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CODE UIC 7 2 5 R 1re édition, Avril 2007 Version originale Traitement des défau

CODE UIC 7 2 5 R 1re édition, Avril 2007 Version originale Traitement des défauts de rail Schienenfehlerbehandlung Treatment of rail defects 725 R Fiche à classer au chapitre : VII - Installations fixes Application : A dater du 1er avril 2007 Tous les Membres de l’Union Internationale des Chemins de fer Historique des mises à jour : 1re édition, Avril 2007 Version initiale Le responsable de la fiche est indiqué dans le Code UIC 725 R Sommaire Résumé .................................................................................................................................1 1 - Facteurs fondamentaux de surveillance................................................................... 2 1.1 - Lois générales simples relatives à la croissance des fissures.............................. 2 1.2 - Paramètres essentiels pour la planification des cycles d’inspection .................... 3 1.3 - Cycles d’inspection des rails................................................................................. 5 1.3.1 - Aperçu général................................................................................................... 5 1.3.2 - Planification des cycles d’inspection.................................................................. 5 2 - Typologie des défauts et mesures minimales à appliquer ..................................... 6 2.1 - Types de défauts .................................................................................................. 6 2.1.1 - Fissurations transversales ................................................................................. 6 2.1.2 - Fissuration horizontale longitudinale.................................................................. 6 2.1.3 - Fissuration verticale longitudinale...................................................................... 8 2.1.4 - Head-checking................................................................................................. 10 2.1.5 - Squats.............................................................................................................. 12 2.1.6 - Fissurations en diagonale (principalement autour des trous d’éclissage) ....... 13 2.2 - Mesures minimales à appliquer en fonction de la catégorie des défauts ........... 13 3 - Méthodes de détection ............................................................................................. 18 3.1 - Aperçu général ................................................................................................... 18 3.2 - Recommandations relatives aux méthodes de détection ................................... 19 Annexe A - Résultats relatifs aux lois de propagation des défauts .......................... 23 Annexe B - Gestion des défauts ................................................................................... 25 725 R Annexe C - Qualification des opérateurs - Agrément des équipements d’inspection................................................................................................. 26 C.1 - Qualification du personnel pour les contrôles non destructifs ............................ 26 C.1.1 - Qualification du personnel pour les auscultations par ultrasons ou pour les auscultations par voitures ultrasons................................................... 26 C.1.2 - Qualification du personnel chargé de la classification des défauts et de leur détection par voitures ultrasons ................................................................ 26 C.1.3 - Qualification du personnel chargé du contrôle par courants de Foucault (inspection manuelle, par voitures d’inspection) .............................................. 26 C.1.4 - Qualification du personnel chargé de l’inspection par contrôle magnétoscopique, contrôle visuel et du procédé de ressuage........................ 26 C.2 - Agrément périodique des véhicules à ultrasons................................................. 27 Liste des abréviations .......................................................................................................28 Bibliographie ......................................................................................................................29 725 R 1 Résumé La présente fiche vise à compléter la fiche UIC n° 712 en donnant des recommandations concernant la maintenance des rails (surveillance et élimination des défauts). Elle est divisée en 3 parties : 1 : Facteurs fondamentaux de surveillance 2 : Typologie des défauts et mesures minimales à prendre 3 : Méthodes de détection et comprend trois Annexes : - Résultats relatifs aux lois de propagation des défauts - Gestion des défauts - Qualifications des opérateurs, agrément des équipements d’inspection. Elle tient compte des expériences les plus récentes acquises par les Gestionnaires d’Infrastructure quant à l'évolution des défauts de rail dus à la fatigue de contact en roulement qui tendent à devenir fréquents ainsi que sur les mesures à appliquer. Le présent document se limite aux principes de surveillance et d'élimination des défauts de type fis- surant et donc susceptibles de dégénérer en rupture de rails. 725 R 2 1 - Facteurs fondamentaux de surveillance 1.1 - Lois générales simples relatives à la croissance des fissures L'évolution d'un défaut fissurant peut être exprimée en tant que croissance de la taille du défaut en fonction de la charge de trafic cumulée (millions de tonnes brutes - MTBC). La croissance de la fissure dépend de nombreux facteurs, les principaux paramètres étant : - la charge statique à l’essieu, - la charge dynamique par roue, - les caractéristiques d'exploitation du matériel roulant (traction, freinage, etc.), - le profil du rail, - l’acier du rail, - le type de défaut, - la différence de température (température du rail - température à l'état non contraint), - la contrainte résiduelle du rail, - l’usure du champignon de rail, - la géométrie de la voie, - la rigidité de la voie. Une analyse de sensibilité a été réalisée dans le cadre du "Projet de recherche commun UIC/CEM - Gestion des défauts de rail" afin de présenter l'influence exercée par diverses conditions de trafic et de superstructure de voie sur la croissance des défauts (voir Fig. 2 - page 3). La Fig. 1 présente les résultats de cette analyse. Fig. 1 - Impacts de divers facteurs sur la croissance des fissures (variation de l’intervalle D-R) 725 R 3 La classification des paramètres est effectuée en fonction de la modification de la durée de vie du rail résultant de la propagation de la fissure (millions de tonnes brutes). Une fissure peut être détectée à partir d'une certaine taille (D - Détection) en fonction de la méthode de détection utilisée. Partant de cette taille initiale, il est possible de suivre le développement de la fissure jusqu'au moment où est atteinte la taille critique (R - Rupture) pour laquelle la rupture du rail est prévisible. L'intervalle de temps s'écoulant entre ces deux valeurs ou la charge de trafic corres- pondante servent à définir l'intervalle D-R. Fig. 2 - Définition de l’intervalle D-R Quel que soit le type de défaut considéré, les taux de croissance des fissures varient beaucoup. Les défauts transversaux situés dans le champignon du rail permettent cependant de déduire des modè- les simples de croissance des fissures (voir Annexe A - page 23). 1.2 - Paramètres essentiels pour la planification des cycles d’inspection Exigences minimales - Catégorie de ligne : déduite de règles nationales reposant généralement sur la charge de trafic et/ou la vitesse. - Charge de trafic : charge de trafic réelle ou équivalente, déterminée, par exemple, à partir du groupe UIC. Taille de la fissure (mm) Taille critique Taille détectable Intervalle D-R Trafic (millions de tonnes brutes - MTBC) 725 R 4 Exigences recommandées Outre les exigences minimales, il convient de tenir compte des caractéristiques suivantes : - Criticité de la ligne La criticité de la ligne est obtenue en multipliant la fréquence des perturbations par leur degré de gravité, aussi bien au niveau de la sécurité qu'au niveau de la régularité du trafic, par exemple accidents en tunnels, sur des ponts, ... Ce facteur peut être déterminé en analysant les statisti- ques de ruptures de rails. La criticité d'une ligne peut aussi être fonction de son volume de trafic. Le risque de perturbation de trafic sur une ligne à voie unique empruntée par de nombreux trains est, par exemple, plus élevé que celui sur une ligne à double voie dont l'exploitation peut être banalisée. - Points singuliers Il s'agit de points dont on sait, par expérience, qu'ils présentent un risque de défauts élevé et qui doivent faire l'objet de contrôles plus fréquents en utilisant parfois des méthodes spéciales pour détecter des défauts spécifiques : • Rails tendant à présenter des défauts imputables à la production ou qui ont été fabriqués selon des procédés anciens (rails coulés en lingotières, taux d'impuretés élevé, contrôle à la fin de la ligne de production par examens non destructifs inappropriés). • Impacts de l'environnement du fait de la présence de sel et d'autres éléments chimiques qui, sous l'action du courant électrique, peuvent entraîner une corrosion du rail. Ces zones doivent être surveillées en utilisant des méthodes appropriées et selon des périodicités adéquates, par exemple en tunnels ou sur passages à niveau. • Voies tendant à développer des défauts de rails dus à la fatigue de contact en roulement. • Eléments usinés tels qu'appareils de voie, croisements et abouts de rails éclissés. - Massification de la maintenance Lorsque les diverses opérations de maintenance sont regroupées géographiquement et tempo- rellement sur une section de voie fermée au trafic dans ce but, une campagne d'auscultation sera exécutée préalablement pour détecter le maximum de défauts de rail à remplacer pendant cette opération de massification. Dernier état de l’art Surveillance de l'évolution des défauts de rail (gestion sur la base du risque). L'analyse des données enregistrées lors de précédentes inspections fait apparaître, au niveau du nombre et de la croissance des défauts de rail, des tendances qui permettent, à partir d'un classement prédéfini des risques, de déterminer les cycles d'inspection optimaux, en se basant sur les caractéris- tiques de la voie. La fréquence des contrôles peut être adaptée en fonction de l'augmentation ou de la diminution du taux de défauts. 725 R 5 1.3 - Cycles d’inspection des rails 1.3.1 - Aperçu général L'inspection des rails constitue un élément déterminant de leur maintenance. Elle permet de garantir un niveau de sécurité acceptable ainsi qu'un niveau de maintenance approprié pour les rails et les composants de la superstructure de la voie situés au-dessous d'eux. Chaque gestionnaire d'infrastructure possède sa propre stratégie en matière de gestion des défauts. Il n'est donc pas possible de recommander des cycles d'inspection spécifiques et la présente fiche se borne à présenter les facteurs à prendre en compte lors de la planification des cycles d'inspection. Il appartiendra au gestionnaire d'infrastructure d'adapter ces facteurs à ses propres exigences. La périodicité des inspections définie à partir des paramètres essentiels indiqués au point 1.2 - page 3 peut être adaptée uploads/Management/ defauts-de-rail-uic 1 .pdf