Le saviez-vous ? L’été, la chaleur modifie la façon dont les trains circulent. Embarquez avec Grégoire qui explique les coups de chaud que peuvent prendre les trains : comment les observer et les analyser ?
Attardons-nous dans cet article sur un de ces phénomènes naturels, peut-être le plus compliqué à anticiper et à gérer, qui revient tous les ans à partir du mois d’avril : le soleil.
L’été, voire même au printemps dans le Sud-Est, les hautes températures ralentissent et retardent nos trains. Pour comprendre pourquoi, comprendre ce qu’il se passe physiquement, il est essentiel d’expliquer comment sont faites nos voies ferrées en France.
La voie et la chaleur
Une voie ferrée, c’est un gros paquet de ballast, des traverses et deux rails espacés d’1,40 m. Au début du chemin de fer, ce sont des morceaux rails qui sont boulonnés les uns à la suite des autres. Nous avons tous en tête le bruit répétitif du train qui passe d’un rail au suivant (le Far West, les Indiens…). Mais ça, c’était avant. Aujourd’hui, entre Paris et Lyon, il n’y a qu’un seul et unique morceau de rail : le Long Rail Soudé (LRS). Nous nous retrouvons donc avec un morceau de métal ininterrompu relativement long et fixe en ses deux extrémités.
Quel est le rapport avec le soleil alors ?Au soleil, le rail chauffe et se dilate. Mais comme expliqué ci-dessus, il n’a pas de place pour se dilater car il est figé aux extrémités. Par conséquent, des tensions se créent dans la voie. Imaginez une règle en plastique sur laquelle vous appuyez des deux côtés, c’est le même principe. Par de fortes chaleurs, le rail risque donc de se déformer. On parle alors de « flambage » comme illustré dans la photo ci-dessous :
Exemple de « flambage »
On considère que le risque de flambage est réel lorsque la température du rail dépasse les 45°C. Ce phénomène est pris très au sérieux par SNCF Réseau qui possède un arsenal de mesures spécifiques à la « saison chaude » :
- Des appareils spécifiques en voie
- Des mesures de surveillance
- Des mesures de prévention du risque en exploitation
Petit tour d’horizon.
Les appareils de dilatation
Il existe des « AD » ou appareils de dilatation qui permettent une tolérance de mouvement du rail. Ce sont des systèmes passifs, installés directement en voie et pouvant se présenter sous la forme suivante :
Ce dispositif autorise ponctuellement un mouvement du rail – en toute sécurité – sans dégrader le plan de roulement sur lequel évoluent les roues du train. Le rail peut alors « glisser » de quelques centimètres lorsqu’il chauffe, ce qui permet de libérer les tensions sur une zone. Ces appareils sont répartis en des endroits stratégiques.
Les tournées de chaleur
Sur des zones sensibles – comprenez propices au flambage – répertoriées, le rail peut atteindre des températures très élevées, aux alentours de 60°C. Ces zones peuvent correspondre à une cuvette où la chaleur stagne, à une courbe de faible rayon où des tensions existent déjà ou à une zone de très fort ensoleillement. Les agents de la brigade locale doivent alors les surveiller quotidiennement entre les mois de mai et de septembre. Grâce aux prévisions météos et à la température relevée à 10h, des abaques officiels prédisent la température maximum qu’atteindra le rail à l’heure la plus chaude de la journée. Si cette température dépasse 45 degrés, les agents déclenchent une tournée « chaleur » pour se rendre sur place. Ils font ainsi un relevé manuel de la température effective du rail sur le terrain et parcourent la zone, veillant au bon comportement de l’infrastructure et à la sécurité du trafic.
Les Limitations Temporaires de Vitesse
Si les prédictions annoncent une température de rail supérieure à 45 degrés et qu’il est impossible de surveiller la zone, alors l’agent responsable peut prendre une mesure de réduction de la vitesse : une LTV (Limitation Temporaire de Vitesse). C’est un phénomène courant dans les régions dans lesquelles les zones à surveiller sont grandes et éloignées des brigades, donc très difficiles à couvrir à pied en une seule tournée. Voilà donc qui explique pourquoi, parfois, nos trains roulent lentement en été.
Mais la problématique est encore plus complexe qu’elle n’y paraît car il existe 30 000 km de lignes sur le réseau français. La météo est parfois imprévisible, le ciel se dégage ou se couvre, la pluie tombe, le vent se lève… Si la mise en place des tournées de chaleur est, en pratique, compliquée, l’enjeu d’exploitation n’en reste pas moins très important, surtout en période estivale où le trafic est renforcé pour transporter les vacanciers. Pour y remédier, des outils connectés sont en cours de développement pour faciliter cette opération de surveillance et soulager les équipes locales souvent débordées.
Vers la surveillance connectée
Les objets connectés, c’est à la mode. Et la SNCF n’y échappe pas. Un des projets « vitrine » de SNCF Réseau en la matière consiste en la télésurveillance des températures du rail en saison estivale par le système de « Coupon Connecté ». Il s’agit de l’un des tous premiers projets d’objet connecté du ferroviaire français ayant fait l’objet d’une médiatisation. En tant que l’un des acteurs du projet, MERITIS Technologies a mené l’aspect capteur, mesure et essais de fin 2015 à début 2018.
Mais au fait, comment mesure-t-on la température d’un rail ?
Historiquement à la SNCF, la mesure de température du rail est effectuée au sein du champignon d’un morceau de rail (partie supérieure du rail) grâce à l’insertion d’un thermomètre à alcool :
La technologie ainsi développée consiste en une mise à jour de cette technique. Une sonde de température est placée au même endroit et est reliée à un boîtier de télétransmission. Ce « coupon » de rail est placé en bord de voie, dans les mêmes conditions d’exposition que le rail à surveiller. De ce fait, non seulement il n’y a aucune intrusion sur le rail mais le coupon peut également se déplacer. De même, la mesure est meilleure en étant effectuée directement dans le champignon mais il s’avère impossible de glisser une sonde dans le champignon en voie.
Un test a permis de démontrer que, de cette manière, le coupon se comporte bien de la même façon que le rail aux abords duquel il est disposé.
En 2017, le réseau a ainsi été maillé de 500 capteurs d’essai dont la mesure est consultable via une interface web. Les brigades terrain et les ingénieries ont participé à un test grandeur nature pour évaluer l’impact d’un tel dispositif sur leurs habitudes de surveillance. Les informations suivantes en sont ressorties :
- Un agent peut avoir accès à distance à la température de plusieurs zones « sensibles » et anticiper des mesures de ralentissement ou de surveillance, économiser des ressources, gagner en efficacité et en justesse d’intervention.
- Les actions sont fondées sur une mesure précise en temps réel de la température, et non sur des prédictions issues d’abaques.
- Le seuil critique des 45 degrés pourrait être relevé.
- Les référentiels de maintenance et d’intervention ne sont pas adaptés à l’outil.
À la suite de ce retour d’expérience, le potentiel d’un tel outil est avéré. À ce jour, la réflexion est en cours quant à son intégration aux référentiels et aux procédures de surveillance terrain. Le stockage des données de mesure servira à une étude statistique pour faire évoluer les modèles de prédiction et affiner la connaissance de l’infrastructure.
Ainsi, si, cet été, des annonces concernant le ralentissement des trains sont diffusées en gare, chacun saura qu’il y a derrière des enjeux de procédure de maintenance très sérieux qui permettent aux trains de circuler quand même en toute sécurité.
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