Conception de tables tournantes ferroviaires : comment innover ?

Mardi 20 décembre 2022
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Revue Routes et transports automne-hiver 2022-2023 : Décarbonation : transformation des transports, propulsion vertes  | Article de Faouzi Méribout et Patrice Pagé - Norda Stelo

Les tables tournantes existent depuis les années 1830 environ, mais de nos jours, celles-ci doivent s’adapter à de toutes nouvelles exigences, dont nous vous ferons part dans le présent article. Nous tenterons également de répondre à la question : comment les transformer sans engendrer des coûts exorbitants et en minimisant les temps d’arrêts ? 

Une table tournante ferroviaire (ou plaque tournante ou une timonerie de chemin de fer) est un système permettant d’opérer une rotation des équipements ferroviaires, généralement des locomotives, qui sont limités à un mouvement rectiligne. Ces tables tournantes se retrouvent principalement dans un dépôt ou dans une gare terminus. Lorsqu’un module ferroviaire se trouve réorienté vers l’entrée souhaitée du bâtiment, il peut ensuite doucement cheminer jusqu’à destination pour y recevoir des travaux d’entretien mécanique. On se sert aussi d’une table tournante pour faire pivoter à 180° un module ferroviaire afin qu’il puisse repartir ensuite dans la direction inverse. Par ailleurs, les plaques tournantes sont très utiles pour faire pivoter les voitures d’observation des trains « touristiques», de sorte que leur salon vitré soit orienté face à l’arrière du train pour offrir une meilleure vue. 

Fonctionnement 

Une table tournante comprend typiquement une fosse circulaire dans laquelle tourne un pont en acier. Le pont est généralement soutenu et équilibré par un pivot central. Un rail en acier est souvent installé autour du plancher de la fosse et soutient les extrémités du pont lorsqu’une locomotive y entre et en sort. Les tables tournantes disposent d’un mécanisme de verrouillage qui aligne les rails du pont avec la voie de sortie. La rotation du pont peut être faite soit manuellement (platine « Armstrong »[1] [2]), soit par une source d’alimentation externe, ou soit par le système de freinage de la locomotive elle-même. 

Le défi : une nouvelle ère d’équipements à soutenir 

Les nouvelles générations de locomotives sont de plus en plus lourdes, ce qui requiert des tables tournantes capables de supporter leur poids substantiel. Ainsi, de sérieux travaux d’adaptation des équipements non modernisés s’imposent. Face à ce défi, lors du remplacement d’une table tournante existante, les organisations doivent en principe faire creuser des fondations plus profondes pour respecter les standards de hauteur de table en fonction des charges imposées par la locomotive, ce qui représente 40 % à 60 % du coût total des travaux de remplacement. 

En plus des frais de transformation et d’adaptation, il faut ajouter les coûts associés à la période d’arrêt des activités qui nécessite l’utilisation d’une grue pour la manutention des locomotives en attendant et qui peuvent être élevés. Que la flotte appartienne à une compagnie de services ferroviaires ou à une organisation d’un autre type, comme une compagnie minière, ces coûts additionnels ne sont généralement pas les bienvenus. Toute table tournante doit répondre à la norme AREMA « Manual for Railway Engineering »[3]. Cette norme spécifie les exigences pour les cas de chargement, les limites de résistances, les exigences de conception et fabrication, les critères de qualité et plus encore. 

Une solution novatrice 

Lors du remplacement d’un pont construit il y a plusieurs années, la hauteur des poutres doit en principe être rehaussée pour permettre de répondre aux nouvelles charges imposées par les locomotives récentes.  La hauteur des poutres du pont est fixée en fonction de la charge de la locomotive  la plus lourde Afin d’éviter de creuser la fondation existante pour permettre l’installation d’un pont avec poutres de hauteur supérieure, ce qui est très coûteux et long à réaliser, les spécialistes de la gestion de l’intégrité et de la fiabilité des actifs (GIFA), proposent une nouvelle approche. Ces spécialistes sont habitués à modifier des équipements existants de différentes natures pour les adapter à de nouvelles exigences, dans des contextes pouvant même avoir un impact sur la sécurité publique. Pour ce faire, d’abord ils utilisent des matériaux à résistance supérieure, soit par une meilleure composition chimique, ou ayant reçu des traitements spéciaux. À titre d’exemples, nommons l’acier à haute performance avec résistance supérieure aux chocs et l’acier à limite d’élasticité rehaussée, qui en plus confèrent tous les deux une même facilité de soudage et de pliage que les matières habituelles. 

Par ailleurs, les experts du GIFA ont recours à des  logiciels spécialisés d’analyse globale de la structure  pour définir des poutres à âme et géométrie variables, au lieu d’utiliser des poutres d’acier laminé standards, ce qui est aussi novateur. Ils se servent aussi de logiciels d’analyse locale pour déterminer les concentrations de contraintes dans les assemblages et éliminer les amorces de fissures à la fatigue. Ils recommandent la production d’une poutre de type sommier fabriquée avec l’aide de plaques pliées et arrondies, au lieu d’une poutre d’acier laminé standard, pour l’installer aux extrémités de la table tournante, comme dans le cas des ponts roulants de levage industriel. Enfin, ils suggèrent également de sortir les roues à l’extérieur de la table , contrairement à la pratique habituelle d’intégration des roues dans les poutres. Rapp elons que l ’ensemble des améliorations ci-dessus mentionnées ont pour but de conserver la hauteur des poutres transversales existantes, et d’éviter de creuser des fondations plus profondes, tout en permettant le passage de nouvelles locomotives plus lourdes. Cette méthode comporte aussi l’avantage de réduire le temps des travaux et de permettre une reprise des activités après seulement une semaine. Les installations sont ensuite modernisées pour les 50 prochaines années à venir. 

Conclusion 

Il est parfois utile de prendre du recul afin de repenser les façons de faire en s’appuyant sur une équipe composée d’expertises diversifiées, capable de proposer de meilleures solutions innovantes. Les organisations sont de plus en plus conscientes des gains significatifs de refaire du neuf dans l’existant (ingénierie « Brownfield ») en récupérant certaines parties, au lieu de recommencer à neuf. Brown is the new Green™! De plus en plus d’ingénieurs se spécialisent dans les conceptions avec  contraintes de l’environnement existant. En plus des avantages opérationnels et financiers, on peut également tirer des bénéfices relativement à la responsabilité sociétale (RSE). 

  1. McGuirk, Marty (2002). Le guide du modéliste ferroviaire des terminaux d’entretien des locomotives (1ère éd.). Waukesha, WI : Livres de Kalmbach. p. 41. ISBN 0-89024-414-6– via Google Livres. Un levier a été installé aux deux extrémités du pont et la table a été déplacée à la main, une méthode communément appelée « Armstrong ». 
  2. « Platine tournante ». American-Rails.com. Récupéré le 31 janvier 2021. 
  3. AREMA, Manual for Railway Engineering,Volume 2, Chapitre 15, partie 8 – Miscellaneous. 
  4. https://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_tournante

Fondée au Québec en 1963, Norda Stelo est une firme de génie-conseil indépendante. Elle se spécialise dans la réalisation de projets intégrés et accompagne ses clients à toutes les étapes, de la planification à l’exploitation en passant par la conception, la réalisation ou la gestion de construction. De propriété 100% québécoise, Norda Stelo est citoyenne du monde. Elle prend part à l ‘activité locale et internationale. Profondément humaine et terre à terre, son engagement en matière de qualité, d’intégrité, de relations humaines et de création de valeur fait la fierté de ses employés et partenaires.

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Sur la toile

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Mon Joliette

https://www.ledevoir.com/societe/transports-urbanisme/592887/plusieurs-societes-de-transport-ne-reduiront-pas-leurs-services-malgre-le-couvre-feu
7 janvier 2021

Le Devoir

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BFM Business