Développement de traverses instrumentées pour l'étude du comportement des voies ferrées

Les Smart Sleepers, traverses instrumentees de capteurs de deformation (reseaux de Bragg) permettent d'obtenir de l'information sur le comportement de la traverse en voie et notamment sur son niveau de deformation lors du passage des trains. Par suite, une connaissance plus fine de l'adequation entre la conception de la traverse et les sollicitations qu'elle subit en voie est envisageable. Par ailleurs, on presage que la maniere dont la traverse repose sur le ballast va influer sur sa deformation au passage des trains. Le tassement du ballast etant susceptible de modifier les appuis de la traverse sur ce dernier, on peut par consequent deduire que la technologie Smart Sleeper devrait apporter de l'information sur l'evolution de la couche de ballast. Une optimisation des operations de maintenance pourrait etre envisagee en consequence. Une evaluation du materiel roulant en termes de reconnaissance de train, de comptage, voire de detection des materiels defectueux pourrait etre exploree. La these est donc centree sur l'exploitation et l'interpretation des donnees fournies par les Smart Sleepers. Pour cela le travail sera divise en quatre etapes principales. 1) Collecte et analyse des donnees : Des quantites de donnees statistiquement representatives du trafic devront etre collectees depuis les Smart Sleepers en voies de maniere automatisee. A cet egard, plusieurs voies sont actuellement equipees de traverses instrumentees. Les sites equipes correspondent a des types de voies differents (lignes grande vitesse, lignes classiques, reseau secondaire) de maniere a etudier les differents cas rencontres en service. Une participation au developpement de nouveaux sites, en France ou a l'etranger, sera envisagee. La collecte automatisee des donnees (big data) est en cours et fera partie du travail de these. Cette partie du travail inclura notamment la mise en place d'une architecture de base de donnees evolutive et adaptee aux besoins de mise a disposition de donnees differentes en fonction des applications envisagees et des utilisateurs. Ce travail inclut le developpement de la technologie, la mise en place d'une methode pour la collecte et le traitement des donnees (filtrage par transformee de Fourier). 2) Modelisation de l'ensemble train/voie : Pour pouvoir interpreter les donnees obtenues, il est necessaire de developper un modele de l'ensemble train plus voie. L'objectif est de pouvoir predire les informations mesurees dans les Smart Sleepers a partir de la connaissance des caracteristiques mecaniques du materiel roulant et de la voie. Le modele sera d'abord valide a partir de resultats d'essais en laboratoire. Ensuite un recalage sera envisage sur un petit nombre d'essais sur site representatifs du comportement de ce systeme. 3) Etude parametrique et identification : Une fois le modele developpe et valide, une etude parametrique sera effectuee dans le but d'estimer l'influence des principaux parametres mecaniques de l'ensemble train/voie sur le signal obtenu dans les Smart Sleeper. Le but etant, dans une demarche inverse, de pouvoir remonter aux caracteristiques du materiel roulant ou de la voie a partir des informations mesurees dans les smart sleeper. Une reflexion sur l'amelioration de la conception des traverses sera menee (nombre de capteurs, leur type, leurs positions). 4) Definition d'indicateurs : L'objectif est de demontrer la capacite de la technologie a fournir une information valorisable pour les acteurs du monde ferroviaire et pour ameliorer la maintenance du materiel et de la voie. La possibilite d'extraire des indicateurs pertinents concernant le comportement de la traverse en voie, l'evolution globale de la superstructure de la voie eventuellement en relation avec les proprietes de l'infrastructure, et certaines caracteristiques du materiel roulant sera le but final. On developpera la traduction des donnees en indicateurs pertinents pour les utilisateurs.