Amélioration de la performance des pistes à Duddeston Junction pour le programme HS2

Exigence

L.B. Foster a été consulté pour définir une stratégie optimale de gestion des frictions pour l’emplacement.

Compte tenu de la géométrie plus serrée et des exigences opérationnelles de la jonction, il a été convenu que les lubrificateurs mécaniques hérités devaient être remplacés par des systèmes électriques afin d’assurer une plus grande fiabilité, constance et couverture.

Trois lubrificateurs de face de jauge PROTECTOR® IV ont été spécifiés pour fournir une protection de face ciblée sur les sections critiques de la courbe.

Bien que la portée initiale n’incluait pas le traitement Top of Rail, les premières observations post-relocalisation ont mis en lumière des niveaux significatifs d’usure des têtes de rail. En réponse, L.B. Foster a proposé d’enrichir la solution avec un système de gestion des frictions Top of Rail appliquant le modificateur de friction à base d’eau KELTRACK® – une technologie éprouvée pour atténuer l’usure des têtes de rail et contrôler la fatigue par contact roulant (RCF).

Notre solution

En septembre 2024, l’équipe L.B. Foster Field Engineering Services a installé trois lubrificateurs faciaux PROTECTOR® IV d’une capacité de 90 kg aux positions désignées le long de l’alignement remodelé. Ces unités ont permis d’améliorer la cohérence des lubrifiants sur la courbe à rayon serré nouvellement introduite.

Après la remise en service de la voie, une surveillance de routine a permis d’identifier un usure rapide de la tête des rails et des signes de RCF tant sur la ligne de marchandises Down Derby que sur la ligne de garage Down Saltley. En réponse, l’équipe des demandes L.B. Foster a mené une évaluation détaillée sur place. Pour traiter efficacement les nouveaux schémas d’usure, une unité double Top of Rail a été recommandée pour traiter simultanément les deux lignes.

Le système double — appliquant le modificateur de friction à base d’eau KELTRACK® — a été installé au début d’avril 2025. Cet ajout offrait un ensemble global de gestion de la friction, complétant les unités de face de l’écartement et offrant une meilleure protection contre l’usure et la fatigue sur les sections de voie affectées.

Étude de cas AtkinsRéalis

AtkinsRéalis a utilisé Vampire^ pour modéliser la configuration des voies de la ligne de marchandises Down Derby, ce qui incluait la prise de mesures des profils ferroviaires. Le modèle de la piste a été utilisé avec plusieurs modèles de véhicules différents, représentant les tendances actuelles du trafic afin de déterminer les motifs d’usure et les taux d’usure probables. Cela a confirmé que la cause des taux d’usure élevés et du RCF était la courbure serrée des rails réalignés. La modélisation a également identifié que la gestion des frottements sur le dessus du rail réduirait l’usure des rails.

Figure 1 - Modèle de piste vampire

^Vampire est un ensemble de simulation de dynamique ferroviaire de pointe dans l’industrie, développé et optimisé spécifiquement pour l’industrie ferroviaire, permettant une analyse rentable de la performance et de la sécurité des véhicules ferroviaires grâce à une simulation licenciée et développée par AtkinsRéalis.

Figure 2 - Mesure des profils de rails

AtkinsRéalis est retourné sur le site à trois autres reprises pour prendre des mesures du profil ferroviaire. Cela permettait une comparaison directe des taux d’usure avant et après l’installation du système de gestion des frottements sur le dessus du rail. Les résultats des mesures du profil des rails ont montré que la durée de vie prévue des rails avait été multipliée par 4 depuis l’installation du système de gestion des frictions sur le dessus du rail.

Les résultats des mesures d’usure des rails AtkinsRéalis montrent que le système de gestion des frictions sur le dessus des rails de L.B. Foster a multiplié la durée de vie prévue des rails par un facteur 4. Halley Porkess (Halley.Porkess@atkinsrealis.com), ingénieure principale, dynamique, jauge et essais, AtkinsRéalis

Conséquences

La solution améliorée de gestion des frictions a renforcé la résilience des actifs à long terme à Duddeston Junction, offrant :

• Protection améliorée contre l’usure des faces de jauge sur des courbes de rayon serré

• Atténuation de l’usure de la tête de rail et de la RCF, réduisant la probabilité de remplacement prématuré des rails

• Application optimisée et constante grâce à des lubrifiants électriques modernes

• Intervention d’entretien réduite comparée aux systèmes mécaniques hérités

• Une approche évolutive de gestion des frictions alignée sur les exigences de Network Rail et de l’interface HS2

Les concepteurs de la Central Rail Systems Alliance ont terminé une deuxième enquête le 25 août dans le cadre de la clôture de leur rapport de modélisation des vampires, et il a été noté qu’il y avait une tendance à réduire les taux d’usure, particulièrement pour les headwears, ce qui indique que le modificateur de friction sur le dessus du rail installé en avril 2025 aide à réduire les taux d’usure des rails. Scott Williams, ingénieur principal de projet (voies) / DPE, Network Rail

Ce projet démontre l’approche proactive et dirigée par l’ingénierie de L.B. Foster pour soutenir les grands programmes d’infrastructure avec des solutions fiables et innovantes de gestion des frictions.