Auteur: Pandrol

Élaboration d’une solution dans une zone sismique

Santiago Metro (le métro de Santiago) est l’un des réseaux de métro les plus importants et les plus avancés d’Amérique latine. Il compte actuellement six lignes, 107 stations, s’étend sur 118 km et transporte environ 2,5 millions de passagers chaque jour. Pandrol est actuellement en charge d’un ensemble de travaux dans le cadre d’un contrat de 20 ans pour la construction et la maintenance des lignes 3 et 6.

Le défi

Comme Santiago est l’un des endroits du monde où les tremblements de terre sont les plus fréquents, le client exigeait une solution de fixation qui permet un futur ajustement potentiel de la voie. Il y a eu 67 tremblements de terre à Santiago au cours des 12 derniers mois, le projet exigeait par conséquent une capacité d’ajustement de +30 mm. Le projet a nécessité une solution de fixation pour 50 km de voie ferrée et a imposé l’utilisation d’une selle légère et des tapis en caoutchouc sous la voie ferrée pour atténuer le bruit et les vibrations.

Solution Pandrol

Pandrol a fourni une solution de voie à multiples facettes comprenant des fixations, des caténaires et des tapis de dalles flottantes. Ces exigences uniques et difficiles ont conduit Pandrol à développer une nouvelle selle en plastique composite, la SEE-SD. Cette selle est conçue pour être enrobée dans du béton frais ou par des méthodes de coulage humide. Cette solution serait économiquement plus rentable qu’un moulage traditionnel en aluminium/acier et serait plus facile à manipuler et à installer sur la voie. Le SEE-SD apporte à la dalle de béton une résilience (rigidité) suffisante pour l’atténuation et permet d’importants ajustements verticaux de la position du rail. Le système d’évacuation d’air Pandrol empêche l’air emprisonné de pénétrer sous la selle. La selle en plastique SEE-SD a la particularité de comporter des évents et des canaux qui optimisent l’insertion dans le béton et assurent une excellente résistance aux forces latérales.

Une fois le système développé, l’équipe technique de Pandrol a mené des essais rigoureux pour démontrer au client que sa solution pouvait répondre à la fois aux exigences de performance et de coût. Cela a exigé une validation technique du système, y compris une évaluation complète et entièrement testée de la solution recommandée par Pandrol.

Le système SEE-SD est conçu pour conférer une rigidité dynamique verticale typique d’environ 60 MN/m. Il offre une large gamme de niveaux de rigidité des coussins, ce qui lui lui permet de répondre aux exigences d’atténuation du bruit et des vibrations dans le cadre de ce projet. Il répond également à toutes les exigences des dernières mises à jour des normes EN 13146 et EN 13481-5. En outre, ses performances en matière d’isolation électrique sont conformes à la norme EN 13146-5:2012.

Les selles utilisées dans le système SEE-SD sont fabriquées en polyamide renforcé de fibres de verre afin d’offrir une résistance maximale aux charges latérales. La selle n’est pas « posée » sur le béton, mais « ancrée » et intégrée dans la dalle. Il n’y a donc aucun risque de dérapage. Le niveau de contrainte dans les boulons est considérablement réduit, même dans les virages serrés, grâce au système d’ancrage qui repose sur l’utilisation de deux boulons.

Le système SEE-SD a été conçu pour être utilisé avec l’attache SD, avec sa conception vissée qui optimise les coûts de construction des voies et offre des performances techniques très élevées. SD est l’abréviation de « safely driven » (à guidage sûr), qui désigne le guidage contrôlé de l’attache de la position « stationnée » à la position « en service ».

Les blocs isolés SD sont conçus pour offrir un ajustement latéral de l’écartement des voies par incréments de 1,25 mm. La méthode de réglage de l’écartement est gérée en adaptant tout simplement la combinaison de blocs isolés. Le système SEE-SD répond aux exigences pour tous les réseaux ferroviaires urbains, depuis les lignes de tramway jusqu’aux applications modernes du métro léger et du métro à grande capacité.

Pendant la durée du projet, Pandrol a fabriqué plus de 200 000 systèmes de fixation SEE-SD pour le consortium ferroviaire français ETF et Colas Rail pour le compte du métro de Santiago.

Atténuer les vibrations

Pour répondre aux exigences de minimisation des vibrations, Pandrol a fourni ses tapis de dalle à pose flottante (FSM), qui sont des tapis à élasticité permanente utilisés pour l’isolation des vibrations générées par les trains dans les dalles de béton. Ces FSM sont fabriqués à partir de caoutchouc de qualité supérieure avec liant en résine pour obtenir une atténuation des vibrations avec une faible fréquence de résonance.

Le système de rail encastré Pandrol QTrack® a également été fourni aux dépôts du métro de Santiago pour aider à obtenir une structure de dalle sans entretien.

Les rails ont été supportés et fixés élastiquement lors de leur enrobage, ce qui a permis aux ouvriers et aux véhicules de maintenance de se déplacer librement et en toute sécurité. Le système Pandrol QTrack® peut également être conçu pour encapsuler complètement les aiguillages et les passages à niveau d’un dépôt de la même manière qu’une voie normale.

Électrification

L’électrification a elle aussi constitué une part importante du projet Santiago Metro, qui a été achevé en 2017. Santiago Metro a exigé 60 km de caténaire rigide pour ce projet ; nous en avons conçu et fabriqué l’ensemble du système. Celui-ci a été fourni principalement pour être utilisé à l’intérieur des tunnels. Notre système de caténaire rigide a été spécifié, car il nécessite une faible maintenance tout en offrant des hautes performances et une sécurité accrue.

Le projet consistait à fournir une assistance technique et une formation au sous-traitant chargé d’installer le système. Cela comprenait une formation sur site et des membres de notre équipe technique étaient présents lors de l’installation pour assurer le bon déroulement du processus.

La caténaire rigide est un système de contact aérien qui présente des avantages par rapport au troisième rail ou au rail à patin bimétallique suspendu. Il est fabriqué à partir d’un profilé en alliage d’aluminium, qui accueille le fil de contact en cuivre, avec une grande section transversale pour le courant qui autorise des tensions de caténaire opérationnelles de 750 à 1 500 V, sans aucun apport d’alimentation.

La caténaire rigide offre de nombreux avantages par rapport au système de caténaire flexible traditionnel, notamment l’absence de contrainte de traction car elle permet une plus grande usure du fil de contact sans risque de rupture de celui-ci. La caténaire rigide n’exerce aucune contrainte mécanique sur le fil de contact, ce qui réduit l’usure et les problèmes de maintenance.

Résumé

Dans les zones sismiques du monde entier, il est fréquent que dès qu’un tremblement de terre est détecté, les trains sont immédiatement arrêtés, après quoi l’exploitation est poursuivie à vitesse réduite ou est suspendue, selon l’intensité de la secousse.

Le métro de Santiago a investi dans une infrastructure qui atténue l’impact des tremblements de terre fréquents tout en assurant ses performances et sa résilience à long terme. Un tremblement de terre de magnitude 8,8 a secoué la partie sud du Chili en 2010, mais la majorité du métro a bien résisté. Plus récemment, en avril 2017, un tremblement de terre de magnitude 7,1 a atteint Santiago après avoir commencé à proximité de la côte chilienne, le métro est cependant resté largement intact.