connus, tels que la formation d'usures ondulatoires de grande longueur dans la zone de démarrage des stations de tramways. La pression d’huile travail requise est générée par un moteur diesel de marque Deutz, conforme à la réglementation environnementale STAGE V, à refroidissement par eau, d'une puissance d'environ 100 kW, insonorisé et disposant d'un système de post-traitement des gaz d’échappement.

Projet de recherche et essais pratiques

Le wagon de meulage des rails ATMO est le fruit d’une coopération unique en son genre entre l’industrie, l’université et les gestionnaires d’infrastructures. Le projet, axé sur une utilisation dans le domaine des tramways et des métros légers, a été lancé en 2016 dans le cadre de l’initiative de recherche européenne Shift2Rail. L'étude est basée scientifiquement sur une enquête de besoins effectuée par l’Université technique de Vienne, qui s'intéresse aux défis croissants à relever lors de la maintenance des voies ferrées urbaines. En tant que partenaire industriel, Plasser & Theurer y a contribué en apportant son expertise dans le domaine de la conception et de la réalisation. En bref, l’université assure la recherche, Plasser & Theurer développe, les transports publics urbains mettent en uvre et les riverains retrouvent leur calme.

En mai 2020, des travaux de réglages ont débuté à l’usine de Linz (en Autriche) avec le prototype produit par Plasser & Theurer, suivis d’essais pratiques dans diverses conditions sur des voies de tramways. Les diverses séries de tests et d'essais pratiques permettent, dans un premier temps, de tirer des conclusions et de déterminer les paramètres suivants : la fréquence et l’amplitude idéales pour un meulage oscillant, la vitesse de travail optimale, la charge verticale et les caractéristiques des patins de meulage convenant aux deux procédés. Bien entendu, des mesures du bruit, de même que des examens comparatifs de la voie, notamment de la qualité de la surface du rail, avant et après traitement, ont également été effectuées.