Par Sébastien Le Fur et David Courteille, Laboratoire Essais et Mesures (LEM)
Dans le cadre de la rénovation de matériel roulant ou lors d’implantation de nouveaux systèmes embarqués (automatismes …), les constructeurs ou les exploitants sont amenés à suspendre sous les véhicules ferroviaires des capteurs ou des moyens de communication sol/train. Pour ce faire, des poutres supports sont fréquemment montées sur bogie.
La conception de ces poutres et des interfaces avec les organes suspendus est primordiale en terme de sécurité ferroviaire (tenue mécanique de la poutre et des capteurs) et doit en outre intégrer l’environnement vibratoire réel de fonctionnement des capteurs pour assurer la robustesse des systèmes embarqués.
Pour assister les concepteurs dans cette démarche de validation, le Laboratoire Essais et Mesures (LEM) s’appuie sur un retour d’expérience important dans l’aide à la conception et à la validation de poutres support de capteurs.
Les enjeux sont importants car, outre les risques engendrés pour la sécurité des personnes et des équipements, une mauvaise conception peut également réduire significativement la fiabilité des systèmes embarqués ainsi que leur durée de vie.
Des essais dynamiques sur mesure au service de vos projets
En s’appuyant sur ses moyens d’essais et sa connaissance des sollicitations ferroviaires, le LEM est en mesure d’apporter son soutien dans le dimensionnement en fatigue des poutres ou dans la conception des fixations anti-vibratiles des organes suspendus.
- Une analyse modale expérimentale afin de déterminer les fréquences propres de la structure complète en vue d’un recalage de modèle éléments finis,
- Des mesures en dynamique des contraintes au niveau des joints soudés et aux points « chauds » mis en évidence par calcul éléments finis afin d’étudier la tenue mécanique des pièces,
- Des mesures d’accélérations, aux différents étages de fixation (bogie, poutre, capteurs) pour analyser l’efficacité de la suspension mise au point.
Les mesures dynamiques peuvent, bien entendu, être complétées par l’acquisition d’autres paramètres tels que la vitesse de la rame, les déplacements relatifs de certains organes entre eux, les efforts transitant dans certaines vis de fixation…. ainsi que par des visualisations vidéo à l’aide de mini-caméras ou de caméras rapides permettant d’observer des phénomènes allant jusqu’à 500 Hz.
Des post-traitements performants pour analyser en profondeur les données d’essais et valider la conception de vos produits
Les paramètres enregistrés pendant des circulations en conditions réelles de fonctionnement du matériel permettront de :
- Etudier la tenue en fatigue mécanique et vibratoire de la poutre et des organes suspendus,
- Caractériser le comportement modal et les sollicitations vibratoires au sens de la NF EN 61373,
- Qualifier l’efficacité des suspensions anti-vibratiles,
- Vérifier ou recaler un modèle éléments finis.
Sur ces bases, le LEM est par ailleurs en mesure d’assister les concepteurs dans les éventuelles modifications à apporter sur le design ou les matériaux de la poutre, ses fixations ou encore le choix de plots anti-vibratiles…
D’autre part, en amont des projets, le LEM peut mettre au point des spécifications d’essais personnalisées pour vos systèmes embarqués sur la base de leurs environnements réels de fonctionnement (vibrations et chocs) afin de permettre un dimensionnement au plus juste des équipements, mais aussi une validation simplifiée sur pots vibrants.