Les ultrasons « multi-éléments » au service de la maintenance ferroviaire
Près d’un demi-siècle après l’apparition des ultrasons dans la maintenance ferroviaire, une nouvelle technologie issue de la recherche médicale promet un gain significatif en sécurité et en performance industrielle.
Publié le
Par La Redaction
Pour assurer le bon fonctionnement des 15 000 trains qui circulent chaque jour sur son réseau, SNCF Voyageurs s’appuie sur l’expertise de ses différents technicentres : 10 technicentres Industriels et 25 technicentres de Maintenance, capables d’assurer la maintenance et la sécurité de son matériel roulant.
Dans un TGV lancé à 320 km/h, les essieux composés d’organes tels que les roues, les roulements ou encore les axes effectuent plus de 30 tours par seconde, tout en supportant une charge de 17 tonnes par essieux. Ces fortes sollicitations du service peuvent dégrader les essieux ce qui nécessite des inspections régulières de la part de nos équipes.
Des ultrasons pour inspecter les organes de roulement
Dans le domaine de la maintenance ferroviaire, les organes de roulements tels que les roues, les essieux-axes et les roulements font l’objet d’une surveillance spécifique en raison de leur caractère hautement sécuritaire.
Lors des maintenances, les équipes ont évidemment recours aux inspections visuelles ou au contrôle magnétoscopie, pour analyser la surface des pièces, mais elles ont également adopté depuis les années 70 la technique des ultrasons, afin de contrôler leur santé interne ou les surfaces non visibles car masquées par un élément d’assemblage.
Lors du démontage du roulement TGV en maintenance, on ne pouvait pas inspecter facilement la bague intérieure qui comporte les éléments roulants et la cage du roulement. Cet ensemble est indémontable étant donné sa conception en fabrication. Grâce aux contrôles par ultrasons et à l’analyse des ondes, il est possible de détecter les anomalies à l’intérieur d’une pièce sans avoir à la démonter.
Déployée dans les technicentres SNCF Voyageurs depuis plusieurs décennies, la première génération d’ultrasons dite « conventionnelle » présente quelques signes d’obsolescence : le procédé est manuel, il nécessite des temps d’opérations significatifs, il n’est pas possible de d’enregistrer le contrôle et l’interprétation des signaux ultrasons est assez complexe ce qui limite les échanges avec les non-initiés.
Une nouvelle génération d’ultrasons “multi-éléments”
Depuis 2017, l’Ingénierie de SNCF Voyageurs Matériel s’est lancée dans la modernisation des procédés de contrôle ultrasons avec notamment l’introduction de la technique ultrasons « multi-éléments ».
Cette technique a tout d’abord été introduite pour la maintenance périodique roues des essieux de TGV afin de réaliser le contrôle de santé interne sous la surface de roulement. Cette solution nommée AQUASCAN permet des gains économiques, environnementaux, sécuritaires et ergonomiques. L’innovation brevetée AQUASCAN est en production au sein des groupes SNCF, SNCB et SMMRGV depuis 2018.
En 2019, c’est l’ensemble des contrôles de roulement TGV qui ont été migrés avec la technique multi-éléments et cela dans les deux technicentres industriels TGV : Bischheim et Hellemmes. Fort de ces deux premières succès, l’Ingénierie de SNCF Voyageurs Matériel travaille désormais sur la technique des ultrasons « multi-éléments » dédiées aux axes d’essieux.
Le banc de contrôle mobile SUMAX s’inspire des examens ultrasons réalisés dans le domaine médical mais appliqué ici au matériel ferroviaire. Le développement a été réalisé au travers d’un projet de recherche au sein de notre laboratoire partenaire, l’AEF (Agence d’Essai Ferroviaire). La mise en production de SUMAX qui est toujours à l’étude prévoit des gains significatifs en maintenance avec des temps de contrôle des essieux divisés par deux, une meilleure fiabilité, la possibilité d’enregistrer le contrôle, la création d’un rapport automatique, le remplacement du couplant ultrasons de type « graisse » par de l’eau et une meilleure ergonomie pour les techniciens de maintenance. Le résultat du contrôle est transformé en une image de la zone examinée qui est plus faciles à interpréter que les signaux ultrasons conventionnels et qui peuvent également être stockées électroniquement
Il existe une grande variété de matériel roulant et donc de type d’essieux. L’équipement SUMAX est un dispositif unique qui peut s’adapter à tous les types d’axe, de la géométrie la plus simple comme l’axe porteur FRET, à la géométrie la plus complexe comme un axe moteur de type TGV par exemple.
Une nouvelle méthode bientôt généralisée dans les technicentres
À l’issue de cette campagne de tests, le dispositif SUMAX devrait ainsi être généralisé dans l’ensemble des technicentres SNCF Voyageurs et remplacer les ultrasons conventionnels à l’horizon 2030.
Un délai qui permettra aux équipes de SNCF Voyageurs Matériel de collecter toujours plus de données sur la maintenance de ses équipements, mais également de travailler sur de nouveaux modèles de maintenance prédictive et, à terme, sur une automatisation de l’interprétation de ces données.
