De la dynamique ferroviaire à l’accommodation microstructurale du rail : Contribution des TTS à la réponse tribologique des aciers : Cas du défaut de squat - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

From railway dynamic to microstructural adaptation of rail : TTS contribution to tribological response of steels : Case of the squat rail defect

De la dynamique ferroviaire à l’accommodation microstructurale du rail : Contribution des TTS à la réponse tribologique des aciers : Cas du défaut de squat

Résumé

Squats have recently become recognised as one of the major rolling contact fatigue defects in modern railway networks for which there is currently no solution other than preventive grinding operations or costly rail renewal. To better understand the entire damage mechanism of squat, A tribological and metallurgical analysis of the rolling band and the near surface layer was performed close to an incipient squat. This characterization show a significant anisotropy of the rail surface layer associated with developments of Tribological Transformation of Surface. These results reflect some specific wheel/rail contact conditions in this squat area, including an unusual level of shear forces in a straight track. In order to validate this observations, two tests were performed. On the one hand, the contact conditions in a squat area were measured from an instrumented train. On the other hand, the tribological response of the rail steel was studied through regular monitoring of a test site subjected to railway traffic. These tests allow to identify a high imbalance of the traction forces and the presence of local slips at the wheel/rail interface. Several thermomechanical initiation mechanism of squats are then given in a overall diagram of the tribological response of rail steels.
Le squat est un défaut de fatigue de contact apparaissant à la surface du rail et dont le mécanisme d’amorçage est mal compris. Afin de pallier ce manque, une analyse tribologique locale de la bande de roulement du rail est mise en oeuvre à proximité d’un squat naissant. Cette caractérisation révèle une anisotropie importante des couches superficielles du rail associée aux développements de Transformations Tribologiques Superficielles. Ces résultats témoignent de conditions de contact roue/rail particulières dans la zone d’étude, notamment d’un niveau d’efforts de cisaillement inhabituel pour une voie en alignement. Dans le but de valider ces observations, plusieurs essais sont effectués. D’une part les conditions de contact roue/rail dans une zone de squats sont mesurées à partir d’un train instrumenté. D’autre part, la réponse tribologique de l’acier à rail à ces conditions de contact est étudiée à travers le suivi régulier d’une zone d’essais soumise à la circulation ferroviaire. Ces essais permettent d’identifier un déséquilibre important des efforts de traction sur les bogies moteurs et des glissements locaux élevés de la roue sur le rail. Différents mécanismes d’amorçage thermo-mécaniques sont alors proposés au sein d’un schéma global de la réponse tribologique de l’acier à rail.
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Dates et versions

tel-01135274 , version 1 (25-03-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01135274 , version 1

Citer

Samuel Simon. De la dynamique ferroviaire à l’accommodation microstructurale du rail : Contribution des TTS à la réponse tribologique des aciers : Cas du défaut de squat. Mécanique des solides [physics.class-ph]. INSA de Lyon, 2014. Français. ⟨NNT : 2014ISAL0028⟩. ⟨tel-01135274⟩
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