EN
Normes et conformité relatives aux garde-corps ferroviaires internationaux et à leur espacement
Lignes directrices relatives à l’alignement de l’écartement et au dégagement latéral pour les chemins de fer européens
Les systèmes ferroviaires européens respectent des directives strictes en matière de dégagement latéral, telles que spécifiées dans les normes UIC 712 et EN 15273-3. Ces directives établissent des exigences minimales concernant le dégagement latéral entre les rails de protection et les rails de roulement, qui doit se situer entre 40 et 60 mm. Ces distances sont ajustées en fonction des courbes et des profils de vitesse du tronçon de voie considéré. Par conséquent, les ingénieurs doivent veiller à ce que les composants respectent la cote spécifiée avec une tolérance de ± 1,5 mm, afin d’éviter le phénomène de montée de la roue sur le rail, notamment dans les sections présentant des changements de vitesse. Pour garantir la conformité, les inspecteurs de voie sont tenus de mesurer tous les éléments d’un tronçon donné de voie tous les deux ans à l’aide d’appareils de mesure laser. Si des éléments s’avèrent non conformes, l’ensemble de ce tronçon de voie est retiré du service.
Comparaison entre l’approche américaine (FRA) et les approches européennes en matière d’espacement des rails de protection aux aiguillages et de guidage des roues
Pour empêcher les roues des trains de dérailler et assurer leur guidage correct lors du passage des aiguillages, les normes européennes exigent un espacement réduit au niveau des contre-rails des traverses d’aiguillage, soit de 42 à 48 mm. Les normes européennes prévoient un espacement plus resserré des contre-rails aux traverses d’aiguillage afin de garantir un guidage optimal des roues des trains. Ces normes européennes sont plus contraignantes que les normes nord-américaines ; par exemple, l’Administration fédérale des chemins de fer (FRA) autorise des jeux entre contre-rails de 57 mm pour les aiguillages à faible vitesse (c’est-à-dire ceux dont la vitesse maximale est de 25 km/h ou moins). Il existe une différence réglementaire notable : les Européens appliquent une réglementation plus stricte avec la norme EN 15273-3, tandis que les Américains adoptent une approche plus rigoureuse avec la règle 213.135. Curieusement, les pays européens bénéficient d’un avantage de 30 % grâce à leurs contre-rails coniques, qui répartissent mieux les forces d’impact, comparés aux contre-rails droits utilisés en Amérique du Nord pour contrôler les efforts latéraux au niveau de la traverse d’aiguillage.
Notions fondamentales d’ingénierie ferroviaire relatives aux contre-rails et à leur espacement
Calcul dynamique de la hauteur libre en tenant compte du dévers, du porte-à-faux et du rayon de courbure
En plus de la géométrie fondamentale de la voie, quels autres aspects l’ingénieur doit-il prendre en compte pour déterminer l’espacement des glissières de sécurité ? Il est nécessaire de bien comprendre les caractéristiques d’exploitation de la voie et du véhicule, notamment le comportement du véhicule sur la voie dans les courbes horizontales et verticales. Trois des facteurs les plus influents sont : le dévers, le porte-à-faux avant du véhicule et le rayon de la courbe verticale. Lorsqu’un train parcourt une courbe, il est soumis à des forces centrifuges qui le poussent vers le rail extérieur, augmentant ainsi la force de contact entre le bord de roulement et le rail. Par exemple, sur une courbe de rayon 200 m présentant un dévers de 150 mm, l’espacement des rails doit être augmenté de 15 à 20 % par rapport à une section droite. Les variations thermiques doivent également être prises en compte. Ainsi, un métal s’allonge d’environ 1,2 mm pour chaque augmentation de température de 10 °C. C’est pourquoi les logiciels modernes de simulation intègrent la dilatation thermique afin de prévenir les accidents causés par des vitesses d’exploitation élevées ou par des températures ambiantes extrêmes.
Interaction entre la roue et le rail de protection : distance d’engagement, forme du contact avec le bord de la roue et transfert des forces
Un bon contact entre la roue et le rail de protection favorise un guidage efficace. Un contact du bord de la roue à un angle de 30 à 45° est optimal, car il permet de répartir les forces latérales et de réduire le risque de déraillement. Les facteurs principaux sont :
- Distance d’engagement : un multiple de 1,8 fois le diamètre de la roue garantit une distance suffisante entre le rail de protection et la roue pour absorber les forces latérales
- Pente du bord de la roue : une inclinaison de 55 à 65° est optimale pour rediriger les composantes verticales des charges latérales vers le rail de protection
- Efficacité du transfert des forces : de 70 à 85 % de l’énergie d’impact est transférée aux traverses lorsque l’espacement est optimal
Un alignement inadéquat entraîne un contact avec la bande de roulement de la roue et absorbe moins de 40 % des forces latérales, compromettant ainsi la sécurité du passage à niveau lors d’un changement de direction.
Les conséquences d’un espacement incorrect des rails de protection ferroviaires : enseignements tirés d’événements spécifiques
Derby Junction (Royaume-Uni, 2019) : incidence d’un espacement latéral excessif de 22 mm sur la protection du passage à niveau
L'incident survenu à Derby Junction en 2019 a mis en évidence comment de petits problèmes non traités peuvent entraîner des défaillances importantes. Les enquêteurs ont déterminé qu’il y avait un jeu supplémentaire de 22 mm dans l’un des composants, ce qui contrevient à la norme EN 15273-3. Cette valeur correspond à l’épaisseur d’un crayon standard. Ce jeu a engendré une instabilité dans le mouvement des roues du train lors du passage des aiguillages, perturbant ainsi la répartition normale des forces au niveau de la pointe d’aiguillage (frog), où le système de guidage a perdu 40 % de son efficacité. C’est ainsi que la pointe d’aiguillage (système de guidage) est devenue susceptible de provoquer des déplacements latéraux dangereux et des déraillements. Le problème de jeu était, bien entendu, invisible à l’œil nu. Il aurait fallu utiliser un équipement spécial de réglage au laser pour le détecter lors des vérifications d’entretien courantes. Cet incident a donné naissance à un nouveau phénomène dans l’exploitation ferroviaire, où les jeux exprimés en millimètres font désormais l’objet d’un examen rigoureux au Royaume-Uni et dans l’Union européenne.
Ils ont besoin de systèmes de mesure automatisés, en particulier aux intersections présentant des risques accrus, considérant ces espaces restreints comme des obstacles bloquants complets plutôt que comme des entraves mineures.
Innovations dans la conception d’espacements adaptatifs pour les garde-corps ferroviaires
Les glissières de sécurité à simple espacement ont systématiquement échoué à résoudre les problèmes liés aux variations de température, à l’usure et aux charges lourdes. Des systèmes plus avancés commencent à intégrer des capteurs en temps réel et des algorithmes d’apprentissage automatique, permettant, dans certains cas, d’effectuer des ajustements avec une précision inférieure au millimètre concernant le dégagement latéral. Ces ajustements reposent généralement sur des mesures thermiques prises au milieu de la voie, sur l’usure des bourrelets et sur des mesures de charge latérale. Ils permettent ainsi d’éviter la formation d’une voie déformée. Dans le cas des vagues de chaleur, les capteurs de dilatation thermique ont historiquement provoqué des incidents dangereux de déformation de la voie. Dans des études de cas contrôlées, les glissières de sécurité intelligentes ont réduit de quarante pour cent le risque de déraillement aux aiguillages par rapport aux installations antérieures. En somme, ces systèmes ont le potentiel de transformer radicalement la conception et la construction des infrastructures ferroviaires grâce à des systèmes plus intelligents et sophistiqués, capables d’anticiper les problèmes et d’effectuer les ajustements nécessaires.
FAQ
Quelles normes s'appliquent à l'entraxe des garde-corps ferroviaires en Europe ?
Les normes applicables à l'entraxe des garde-corps en Europe comprennent la norme UIC 712 et la norme EN 15273-3, qui définissent les distances minimales séparant les garde-corps des rails de roulement, ainsi que les distances relatives à la courbure de la voie et à la vitesse des trains.
En quoi l'entraxe des garde-corps de cœur en Europe diffère-t-il de celui des États-Unis ?
L'entraxe des garde-corps de cœur en Europe est plus faible, compris entre 42 et 48 mm, tandis qu’aux États-Unis il est de 57 mm pour les aiguillages à faible vitesse et permet la déconnexion temporaire de certaines roues.
Pourquoi l'interaction entre rail et garde-corps est-elle importante ?
Les interactions entre rail et garde-corps sont essentielles pour optimiser les angles d’engagement, l’efficacité globale du transfert des forces et la répartition efficace des forces latérales afin de réduire les risques de déraillement.
Quelle était l'importance de l'incident survenu à Derby Junction en 2019 ?
À la suite de l'incident survenu à Derby Junction, les exploitants ferroviaires du Royaume-Uni et de l'UE ont commencé à utiliser des systèmes de mesure automatisés afin d'identifier et de corriger les écarts pouvant entraîner un déraillement.
Que font les systèmes plus récents pour les rails de sécurité ?
Les systèmes plus récents utilisent des capteurs en temps réel et de l’intelligence artificielle (IA) pour évaluer l’espacement des rails de sécurité et les ajuster afin de prévenir les incidents liés à ces rails, ce qui réduit les risques de déraillement dus à l’usure et aux variations de température du rail.