Étude permettant d'établir des corrélations entre les accélérations qui traduisent la qualité du confort de la voie ferrée et les défauts géométriques identifiés

En Amérique du Nord, les défauts géométriques représentent une des principales causes de déraillements. Étant donné que les défauts géométriques affectent considérablement les conditions de la voie ferrée, et qu'ils sont susceptibles de provoquer des accidents, il est pertinent de s'intéresser au développement et à l'amélioration de méthodes visant à mieux détecter et identifier ces anomalies de la voie ferrée. La présente étude a été réalisée dans le cadre d'un projet en collaboration avec le Conseil de Recherche du Canada (CNRC) et Via Rail Canada, dans le but de déterminer les relations qui existent entre les données d'accélérations traduisant la qualité du confort de la voie ferrée et les défauts géométriques de la voie ferrée. Plus particulièrement, l'objectif est d'identifier précisément les défauts géométriques les plus problématiques, ainsi que les plans (vertical, latéral et longitudinal) dans lesquels se situent ces défauts géométriques. Les données des accélérations proviennent du CNRC et les données des défauts géométriques de la voie ferrée ont été fournies par VIA Rail. Toutes les données des accélérations ont été récoltées en août 2018, par le biais de deux bogies instrumentés. Quant aux données des défauts géométriques de la voie ferrée, elles ont été récoltées en novembre 2018 par le biais d'un train d'évaluation de la géométrie de la voie ferrée. Toutes les données ont été collectées dans la subdivision de Smith Falls, en Ontario. À partir des données obtenues, les défauts géométriques les plus significatifs pour faire l'étude ont été retenus. Ensuite, les accélérations associées aux plans vertical, latéral et longitudinal ont été identifiées. Les accélérations ont ensuite été classées, selon un niveau de criticité. Les minimums et les maximums des accélérations ont été calculés, à l'aide de la formule du TQI. Par la suite ils ont été associés aux défauts géométriques, par le biais d'une régression linéaire. Finalement, les corrélations entre les accélérations et les défauts géométriques de la voie ferrée ont été établies. Les résultats obtenus ont démontré qu'il existe une très forte corrélation (0,61) entre les maximums des accélérations et le défaut géométrique de profil. On peut donc affirmer que le défaut de profil est problématique, puisqu'il affecte considérablement la qualité du confort de la voie ferrée. Plus particulièrement, des corrélations entre les accélérations ont permis d'associer un défaut géométrique de profil avec le plan vertical. Aucune autre corrélation n'a pu être établie, et cela peut s'expliquer par le faible nombre de données de défauts géométriques disponibles au moment de faire l'étude. Il serait donc intéressant de mener une nouvelle étude avec un plus large éventail de données de défauts géométriques. Toutefois, les résultats obtenus dans cette étude, tels que l'identification précise d'un défaut géométrique problématique, ainsi que le plan auquel il est associé, constituent des contributions significatives pour le domaine ferroviaire, puisque ces résultats pourraient grandement faciliter la programmation d'outils automatisés lors des inspections et de la surveillance des voies ferrées.

Abstract

In North America, track geometry defects are one of the main causes of derailments. Considering that track geometry defects affect the conditions of the railway, and that they are likely to cause accidents, it is relevant to be interested in the development and improvement of methods aimed at better detecting and identifying these track geometry defects. The present study was conducted in collaboration with the National Research Council of Canada (NRC) and Via Rail Canada, aiming to determine the relationships that exist between the acceleration that quantify the quality of ride comfort and the track geometry defects. Moreover, the objective is to identify precisely the most problematic geometry defects, as well as the planes (vertical, lateral and longitudinal) in which these geometry defects are located in. The acceleration data were provided by the NRC and the track geometry defects data were provided by VIA Rail Canada. The acceleration data were collected in August 2018, using two instrumented train bogies. The data on the track geometry defects were collected in November 2018 through a specialized track evaluation train. All data were collected on the Smith Falls subdivision in Ontario. From the data received, the most significant track geometry defects for the study were selected. Thereafter, the accelerations associated with the vertical, lateral and longitudinal planes were identified. The accelerations were then classified, according to a level of criticality. The minimums and maximums of the accelerations were calculated, using the TQI formula. Afterwards, the minimums and maximums of the accelerations were subsequently associated with track geometry defects, through linear regression. Finally, the correlations between the accelerations and the track geometry defects were established. The results demonstrated that there is a very strong correlation (0.61) between the maximums of the accelerations and the track geometry profile defect. Thus, we can say that the track geometry profile defect is problematic, since it considerably affects the quality of the ride comfort. More precisely, the correlations between accelerations have made it possible to associate a track geometry profile defect with the vertical plane. No other correlation could be established, and this may be explained by the low number of track geometry defects data available at the time of the study.