Effet des semelles élastiques sous traverses béton sur le comportement qualitatif de la voie sur le long terme

摘要

L'objet de cette étude a consisté à comparer le comportement de la tenue de la voie sur des sections de ligne équipées de traverses en béton, les unes avec semelles élastiques et les autres sans. L'étude a pu qualitativement se réaliser à partir d'une base de données conséquente d'environ 120 000 profils (correspondant à quelque 600 km de voies). Les résultats montrent que le recours à des traverses à semelle élastique permet de constater, pour toutes les classes de charge, des améliorations essentielles aussi bien en matière de qualité de départ que de comportement à la dégradation de la voie. Pour les traverses classiques, la qualité de départ moyenne est de l'ordre de 0,5 mm avec un taux de dégradation moyen de 0,14. Le recours à des traverses à semelle élastique permet une qualité de départ moyenne de l'ordre de 0,3 mm tandis que le taux de dégradation moyen n'est plus que de 0,07. L'usage de ces dernières traverses assure donc une augmentalion significative de la qualité de départ due aux surfaces de contact plus importantes entre la traverse et le ballast et donc une meilleure répartition des charges. Il en résulte moins de pointes de tension et de ruptures d'arêtes de ballast avec une réduction corrélative des tassements de départ. L'examen des résultats permet aussi de constater que le recours à des traverses à semelle élastique améliorait sensiblement le taux de dégradation de l'assiette de la voie. Cet effet vaut pour toutes les classes de charge de la voie et se manifeste avec encore plus d'acuité pour les charges de classe plus élevées. Afin de déterminer les effets des semelles élastiques de traverse sur les interventions d'entretien nécessaires lors du cycle de vie d'une voie, il est fait appel au calcul de facteurs dits de « bourrage » pour les différentes classes de charge. Ceux-ci correspondent à l'allongement des périodicités d'intervention avec les traverses à semelles élastiques. L'allongement de ces périodicités d'intervention résulte en effet des meilleures qualités initiales et de taux de dégradation plus faibles déterminés sur la base du « sigma H », l'indice de qualité de la voie, qui correspond (pour faire simple) au défaut de nivellement et qui évolue dans le temps selon un axe de dégradation quasi linéaire. Pour déterminer ce sigma H, on définit tout d'abord à partir de quel moment une intervention de bourrage-nivelage est nécessaire. Plus le nombre de circulations à vitesse élevée affectant une section de ligne est important, plus les exigences relatives à la qualité de la voie sont élevées. De plus, le niveau d'intervention dépend aussi de « l'âge » de la voie, puisqu'une voie «jeune » doit être traitée plus tôt qu'une voie qui a déjà atteint la fin de sa durée d'utilisation. Ainsi, pour une voie « jeune » refaite depuis moins de cinq ans et pour des vitesses moyennes de circulation de 140 km/h, un défaut de nivellement de 1,2 mm justifie l'intervention d'un convoi d'entretien mécanisé. À partir des médianes des taux de dégradation et des qualités de départ, il est possible de tracer le graphe de l'évolution de l'assiette de la voie en fonction du temps et ceci pour les différentes classes de charge. On peut alors y lire, en fonction de la qualité de départ, le temps qui s'écoule jusqu'à atteindre le niveau d'intervention défini. Ce temps écoulé correspond à l'intervalle ou la périodicité de bourrage. Plus généralement, il en résulte que l'utilisation de traverses à semelle élastique assure en moyenne un doublement de cette périodicité de bourrage. Sur les lignes moins sollicitées, les traverses à semelle élastique permettent d'obtenir au moins un allongement de 60 % de la périodicité de bourrage, tandis que les résultats sont encore plus spectaculaires pour les lignes très chargées, sur lesquelles on atteint presque un triplement de l'intervalle entre interventions. Cette augmentation très sensible des périodicités de bourrage accroît aussi la durée de vie utile d'une voie. Il a pu être prouvé que malgré le coût d'investissement initial plus élevé, il était possible de réaliser des économies non négligeables sur les coûts de durée de vie. On peut donc retenir dans l'ensembleque le recours aux semelles élastiques sous traverses constituait un élément essentiel d'une stratégie d'investissement durable pour un gestionnaire d'infrastructure ferroviaire.