Le meulage des rails est une technique efficace pour réparer et entretenir les voies ferrées. Cet article traite de la pratique du meulage des rails.

La voie ferrée guide le train pour lui permettre d'avancer tout en supportant la charge. La planéité des rails est la pierre angulaire d'une circulation sûre, confortable et à grande vitesse. Le frottement entre le rail et la roue du train fait apparaître des défauts (écaillage, ébréchure, fissure, ondulation du rail) et laisse une surface irrégulière. Tous ces défauts sur les rails s'aggravent s'ils ne sont pas poncés à temps. Le ponçage des rails est une technique efficace pour la réparation et l'entretien des voies ferrées. L'utilisation de ponceuses de rails permet d'éliminer les défauts des rails et de restaurer leur profil. La durée de vie des voies ferrées est ainsi prolongée.

Défauts des rails

Il convient tout d'abord d'évoquer les défauts des rails avant d'aborder le ponçage des rails. Les rails sont soumis à des contraintes extrêmes et compactés par les roues des trains. Des dommages apparaissent inévitablement à la surface des rails. Les défauts courants des rails comprennent l'usure verticale, l'usure latérale, l'ondulation des rails, l'usure par fatigue de contact (écaillage, ébréchure, fissuration), le fluage plastique, etc.

Ces défauts indépendants du rail provoqueront un choc à chaque passage de la roue du train, générant alors une charge plusieurs fois supérieure à la normale. Les rails sont donc soumis à une forte pression. Dans des circonstances normales, ces dommages s'aggraveront, et certaines conditions graves entraîneront une défaillance de la voie ferrée.

Les rails ne sont pas les seuls à être affectés. Les rails ne peuvent pas absorber toute l'énergie produite par l'impact. Ces chocs continueront à se propager à d'autres structures de la voie, telles que les patins de rail et les traverses. Finalement, la plate-forme s'affaissera localement et la voie ferrée perdra sa stabilité.

Profil ferroviaire optimal

Les défauts des rails entraînent une modification de leur profil, ce qui rend instable le contact entre le rail et la roue. Le meulage des rails consiste en fait à découper la surface du rail, à éliminer les défauts et à restaurer le profil optimal du rail. Le profil optimal du rail est illustré ci-dessous.

Lorsque le train roule en ligne droite ou dans une courbe à grand rayon, la bande de roulement de la roue est en contact avec la zone B du champignon du rail. Dans cet état, la contrainte de contact et la force de fluage latérale sont minimales ; lorsque le boudin de la roue est proche de l'angle de l'écartement des rails, c'est-à-dire dans la zone C de la figure, lorsqu'un contact conforme est établi, la contrainte de contact est minimale.

Le profil du champignon du rail est similaire à une forme arquée, mais le meulage proprement dit (type meule) consiste à diviser le champignon du rail en différentes zones en fonction de l'angle, c'est-à-dire que le profil du champignon du rail est considéré comme composé de segments de ligne divisés par des angles, et la position qui doit être meulée correspond à un certain angle.

Plus les dommages subis par les rails sont importants, plus le ponçage et la découpe sont importants, plus la charge de travail est importante, plus la difficulté est grande et plus la durée de vie des rails est courte. Par conséquent, le ponçage préventif et le ponçage correctif s'apparentent à des “ traitements médicaux ”, et le meilleur moyen est d'empêcher les rails de “ tomber malades ”. Effectuez régulièrement un ponçage préventif afin d'éliminer les dommages à leur stade embryonnaire.

Types de meulage des rails

Pré-broyage

Le pré-meulage du nouveau rail permet d'éliminer la couche décarbonisée et les défauts de surface liés à la production, au soudage, au transport et à la construction du rail. Il permet également d'optimiser le profil de la tête du rail et d'améliorer la fluidité du joint soudé. De plus, il permet de réparer les dommages causés à la surface du rail lors du processus de pose des voies. L'usure des rails s'est développée au fil du temps, mais en assurant dès le départ un bon contact entre les roues et les rails, il est possible de limiter les dommages initiaux.

Meulage préventif

Le meulage préventif consiste à meuler régulièrement les rails afin de restaurer leur profil, ce qui permet d'éliminer les fissures de contrainte superficielles dès leur apparition et de bien contrôler la propagation des fissures de fatigue dues au contact de roulement.

Rectification corrective

Le meulage correctif désigne l'opération consistant à meuler un rail après l'apparition de défauts superficiels. Le meulage correctif était courant à l'aube de la technologie de meulage des rails. Il est principalement utilisé pour réparer les rails en éliminant les dommages importants à leur surface, tels que les fissures de fatigue, les ondulations, les éclats, les déformations plastiques et autres défauts.

La figure ci-dessous montre l'effet du meulage préventif et du meulage correctif sur la durée de vie du rail. La ligne jaune représente le meulage préventif. Chaque meulage retarde l'apparition des dommages et augmente la durée de vie du rail. Le meulage préventif avant que les microfissures ne dépassent 0,2 mm est le meilleur moment pour bloquer la tendance à l'accélération des dommages sur le rail.

Pratique du meulage des rails

Comment les rails sont-ils rectifiés ? Il existe principalement trois méthodes.

• Meulage de patins coulissants

Le meulage à chaussure coulissante consiste à meuler la surface du rail en appuyant la meule sur le rail pour effectuer un mouvement de va-et-vient. Cette méthode de meulage ne permet de meuler que la tête du rail dans le sens longitudinal et ne permet pas d'ajuster le profil du rail ni de meuler l'aiguillage. De plus, la vitesse de meulage est faible. Cette méthode a été progressivement abandonnée.

• Meule

Le meulage à la meule utilise généralement une meule rotative à grande vitesse entraînée par un moteur électrique ou un moteur hydraulique pour meuler le rail. Il s'agit d'une méthode de meulage active qui est actuellement la principale méthode de meulage. Le rail est meulé verticalement et horizontalement.

Il existe également une sorte de meulage passif. La position de la meule est inclinée selon un certain angle par rapport au sens de marche du train. Le fonctionnement à grande vitesse du tracteur moteur entraîne la meule à tourner à grande vitesse sur le rail. Le mouvement relatif entre la meule et le rail atteint la vitesse de meulage requise. Meulez toute la tête du rail, du bord de roulement au surface de roulement. Ce type de meulage est appelé meulage à grande vitesse en raison de la vitesse de meulage élevée.

• Fraisage

Le fraisage est un nouveau type de mode de réparation du profil des rails. La fraise est installée sur la surface radiale de la roue de fraisage. Chaque section de fraisage est équipée de plusieurs fraises. Il y a plusieurs sections de fraisage par roue de fraisage. De cette manière, toutes les fraises forment un profil de tête de rail à compléter.

Les avantages du meulage des rails

• Améliorer l'interaction entre la roue et le rail en modifiant le profil du rail, réduisant ainsi les contraintes et l'usure au niveau du contact roue-rail.
• Corrigez ou contrôlez l'ondulation des rails. Ces défauts augmentent le bruit des roues et des rails et accélèrent la détérioration des composants des véhicules et des voies, pouvant même entraîner des limitations de vitesse des trains.
• Contrôlez les défauts liés à la fatigue par contact roulant. Ces défauts augmentent le risque d'endommagement des rails et réduisent même l'efficacité de la détection des défauts par ultrasons.
• Correction ou contrôle d'autres défauts des rails (tels que le roulement des roues, l'écrasement, les fissures verticales et longitudinales de la tête de rail)
• Réduire les effets négatifs du mouvement des roues et des bogies.
• Réduire le bruit et les vibrations, réduire les irrégularités verticales des joints courants et des joints soudés, et contrôler l'ondulation des rails.
• Atténuer les effets négatifs de la roue à forte charge par essieu et améliorer les conditions de contact roue-rail.
• Assurez-vous que les rails et les roues sont correctement en contact afin de réduire l'instabilité latérale du véhicule (glissement latéral).

L'impact économique du meulage des rails

• Le meulage préventif peut prolonger la durée de vie des voies ferrées. Le meulage régulier des rails, conformément au calendrier prévu, peut prolonger leur durée de vie de 5 à 8 ans.
• Réduire les réparations et l'entretien des fixations.
• Réduire la consommation de carburant des locomotives et les coûts de réparation des roues.