La voie, un ensemble complexe

Article 2
La grande vitesse, ça use !
Rail & Recherche n°34 - janvier/février/mars 2005

Si la Recherche SNCF est en première ligne et vivement sollicitée pour ses travaux liés à la connaissance scientifique de la voie, c’est que les enjeux techniques et économiques vont encore s’accentuer avec les augmentations à venir du trafic, et éventuellement de la vitesse.

La ligne de TGV Paris-Lyon est déjà une ligne vieillissante. Avec vingt-trois ans de recul, la SNCF est capable de se faire une idée plus précise des effets des sollicitations des trains circulant à grande vitesse sur une voie ballastée. Dans la zone la plus chargée de la ligne, le tronçon central, le trafic a quasiment doublé entre 1990 et 2003, passant de 14 millions de “tonnes brutes totales” par voie à 26 millions de tonnes. Et la vitesse d’exploitation commerciale est passée de 270 à 300 km/h.

Deux phénomènes dont les effets se cumulent pour dégrader la qualité géométrique de la voie, affectée également par le vieillissement global de l’infrastructure — sollicitations et vieillissement interagissent, dans des conditions qui restent à analyser.

Pour conserver, à sollicitations croissantes, un niveau constant de qualité de transport, la SNCF a donc été amenée à augmenter le nombre annuel des opérations de maintenance. Cette augmentation constitue par elle-même un indicateur explicite de la dégradation de la voie.

Les opérations de maintenance

Parmi ces opérations, les plus largement pratiquées sont le bourrage et le meulage.

• Le bourrage vise à rétablir la géométrie dégradée de la voie par vibration et compactage mécanique du ballast. En 1990, le taux annuel de bourrage sur la ligne Paris-Lyon s’élevait à 40 %. En 2003, il atteignait 63 %.
• Le meulage permet de lutter contre les défauts ponctuels du rail. Ces défauts sont de deux types : d’une part, des impacts et écrasements de cailloux provoqués par l’envol du ballast ou la projection de corps étrangers ; d’autre part, la fatigue de contact, résultant de l’écrouissage du rail. Issus du contact rail-roue, certains de ces défauts interagissent de façon complexe avec l’ensemble de l’infrastructure, du ballast aux couches d’assise, et contribuent à sa dégradation. De 30 % en 1990, le taux de meulage est passé à 50 % en 2003.

La régénération, une opération plus lourde mais plus durable

Mais les deux opérations n’obéissent pas à la même logique. “Le taux de bourrage est trop élevé, mais le taux de meulage est trop faible”, estime André Le Bihan, de la direction de l’Infrastructure. Le bourrage n’est pas, en effet, sans inconvénients : la vibration mécanique du ballast émousse les arêtes des cailloux. Et il reste bien sûr moins efficace que la “régénération” (remplacement total) du ballast, une opération plus lourde et bien plus coûteuse, mais qui redonne un standing durable à la voie ; un des enjeux est de trouver une programmation optimale pour cette régénération.