Essai d’usure de système de guidage de porte coulissante sur banc d’essais de fatigue

Le bon fonctionnement des systèmes de portes coulissantes sur le matériel roulant ferroviaire est nécessaire pour atteindre un haut niveau de sécurité et de régularité des circulations.

Il engendre des opérations de maintenance pour remplacer les pièces usées de ces systèmes qui sont soumis à des sollicitations répétées durant le service.

Le système de guidage de porte offre un cas précis pour lequel des essais d’usure peuvent être réalisés.

Celui-ci comporte un doigt d’ancrage situé sur le vantail (porte) venant en contact (par l’intermédiaire d’un galet cylindrique) avec un 2ème doigt d’ancrage situé sur la caisse du véhicule lors des ouvertures/fermetures des portes coulissantes.

Ce système  permet de guider et d’assurer la fermeture correcte des portes mais génère des problématiques d’oxydation et d’usure entre le doigt situé sur le vantail et le galet.

Il a donc été envisagé de remplacer les actuels galets en acier par des galets en polymère.

La réalisation d’essais en laboratoire a été confiée à l’AEF, partenaire d’Eurailtest, afin de déterminer si un changement de matériau au niveau du galet permettrait de limiter l’usure du système de guidage lors des phases d’ouverture/fermeture des portes.

Les pièces soumises à essai sont : un galet acier, un galet polymère et deux doigts d’ancrage sur vantail.

Un essai d’usure est mis au point sur un banc servohydraulique de fatigue des matériaux.

Le protocole comporte plusieurs étapes :

  • Étude et confection des interfaces mécaniques pour reproduire au plus près les mouvements et sollicitations relevés dans les conditions limites rencontrées en service.
  • Examen visuel des pièces neuves avant essai pour détecter tout défaut d’origine.
  • 2 essais d’usure proprement dit sur banc avec un vérin piloté en déplacement. Le mouvement cyclique est répété plusieurs milliers de fois pour chaque galet associé à chaque fois à un doigt d’ancrage neuf. Après calcul une charge horizontale de plusieurs kilogrammes est ajoutée au montage pour prendre en compte la masse de la porte et son inclinaison maximale en service.
  • Examen visuel des pièces après essai avec relevés dimensionnels des zones d’usure.
  • Comparatif entre l’examen visuel réalisé avant et celui réalisé après essai.

À l’issue des essais, les relevés dimensionnels des zones d’usure des galets et des doigts d’ancrage ont montré qu’un galet en polymère limite nettement l’usure globale du système de guidage lors des phases d’ouvertures/fermetures des portes et prolonge donc sa durée de vie. De plus, le polymère permet de s’affranchir des problématiques d’oxydation rencontrées jusque-là avec l’acier.

Des essais complémentaires peuvent être envisagés pour s’assurer de la résistance au vieillissement du matériau polymère en environnement extérieur.

Une telle étude permet d’optimiser la maintenance du matériel roulant en limitant les interventions de remplacement de pièces usées et en raccourcissant les phases d’immobilisation des rames en visite de maintenance tout en garantissant un haut niveau de fiabilité en service.

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