Prise en compte de la variabilité des caractéristiques de suspension d'un bogie pour l'optimisation des opérations de maintenance

A consideration of the variability on the characteristics of a bogie’s suspension elements, towards the optimisation of maintenance operations

• Auteur / Autrice : Andrés Malo-Estepa
• Direction : Thierry Tison, Adnane Boukamel, Franck Massa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, de mécanique et d'informatique industrielles et humaines (Valenciennes, Nord ; 1994-...)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Institut ou établissement de recherche : Institut de recherche technologique de la filière ferroviaire (Valenciennes, Nord)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Fond
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Tison, Adnane Boukamel, Franck Massa, Evelyne Aubry-Barottin, Stéphane Méo, Andreas Wolf, Philippe Champagne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Evelyne Aubry-Barottin, Stéphane Méo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transports ferroviaires

Coût -- Contrôle

Bogies

Mots clés libres

Suspension de bogie

Vieillissement élastomère

Variabilité

Sécurité dynamique

Bogie suspension

Elastomer ageing

Variability

Safety dynamics

Résumé

La réduction des coûts de maintenance est l’un des enjeux majeurs auquel doit faire face l’industrie ferroviaire pour rester concurrentielle. Parmi les organes de suspension nécessitant un entretien périodique fréquent, les éléments à base métal-caoutchouc jouent un rôle clé dans le fonctionnement du bogie. Les variations des propriétés mécaniques de ces éléments sont étudiées au travers de techniques de vieillissement accéléré pour représenter leur comportement tout au long du cycle de vie. Par ailleurs, des outils de description des variabilités observées sont proposés afin d’établir une stratégie de simulations dynamiques en considérant différents modèles d’un matériel roulant homologué. L’objectif est de quantifier leurs effets sur des indicateurs sécuritaires préconisés par les normes du secteur ferroviaire. Finalement, cette étude permet de justifier la pertinence d’une stratégie d’allongement de cycle de vie en maintenant le niveau de sécurité inhérent au matériel roulant ferroviaire.

The reduction of maintenance costs is a key stake for the competitivity of railway rolling stock manufacturers. The optimization of maintenance operations can be addressed by less, better-planned overhaul operations, through an increase of the life-cycle of some components. Among the most frequently checked suspension organs, rubber-to-metal elements have a key role on the bogie performance. The change on the mechanical properties of these elements are studied by accelerated ageing techniques, so as to represent their behaviour throughout their lifecycle. Several hyper-elastic laws, associated with the characterization of the rubber ageing, have been proposed in these works. These models have been used to simulate the behaviour of the real components. Hence, a set of tools describing the variability observed on the parts is proposed, allowing the design of a strategy for dynamics simulations considering several models of an already approved rolling stock model. The aim is to quantify the variability effect on the safety indexes demanded by standard norms. Finally, this study justifies the pertinence of a strategy aiming life-cycle extensions while ensuring the intrinsic safety levels required on railway rolling stock.