<figure><img src="image_1.png" /></figure>

# De l'émergence à l'industrialisation des courants de Foucault en maintenance ferroviaire sur le matériel roulant

Jean-Charles GHIELMINI<fnref n="1" />, Eric KEMPF<fnref n="2" />

¹<fnref n="2" /> SNCF VOYAGEURS, Ingénierie du Matériel, Cluster Ingénierie Est
*corresponding author, E-mail: jean.charles.ghielmini@sncf.fr

## Résumé

A l'occasion des opérations de maintenance à mi-vie des TGV<fnref n="1" /> deux niveaux, les structures de caisse des remorques aluminium sont examinées par ressuguage pour rechercher des fissures de fatigue qui pourraient impacter le maintien en service des rames.

Cette méthode conventionnelle exige au préalable, l'emploi d'un procédé de décapage mécanique pour retirer les revêtements de protection type peinture et l'utilisation de produits chimiques. Ces contraintes techniques ont conduit les experts END de l'Ingénierie du Matériel à étudier l'utilisation de méthodes de contrôle alternatives. Après une première série de travaux qui ne répondait pas pleinement aux exigences de la maintenance ferroviaire, les experts ont poursuivi leurs investigations en étudiant la méthode de contrôle par courants de Foucault. Les essais de laboratoire et en situation de production associés au développement de sondes spécifiques ont donné des résultats concluants à la hauteur des attentes et prescriptions techniques attendues.

Avec son industrialisation, cette méthode innovante permettra à la maintenance du matériel ferroviaire d'entrer dans une nouvelle ère avec à la clé des gains et améliorations significatives dans de nombreux domaines.

## 1. Introduction

Le Technicentre<fnref n="2" /> Industriel SNCF de Bischheim est chargé de la réalisation des opérations de maintenance à la mi vie des TGV deux Niveaux et parfois sur d'autres types de Matériels roulants ferroviaires. L'un des défis majeurs du Technicentre est de transformer les TGV actuels ayant atteint leur mi-vie après plus de quinze années de service commercial en un TGV modernisé qui intègre les nouveaux besoins du client. Ensuite, les TGV repartent en exploitation commerciale pour une durée supérieure à quinze ans. Le temps de traversée de la rame (composée de deux motrices acier et de huit remorques alu) constitue un enjeu industriel majeur pour le Technicentre qui souhaite limiter les coûts de maintenance et disponibiliser au plus vite le matériel pour son client.

Ces opérations industrielles permettent de réviser, rénover, modifier et moderniser les rames pour leur offrir un nouveau cycle de vie. Pour accompagner ces opérations, l'Ingénierie du Matériel répartie en plusieurs entités intervient en support de la production. Elle élabore les règles et trames de maintenance, rédige les études de modification puis pilote des projets d'innovations afin de maintenir, fiabiliser et améliorer les différentes séries de matériels roulants.

Afin de redonner un nouveau potentiel supérieur à quinze ans à la structure de caisse des véhicules de la rame, les chaudrons sont examinés (points d'attaches d'éléments mécaniques, zones de fortes sollicitations dynamiques...). Les zones des chaudrons sont décapées pour réaliser des Essais Non Destructifs et rechercher des fissures de fatigues apparues en service. En effet, la plupart de ces zones demeurent uniquement accessibles lors de ces opérations de maintenance stratégiques et singulières dans le cycle de vie d'une rame.

## 2. Contexte et problématique

A ce jour, seule la méthode par ressuguage est qualifiée techniquement en maintenance ferroviaire pour le contrôle d'organes en aluminium. Elle permet de rechercher uniquement des discontinuités débouchantes de type fissures. Il s'agit d'une des trois méthodes historiques conventionnelles reconnues par le CFCM avec la magnétoscopie et les ultrasons. Toutefois, cette méthode simple de mise en œuvre et peu onéreuse nécessite la mise à nu des surfaces examinées, principalement lorsqu'elle est employée en maintenance ferroviaire.

### 2.1. L'aérogommage

Depuis 2010, avec l'arrivée en maintenance des premières rames TGV deux niveaux au Technicentre de Bischheim, le procédé de décapage mécanique retenu pour retirer la peinture des liaisons soudées aluminium est l'aérogommage. Ce procédé connu pour la finesse de ses réglages permet de retirer tous types de revêtements de protection. Néanmoins, les paramètres de projection du média doivent être adaptés puis validés afin de ne pas altérer l'état de surface et compromettre la révélation de fissures par ressuguage.

<footnote n="1">¹ Train à Grande Vitesse</footnote>

<footnote n="2">² Un technicentre désigne un ou plusieurs sites spécialisés dans la maintenance du matériel de la SNCF</footnote>
L'utilisation de produits chimiques capables de décaper la peinture sur les surfaces à examiner engendrent de forts impacts environnementaux et sur l'exposition aux risques chimiques du personnel, ainsi qu'un temps de traitement lourd. Bien qu'il s'agisse à ce jour, du seul procédé de décapage qualifié capable de répondre aux exigences de maintenance pour la mise à nu des soudures aluminium, l'aérogommage présente de nombreuses contraintes pour la production :

- La difficulté de maîtrise des paramètres de décapage lorsqu'il est effectué manuellement.

- Le port d'équipements de protection individuels spécifiques lourds qui ne facilite pas la répétabilité notamment avec la variété des zones à traiter.

- Le temps nécessaire pour décaper les zones d'une remorque, (un goulot d'étranglement pour la production).

- Les nombreux flux logistiques liés au décapage.

- La nécessité de disposer d'une installation spécifique ventilée avec traitement des particules pour cause d'environnement explosif.

De toute évidence, ce procédé de décapage est un passage obligatoire pour les remorques deux niveaux et donc un équipement stratégique pour la production malgré les contraintes quotidiennes générées par son exploitation.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1 : aérogommage d'une remorque TGV</figcaption></figure>

## 2.2. Le contrôle par ressuge

Toutes les soudures aluminium des structures de caisse jugées sensibles sont contrôlées par ressuge. Cette méthode demeure fiable pour la détection de fissure de fatigue dans des zones aux formes géométriques variées et complexes.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2 : principe du contrôle par ressuge</figcaption></figure>

Cependant, la méthode de contrôle par ressuge reste toutefois contraignante pour les agents END en production :

- Le processus de contrôle minutieux et relativement long pour le contrôle d'une remorque.

- L'utilisation de produits chimiques pour la santé des agents impliquant le port d'équipements de protection individuels durant tout le contrôle.

- La consommation élevée et le traitement quotidien des chiffons et des aérosols usagés.

- La consommation d'eau importante inhérente au lavage des zones à l'issue du contrôle.

Le ressuge demeure malgré sa facilité de mise en œuvre sur des zones variées une méthode à reconsidérer au regard de la politique environnementale, RSE et sécuritaire prônée au sein de l'entreprise.

## 2.3. Une opération coûteuse pour la maintenance

L'analyse du retour d'expérience effectué sur une cinquantaine de rames à permis de mettre en évidence que 92% des zones contrôlées ne présentaient pas de fissure, soit une quantité importante de zones décapées inutilement.

Ainsi, le coût global pour la préparation des surfaces à examiner et le contrôle par ressuge d'une rame TGV deux niveaux se chiffre en plusieurs dizaines de milliers d'euros.

Au vu de ces contraintes industrielles et des coûts générés, le Technicentre de Bischheim et l'Ingénierie du Matériel avaient dans un premier temps réalisé des essais avec la méthode ACFM qualifiée pour le contrôle de certains organes ferroviaires acier. Les experts END n'ont pas retenu cette méthode pour le contrôle d'organes en aluminium car elle ne permettait pas de répondre pleinement aux exigences de la maintenance ferroviaire pour cette application. L'interprétation complexe des signaux ainsi que l'absence de l'existence de sondes multiéléments n'ont pas permis de s'orienter vers une application en production.

Avec les avancées technologiques considérables dans le développement d'équipements de contrôle par courants de Foucault, les experts END souhaitaient engager de nouvelles investigations pour étudier cette méthode propre, digitale, porteuse, alternative et nouvelle pour la maintenance ferroviaire.

## 3. Evolution de la demande client

En 2018, la Direction de la flotte TGV de SNCF Voyageurs a sollicité les entités de l'Ingénierie du Matériel en lien avec le Technicentre de Bischheim pour identifier tous types de leviers permettant de réduire :

- Les coûts inhérents au contrôle par ressuge,

- Le temps d'immobilisation des rames.

La volonté des experts END de déployer un procédé de contrôle innovants en maintenance combinée au besoin du client sont deux points majeurs qui ont conduit au montage d'un dossier pour la création d'un projet recherche.
Les experts comptent étudier le développement des courants de Foucault pour le contrôle des soudures des structures aluminium sur les différentes générations de TGV deux niveaux (Duplex classique, DASYE, 2N2 et le nouveau TGV M).

## 4. Projet recherche

En 2019, les experts END ont officiellement lancé un projet recherche.

### 4.1. Définition des objectifs, enjeux et ambitions

Avant d'élaborer un plan d'action, les experts ont identifié clairement et validé les enjeux permettant de répondre au besoin client :

- Diminuer le temps d'immobilisation d'une rame.

- Réduire les coûts de maintenance liés au décapage et au contrôle END.

- Déployer une nouvelle méthode END innovante, porteuse, rapide, propre et digitalisée.

- Garantir la détection des fissures de fatigue débouchantes et sous-jacentes afin de limiter les coûts de maintenance après l'opération mi-vie.

Pour répondre au besoin du client, les experts se sont fixés les objectifs et ambitions suivants :

- S'assurer que la méthode est à minima équivalente à l' existant voire plus performante.

- Identifier les limites de l'application au regard de nos exigences en maintenance ferroviaire.

- Supprimer les opérations de décapage préalables aux contrôles et l'utilisation de produits chimiques.

- Réduire le temps de contrôle.

- S'affranchir des contraintes techniques, sécuritaires et environnementales.

- Améliorer le confort des opérateurs END.

- Fiabiliser la traçabilité des contrôles.

### 4.2. Etape 1 : Essais préliminaires fournisseur

Avant d'engager l'investissement d'un équipement de courants de Foucault et de sondes associées, les experts END ont soumis à plusieurs fournisseurs le contrôle d'une maquette aluminium avec défauts ayant une nuance équivalente à celles des remorques aluminium.

Cette première étape demeurait cruciale car la poursuite du projet était conditionnée par la réussite des essais de faisabilité fournisseur sur une maquette aluminium de forme géométrique simple. En effet, l'investissement d'un équipement de contrôle par courants de Foucault et des sondes associés dépendait uniquement du résultat de cet essai préliminaire réalisé par le fournisseur.

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 3 : essais fournisseur sur maquette avec défauts</figcaption></figure>

Après analyse des résultats obtenus à l'issue des essais préliminaire réalisés par les fournisseurs consultés, les experts END ont décidé de s'orienter vers la société Eddyfi Technologies.

### 4.3. Les zones à contrôler ciblées par le projet recherche

Avant de lancer l'investissement d'un équipement et d'engager les essais de laboratoire, il était important de cibler les zones présentant un REX significatif parmi la totalité des zones à contrôler sur une remorque. Les quatre zones retenues parmi la trentaine de zones à contrôler d'une remorque sont celles qui rencontrent le plus de fissurations.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 4 : zones principales étudiées pour le projet</figcaption></figure>

L'étendue du contrôle et caractéristiques techniques des zones concernées :

- Cordons de soudures bout à bout arasés.

- Cordons de soudure en angle de 90° à 135°.

- Largeur des cordons comprises entre 10 et 15 mm.

- Zone Affectée Thermiquement : 20 mm de part et d'autre du cordon.
## 4.4. Etape 2 : L'équipement utilisé

Le choix s'est orienté vers un appareil courants de Foucault multiéléments, modèle « Reddy » de Eddyfi Technologies, d'une sonde crayon customisé monoélément et d'une sonde flexible multiéléments standard appelé « I-flex ».

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 5 : appareil Reddy et sondes courants de Foucault</figcaption></figure>

Caractéristiques sonde I-flex : fréquence centrale 50 kHz avec gamme de 10 à 150 kHz, composée de 3 rangées de 16 bobines de 3,5 mm diamètre. Les bobines peuvent être émettrices et/ou réceptrices et configurées de manières différentes. Le choix est possible entre trois topologies de fonctionnement, « impédance », « Long Single Driver » et « Short Double Driver ».

La différence porte essentiellement sur le pilotage des bobines, ce qui permet d'être plus ou moins sensible à l'entrefer et à l'état de surface suivant le type de matériaux contrôlé et la nature des défauts recherchés (débouchants ou sous-jacents).

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 6 : topologies de fonctionnement LSD</figcaption></figure>

Caractéristiques sonde crayon : fréquence centrale 200 kHz avec gamme de 50 à 500 kHz, composée d'une bobine de 3 mm diamètre avec bobinage orthogonal.

Le but était de s'équiper d'une sonde multiéléments capable de s'adapter aux longues et larges zones à contrôler de formes géométriques variables et d'une sonde crayon customisée pouvant accéder à toutes formes de cordon de soudure et à des zones à fort encombrement.

## 4.5. Etape 3 : Essais de laboratoire sur maquettes

### 4.5.1. Maquette aluminium avec défauts électroérodés

Pour démarrer les essais de laboratoire, il a été décidé de réaliser un plan d'expérience pour identifier les paramètres d'influence. L'objectif est de comprendre et de s'approprier l'utilisation de l'équipement de contrôle par courants de Foucault, mais aussi de trouver les meilleurs réglages de l'équipement afin de détecter les défauts avec le meilleur rapport signal sur bruit. Le suivi d'un protocole d'expérimentation réalisé avec la table de Taguchi a permis d'attribuer une note à chaque essai et ainsi évaluer les tendances des différents paramètres. Le choix des réglages s'est fait principalement sur le résultat global du C-scan avec notamment le nombre de défaut détecté, le rapport signal sur bruit du scan global, et le rapport signal sur bruit de chacun des défauts détectés.

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 7 : mise en évidence de défauts réels</figcaption></figure>

Le plan d'expérience réalisé sur différentes maquettes peintes a permis d'identifier les paramètres de réglage courants de Foucault pour la recherche de défauts sur aluminium. Ces défauts avaient une longueur comprise entre 5 et 30 millimètres et 1 à 5 millimètres de profondeur.

### 4.5.2. Maquette aluminium défauts réels artificiels

L'obtention de résultats concluants a permis de poursuivre les essais sur des maquettes aluminium comportant des défauts réels créées artificiellement. Ces défauts ont une longueur comprise entre 4 et 65 millimètres et 1,5 à 8 millimètres de profondeur.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 8 : mise en évidence de défauts réels</figcaption></figure>
### 4.5.3. Conclusion des essais de laboratoire

Tous les essais de laboratoire effectués sur des maquettes soudées peintes et décapées en aluminium comportant des défauts électroérodés et réels de type fissure se sont révélés satisfaisants. Ils ont permis d'identifier les paramètres de réglage pour la réalisation de contrôle sur aluminium avec la recherche de défauts de type fissures. Ces résultats conduisent à la poursuite des investigations sur des cas réels de production pour confirmer les bons résultats obtenus sur maquettes.

## 4.6. Etape 4 : Développement de gabarit porte-sonde

Avant de poursuivre les investigations sur des cas réels de production, il était nécessaire de travailler sur le développement de gabarits porte sonde. Cette mission a été confiée à un ingénieur de l'INSA Strasbourg réalisant son projet de fin d'étude. L'objectif consistait à mettre au point des gabarits porte-sonde dédiés au contrôle des zones de grandes dimensions ciblées pour le projet recherche impliquant l'utilisation de la sonde multiéléments « I-flex » du catalogue fournisseur. La fonction des gabarits consistait à optimiser la surface de contact des sondes multiéléments avec la zone à contrôler afin de limiter le lift-off et assurer la détection des fissures.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 9 : exemples gabarits porte-sonde impression 3D</figcaption></figure>

Ces gabarits porte-sonde sont interchangeables, ils s'adaptent à la sonde I-flex par un système de « velcro » puis se clipsent sur une poignée amovible pour faciliter le confort lors du contrôle. Cette poignée permet d'homogénéiser la répartition de la force appliquée au niveau de la zone à contrôler.

Sans cette adaptation, il serait difficile d'obtenir un rapport signal sur bruit équivalent sur l'ensemble du scan enregistré à l'acquisition.

## 4.7. Etape 5 : Essais de production

Les essais en situation de production se sont concentrés uniquement sur les zones ciblées par le projet recherche. Les quatre zones présentant le plus de fissuration ont pu être contrôlées par courants de Foucault avant ou après décapage de la peinture suivant la disponibilité des remorques en production et leur état d'avancement dans la chaîne de maintenance.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 10 : contrôles soudures avec gabarits porte-sonde</figcaption></figure>

De nombreux essais ont pu être réalisés sur les différentes zones ciblées. Les défauts observés lors des contrôles par courants de Foucault effectués sur surface peinte ont été comparés puis confirmés par le contrôle ressillage prévu par le schéma de maintenance. En revanche, les défauts observés lors des contrôles par courants de Foucault effectués sur surface décapée ont été comparés puis complétés par un contre-essai ressillage le cas échéant.

Certains défauts observés par courants de Foucault n'ont pas été révélés lors de l'essai puis contre essai par ressillage. Ainsi, les essais comparatifs ont permis de mettre en évidence la présence de fissures non débouchantes et la détection de fissures matées par le procédé de décapage.
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 11 : exemple d'essais de production avec détection de deux fissures confirmées par ressuage</figcaption></figure>

## 4.8. Synthèse des résultats du projet recherche

Les essais de production menés sur les zones ciblées se sont avérés pertinents. De nombreuses fissures ont été mises en évidence grâce aux essais par courants de Foucault, que cela soit avec la sonde multiéléments ou la sonde crayon. Toutes les fissures mises en évidence ont été confirmées par ressuage après grugeage superficiel suivi d'un contre essai par ressuage pour les fissures non débouchantes.

Ces résultats concluants ont fait émerger les nombreux intérêts de la méthode comparée au ressuage, avec des avantages techniques très intéressants :

- La possibilité de contrôler une surface revêtue jusqu'à un demi-millimètre d'épaisseur de peinture sans perte de sensibilité de détection.

- La possibilité de détecter des fissures non débouchantes ou partiellement matés

- La réalisation de contrôle sans décapage et sans utilisation de produits chimiques.

- Une interprétation aisée des signaux, C-scan, temporel ou diagramme d'impédance.

- Un enregistrement des acquisitions permettant de revisionner et d'analyser les signaux.

Par ailleurs, cette méthode permet aussi de répondre favorablement aux contraintes sécuritaires et environnementales et de s'intégrer pleinement dans la politique RSE (Responsabilité Sociétal des entreprises) de l'entreprise.

Ces essais concluants ont conforté les experts END de l'Ingénierie du Matériel dans le choix de l'équipement et ont conduit à des échanges spécifiques avec les experts applications de Eddyfi Technologies pour développer des sondes dites « customisées » adaptées aux contrôles de structure aluminium. En effet, les sondes catalogue du fournisseur ne répondaient pas pleinement à nos exigences (souplese, rayon de courbure, couverture...).

Les nombreux échanges techniques effectués avec Eddyfi Technologies ont permis de définir précisément le besoin et de développer deux sondes multiéléments spécifiques à l'application. Ce choix permet de couvrir l'ensemble des zones de grandes dimensions présentes sur les remorques aluminium des TGV deux niveaux.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 12 : sondes multiéléments « customisées »</figcaption></figure>

Pour toutes les autres zones qui comportent notamment des cordons de soudure de faibles longueurs et de formes géométriques variables, la sonde crayon spécifique se présente comme la solution adaptée. Son doigt en céramique a été redimensionné de façon à limiter le lift-off lors du balayage en pied de cordon, notamment au niveau des soudures en angle à fort encombrement.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 13 : sonde crayon custom</figcaption></figure>
En parallèle, les experts END ont défini les caractéristiques techniques d'un étalon adapté à l'application avec le type de cordon de soudure, leurs dimensions puis la localisation et les caractéristiques techniques dimensionnelles des défauts électroérodés. Ainsi, cet étalon permet de s'assurer du bon fonctionnement couple appareil/sondes, puis de définir la sensibilité du contrôle.

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 14 : étalon pour le contrôle des structures</figcaption></figure>

## 4.9. Conclusion du projet recherche

L'ensemble des investigations menées durant deux années ont permis aux experts END d'apprécier les performances de la méthode qui a été jugée conforme pour répondre aux exigences de la maintenance ferroviaire. En effet, tous les critères répondaient aux attentes fixées initialement :

- Détection de défauts de petites dimensions.

- Suppression du décapage de la peinture et de l'utilisation des produits chimiques.

- Amélioration de l'analyse des signaux.

- Digitalisation du contrôle et de l'analyse du signal.

- Amélioration et fiabilisation des contrôles.

Aussi, cette méthode de contrôle apporte de nombreux avantages inhérents à l'aspect environnemental et sécuritaire. Par ailleurs, la possibilité de détecter des fissures sous-jacentes mais aussi de s'affranchir de leurs risques de matage à cause de l'aérogommage offre un réel saut de performance technique pour la maintenance. Cet aspect technique n'est pas négligeable car il permettra de s'affranchir d'une éventuelle réparation coûteuse qui interviendrait après l'opération mi-vie des TGV.

Ainsi, avec ces arguments significatifs, la Direction de la flotte TGV de SNCF Voyageurs a demandé aux experts END de déployer ce procédé de contrôle propre et innovant pour la maintenance ferroviaire dans les Technicentres Industriels chargés de la maintenance des TGV.

## 5. L'industrialisation

Les experts END ont aussitôt lancé les travaux pour industrialiser les courants de Foucault dans les deux établissements. Le plan d'action dressé a permis de définir la stratégie, d'organiser puis d'engager les travaux :

- La qualification de la méthode.

- La formation des agents de la production.

- L'investissement des équipements de contrôle.

- La création des référentiels de maintenance.

- La qualification technique des documents.

- La pratique industrielle et l'accompagnement des agents de production.

### 5.1. La qualification de la méthode

La première étape pour envisager l'industrialisation des contrôles par courants de Foucault consistait à réaliser des essais comparatifs entre les deux méthodes en s'insérant dans le schéma de maintenance. L'objectif étant de constituer un dossier de performance pour valider la qualification de la méthode pour la maintenance ferroviaire. Les experts END se sont appuyés entre autres, sur le TR14748 qui présente la méthodologie de qualification de méthodes END.

Cette investigation a permis aussi :

- D'ajuster les programmes de contrôle optimaux pour rechercher des défauts du type fissure.

- De mesurer les gains apportés par cette évolution (temps de traitement, opérations supprimées, ergonomie, sécurité des agents...).

- De relever les paramètres techniques propres au mode opératoire de contrôle pour rédiger les documents de maintenance.

Les conditions de mise en œuvre des essais de qualification n'ont dérogé à aucune règle de maintenance qui était appliquée au moment de l'investigation. Le processus traditionnel de décapage et de ressuage sont restés identiques sur l'ensemble des zones à contrôler en END.

Les agents de production ont réalisé les contrôles par ressuage dans les conditions habituelles. Les contrôles par courants de Foucault ont quant à eux tous été effectués par les experts END de l'Ingénierie du Matériel afin de ne pas être effectués par des personnes qui seraient juge et partie.

Ci-dessous, la méthodologie appliquée pour la réalisation des essais comparatifs en production :

<table><thead><tr><td>Phasage des travaux des essais de qualification</td></tr></thead><tbody><tr><td>Lavage de la remorque et des zones à contrôler</td></tr><tr><td>Contrôle par courants de Foucault de toutes les zones à contrôler d'une remorque TGV en aluminium</td></tr><tr><td>Décapage par aérogommage des zones à contrôler</td></tr><tr><td>Contrôle par ressuage des zones à contrôler</td></tr><tr><td>Comparaison ressuage VS courants de Foucault</td></tr><tr><td>Contre essai END et réparation des zones fissurées (décapage suivi d'un contrôle avec les deux méthodes)</td></tr><tr><td>Remise en peinture des zones décapées</td></tr></tbody></table>

Deux rames TGV complètes hors motrices ont suivi le processus ci-dessus. Ainsi, l'échantillon retenu pour les essais comparatifs comprenait 16 remorques, soit un nombre considérable de zones à contrôler.
Ci-dessous, des exemples de zones à contrôler sur une
remorque aluminium d'un TVG deux niveaux :

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 15 : exemples de zones à contrôler sur un dossier
porteur</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 16 : exemples de zones à contrôler en face latérale</figcaption></figure>

Toutes les acquisitions courants de Foucault relevées avec les sondes multiéléments ont été enregistrées pour être analysées puis comparées au ressuage. En revanche, seules les acquisitions avec défauts relevés avec la sonde crayon ont été enregistrées.

Les résultats des essais comparatifs effectués sur les deux rames ont confirmé la tendance observée lors des essais ponctuels de production réalisés dans le cadre du projet recherche.

⇒ En moyenne, 30% de défauts supplémentaires ont été détectés par courants de Foucault.

⇒ Les 30% de défauts supplémentaires ont tous été confirmés après grugeage et contre essai ressuage.

La nature des défauts détectés sont des fissures de fatigue. La majorité des fissures observées mesuraient entre 5 et 100 millimètres de longueur. Toutes les fissures ont été réparées conformément à la trame de maintenance.

La qualification technique de la méthode en lien avec notre besoin, a été prononcée à l'issue des essais comparatifs. La méthode de contrôle a été jugée plus performante que la méthode historique.

Les résultats obtenus ont démontré que la collaboration avec le fournisseur pour le développement des sondes spécifiques s'est avérée efficace.

Ces essais comparatifs ont permis d'acquérir de l'expérience quant à l'interprétation des signaux. Et par conséquent, d'identifier des signaux caractéristiques des fissures de fatigue rencontrées sur les cordons de soudures aluminium et leurs zones adjacentes. Aussi, les experts END ont pu se familiariser avec la méthode et préparer le mode opératoire de contrôle en déterminant :

- Les setups propres à chacune des sondes.

- La longueur et largeur des différentes zones.

- Les passages pour le contrôle de chacune des zones (sonde multiéléments).

- Le type et nombre de balayage pour le contrôle de chacune des zones avec la sonde crayon.

- Les limites dimensionnelles des défauts recherchés.

## 5.2. Investissement des équipements

Les très bons résultats obtenus à l'issue des essais comparatifs ont déclenché l'investissement d'appareils courants de Foucault « Reddy » et des sondes spécifiques associées à l'application développées par le fournisseur.

Pour compléter, des étalons ont été confectionnés avec des défauts électroérodés de différentes dimensions.

## 5.3. Création des documents de maintenance END

Dans le cadre de l'industrialisation, les experts END ont élaboré des documents de maintenance :

- Un guide d'utilisation de l'appareil et des sondes.

- Une procédure générale courants de Foucault.

- Un mode opératoire pour le contrôle par courants de Foucault des structures aluminium des TGV deux niveaux.

Le guide présente les fonctionnalités de l'appareil et sondes, le rôle des différents menus, la mise au point de setup, les signaux puis les vérifications périodiques et la métrologie associée.

La procédure générale reprend les éléments techniques, matériels relatifs à la méthode de contrôle par courants de Foucault puis ses applications dans le domaine de la maintenance ferroviaire avec les appareillages, les produits, les consommables.

Le mode opératoire explique comment réaliser le contrôle et détaille les modalités particulières de l'essai propres à l'application.

## 5.4. Particularité liée à la qualification technique du MO

Le Référent National END et les experts END de l'Ingénierie du Matériel ayant piloté le projet ont décidé que la qualification technique du mode opératoire de contrôle devait être prononcée par un niveau 3 courants de Foucault CIFM conjointement avec un niveau 3 CFCM.
## 5.5. Formation et suivi du personnel END

Le choix stratégique pour le personnel END de SNCF Voyageurs s'est orienté vers l'obtention d'une certification courants de Foucault CIFM avec des prérequis définis dans le référentiel interne relatif aux END sur le matériel roulant. Également, les agents END opérant doivent obligatoirement disposer d'un socle solide de connaissances et d'expériences en maintenance ferroviaire et notamment de certaines certifications CFCM en sus de la certification CIFM. De plus, les agents ont suivi une formation appareil dispensée par le fournisseur Eddyfi Technologies.

A ce jour, les experts de l'Ingénierie du Matériel qui pilotent l'industrialisation sur les deux Technicentres disposent d'une certification niveau 2 courants de Foucault (ET2) CIFM obtenue pendant le projet recherche et des certifications CFCM de niveau 2 et 3 dans différentes méthodes.

Aujourd'hui, tout le personnel certifié pour les courants de Foucault est suivi annuellement (veille dite technique) et habilité (ou autorisé) par le Directeur d'établissement à réaliser ces END en son Technicentre.

## 5.6. Prise en compte de la méthode au CFCM

Cette méthode de contrôle n'est à ce jour pas reconnue dans le comité sectoriel ferroviaire de la COFREND, le CFCM. Seules les méthodes ressuage, magnétoscopie et ultrasons sont référencées dans ce comité sectoriel dont les agents END de SNCF voyageurs disposent d'une ou plusieurs certifications.

L'entreprise s'est manifestée auprès du CFCM pour étudier la mise en place d'une certification courants de Foucault adaptée aux applications ferroviaires.

## 5.7. Expérience industrielle

Pour l'obtention de la certification niveau 1 ou 2 courants de Foucault CIFM, le personnel END de la production certifié niveau 1 ressuage CFCM ont pu réaliser leurs heures de pratique industrielle sur une autre rame TGV deux niveaux.

L'objectif consistait à appliquer les documents de maintenance version « projet » crées par les experts END sur les remorques aluminium et se familiariser avec la méthode dans un contexte de production. Cette rame TGV a ensuite été contrôlée par les mêmes agents en ressuage afin d'appréhender au mieux la méthode et faire l'analogie avec les défauts rencontrés.

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Figure 17 : pratique des agents END en production</figcaption></figure>

# 6. Une réussite à tous les niveaux

## 6.1. Des gains significatifs

Avec l'industrialisation de cette méthode, les Technicentres Industriels chargés des opérations de maintenance de niveau 4 (opérations mi-vie) des TGV deux niveaux vont dégager des améliorations significatives :

- Gains économiques

- Améliorations techniques des contrôles

- Renforcement sécuritaire

- Gains environnementaux

- Amélioration du confort des opérateur

L'amortissement de la mise en œuvre de cette méthode innovante et propre en maintenance ferroviaire interviendra en un peu plus d'une année !

Cet investissement global à fort rentabilité est une vraie réussite pour SNCF Voyageurs. Le déploiement officiel de la méthode courants de Foucault en remplacement du ressuage débutera mi 2023.

Une révolution en
maintenance ferroviaire

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Figure 18 : ressuage VS courants de Foucault</figcaption></figure>
## 6.2. Des collaborateurs engagés

La réussite de cette industrialisation est particulièrement liée à l'implication de tous les collaborateurs de SNCF voyageurs et de l'externe :

- Les équipes dirigeantes du Technicentre de Bischheim et d'Hellemmes.

- Les agents END de la production en charge des contrôles.

- La Direction de l'Ingénierie du Matériel.

- Le chef de projet rénovation des TGV deux niveaux.

- La direction de la flotte TGV.

- La CFCM.

- La société Eddyfi technologies.

- Les étudiants ingénieurs de l'INSA Strasbourg.

- Le FABLAB du Technicentre de Bischheim.

- L'IFAT Macon et Bourg de Péage.

## 6.3. Une reconnaissance nationale dans l'entreprise

Les trophées glanés par les experts END de l'Ingénierie du Matériel témoignent de la réussite de ce projet :

- 1er du challenge innovation national de l'Ingénierie du Matériel de SNCF Voyageurs

- 2ème aux Trophées « Tous SNCF » dans la catégorie performance économique et commerciale

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Figure 19 : contrôle de structures aluminium avant / après</figcaption></figure>

## 6.4. Les perspectives

Avec cette réussite, les experts ont engagé de nouveaux travaux pour poursuivre les investigations des contrôles par courants de Foucault en maintenance ferroviaire :

- Création d'un projet recherche pour étudier les courants de Foucault sur les structures et composants ferroviaire acier

- Investigations pour substituer ou compléter les méthodes conventionnelles.

- Ouverture à l'externe avec de nouveaux contrats de prestation d'expertise et de conseil.

## Remerciements

Tous les collaborateurs de SNCF voyageurs qui ont participé au projet d'industrialisation avec notamment :

- Le chef de projet rénovation des TGV deux niveaux, financeur du projet.

- L'équipe de Direction du TI de Bischheim.

- L'équipe de Direction du TI d'Hellemmes.

- Les agents END de l'UO technirame du Technicentre de Bischheim.

- Les agents END de l'UO chaudronnerie et caisse du Technicentre d'Hellemmes.

- Le Référent National END de l'Ingénierie du Matériel.

- La société Eddyfi technologies.

- L'IFAT Macon et Bourg de Péage.

- L'INSA Strasbourg.