Interaction dynamique train/voie/ballon - Modèles informatiques et expériences à grande échelle

Résumé Une méthode numérique a été développée par laquelle le comportement dynamique vertical d'une voie ferrée soumise au chargement d'un train en mouvement peut être étudié. Le train et la voie interagissants sont tous deux modélisés comme des systèmes dynamiques et le système train/voie est traité dans son ensemble. Dans le modèle de la voie, le rail est considéré comme une poutre de Rayleigh-Timoshenko soutenue de manière discrète, via des plots de rail, par des traverses rigides. Sous chaque traverse, une masse rigide rend compte de la masse du ballast et des parties du sous-sol qui participent à la vibration. La masse rigide est connectée aux masses adjacentes, à la fondation et à la traverse par des ressorts linéaires et des amortisseurs visqueux. La masse, la rigidité et l'amortissement de ces composants de la voie ainsi que les espacements des traverses peuvent être variés de manière arbitraire. Le contact entre les essieux et le rail est modélisé par des éléments de ressort Hertzien non linéaires. Le modèle permet de calculer les fléchissements, les accélérations et les forces dans divers composants de la voie, et permet également aux ingénieurs d'étudier comment des paramètres tels que la vitesse du train, la charge par essieu, l'empattement du bogie, les ondulations du rail, les plats de roue, etc., influencent les composants de la voie et du véhicule. Pour vérifier la méthode de calcul, deux programmes de mesure à grande échelle ont été réalisés sur la ligne de la côte ouest suédoise en 1993 et 1995. Les paramètres de la voie sont déterminés par l'utilisation de fonctions de réponse en fréquence mesurées. Les fonctions de réponse en fréquence mesurées et calculées montrent un accord acceptable. Les variations des valeurs des paramètres mesurés sont discutées.