Une voie ferrée équipéede Patins sous Traverse
réduit son Life Cycle Cost

Avantage économique des semelles
sous traverse confirmé par une étudeDisponibilité maximale en cas delignes soumises à de fortes charges

Durée totale d’utilisation de la super­
structure significativement plus longue

L’étude confirme quel’introduction d’une inter­face élastique entre la tra­verse et le ballast prolon­
ge la durée d’exploitationde la voie, et préserve sagéométrie.

‘intensification du trafic ferroviaire,associée à des vitesses de circula­tion plus importantes, provoque unesérieuse sollicitation des voies et deleurs superstructures. Cela induit une
usure plus rapide des composants etdes coûts de maintenance plus élevés.
Différents modes de calculs et plusieurs
types de tests réalisés sur de long terme
ont déjà prouvé que les traverses équi­pées de patins permettaient de limiterla détérioration des voies sur ballast.
Une étude réalisée par l’Université Tech­
nologique de Graz, sur le réseau ferro­viaire national autrichien, vient au­jourd’hui confirmer ces résultats.
Le réseau ferroviaire autrichien (ÖBB)
a mis en place ses premiers essais avec
des traverses équipées de patins en
1997, afin d’évaluer les effets en ma­tière de réduction de l’usure de la voie.
Les résultats ont montré une baisse de50 % des niveaux de détérioration desvoies, permettant un allongement d’aumoins 100 % des cycles de bourrage.

LFace à ces résultats positifs, le réseau
ferroviaire autrichien a décidé d’instal­ler des traverses équipées de patins
sur un nombre croissant de voies. Souscertaines conditions1, les traverses enbéton équipées de patins font désor­mais office de solution standard pourles lignes principales ainsi que pour lesappareils de voie2.
30 000 tonnes brutes totales/jour ; vitesse < 160 km/h ; voies
affichant des rayons < 600 m. Seule l’une de ces trois conditions
doit être remplie.
2Cf. également ZEVrail 133 (2009) 5 mai, pp 180 ff.
1L’étude : avantages économiques destraverses de chemin de fer (WINS)e projet WINS avait pour objectifde vérifier les résultats de plu­sieurs sections de tests en analysant

Ll’ensemble du réseau ferroviaire. « Nostests, qui croisent plus de 1 500 me­sures, ont montré une réelle améliora­tion de la géométrie des voies sur lessections équipées avec des patins Sy­
lomer® SLB 3007G – se traduisant parune extension des intervalles d’entre­
tien sur les parties de voies dotées depatins sous traverses et un allonge­
ment important de la durée d’exploita­tion de ces sections. Grâce à ces sys­tèmes, on a également pu réduire lescoûts cachés opérationnels. « Ces ef­
fets ont permis de limiter le LCC (coûtsdu cycle de vie) des structures, malgré
les frais d’investissements supérieurs,» explique le Professeur Peter Veit,
Directeur et Président de l’« Institutefor Railway Engineering and Transport

Avantage économique despatins sous traverses
Taux de rendement interne [%]D’après une étude menée par l’Université Technologique de Graz,l’utilisation de traverses équipées depatins a permis d’améliorer la qualitédes voies du réseau ferroviaire
autrichien. Les résultats ont montréque, grâce aux patins sous traverses,
le ballast – composant principal de lastructure des voies ferrées – s’avérait être mieux préservé. L’amélioration qualitative de la voie permetd’obtenir des intervalles de maintenance plus importants, tout en
prolongeant significativement sa
durée effective d’exploitation.

30

En fonction du rayondes courbes, de lacharge de trafic
55 000 tonnes brutes
totales/jour, voie

252015Coûts supplémentaires pourune traverse équipée d’unpatin réducteur d’attrition

10515 €22 €24 €00250

500

750

1.000

Rayon des courbes [m]« Quelque 980 000 tra­verses équipées de patinset 350 appareils de voie
dotés de patins Getzner
ont été installés à l’échellemondiale. »Economy » de l’Université Technolo­gique de Graz. En utilisant les résultats
de l’étude, les spécialistes ont mis au
point un outil de calcul du LCC pou­vant être utilisé pour évaluer les coûts
d’une solution équipée de patins sous
traverses. L’outil de calcul du LCC faci­lite et favorise les prises de décision
relatives aux stratégies de développe­
ment , et tient compte des critères decoûts des exploitants nationaux.
Les réductions de coûts sont encore
plus importantes sur les voies très
fréquentées, lorsque les traverses
sont équipées de patins.
es traverses équipées de patins
réduisent significativement lesLcoûts d’exploitation des voies forte­ment sollicitées. Cette constatation
issue des tests nous permet d’identi­
fier le premier avantage économique.
« Avec une charge quotidienne totale
de 70 000 tonnes brutes, nous avons
pu constater une baisse drastique descoûts de 33 % ou un taux de rende­
ment interne3 de 16 % », ajoute Stefan
Marschnig de LCC Rail Consult – parte­naire de recherche de l’UniversitéTechnologique de Graz – pour résumer
les résultats. Un taux de rendement
interne de 3 à 5 % a déjà été atteint
pour une charge de trafic de 10 000
tonnes brutes par jour. En réduisantles rayons des courbes, nous avons pu
continuer à augmenter l’effet d’écono­mie. Les différentes études ont prouvé

que les types de traverses plus légèreséquipées avec des patins – telles que
les modèles Sylomer® SLS 1308 G –permettaient d’améliorer la qualité desvoies. « De manière générale, on peutdire que les patins sous traverses fontoffice de solution technique et écono­mique éprouvée dans le cadre de laréduction totale des coûts de struc­ture des voies », explique le Profes­
seur Peter Veit, pour résumer les ré­
sultats de l’étude sur le LCC.

3Avantage économique despatins sous traverses

Ce taux de rendement interne est basé sur les coûts supplémen­taires pour les patins. En d’autres termes, cette valeur indique letaux d’intérêt auquel les patins sont en mesure de se refinancer, ou
la vitesse à laquelle les effets positifs des patins – comme la baissedes frais d’entretien et l’augmentation de la durée d’exploitation –permettent de compenser l’investissement supérieur. Le plancher
de 3,5 % est identique au taux bancaire. Le réseau ferroviaire
autrichien exige un taux de 5 % pour la mise en place d’innovations.
Tous ces taux d’intérêts sont réels et n’expliquent donc pasl’inflation.

Qualité des voies
Période [années]30

En fonction de lacharge de trafic,
R > 600 m

252015Coûts supplémentaires pourune traverse équipée d’unpatin réducteur d’attrition

10515 €22 €24 €00

10.00030.00050.00070.00020.00040.00060.000 80.000

Charge du trafic [en tonnes par jour pour une voie]

Qualité des voies [MDZ]

Taux de rendement interne [%]

012

3

4

50-2,5-5-7,5-10-12,5-15
Type de patin SLB 3007G
Comparaison – Sans patin

678

Répartition des coûts annuels standards
Charge de trafic > 70 000 tonnes brutes totales/jour, voie ligne droite
100 %10090 %Toutes les valeurs sontissues de calculs statiques(taux d’intérêt 0 %)80 %6870 %
60 %
50 %
40 %
30 %

LCC total
DépréciationCoûts cachés opérationnels
Frais d’entretien

20 %
10 %
0%
Type de patin SLB 3007G

Tests à long terme sur les sections
affichant des charges axiales extrêmement élevées
es résultats du modèle LCC confir­
ment que le retour sur investisse­
ment des traverses équipées de patins
augmente proportionnellement avec lacharge de trafic. L’installation de patins
sous traverses serait donc un moyen
efficace de réduire les frais – surtout
sur des sections affichant des charges
axiales extrêmement élevées. Getzner
Werkstoffe analyse actuellement cet
effet sur des lignes affichant descharges axiales de 36 tonnes ; et ontable sur des résultats similaires pourles tests à long terme réalisés sur lesite « Facility for Accelerated Testing
Service » à Pueblo, dans le Colorado.

LRéduction des coûts via l’analyse LCC— Augmentation d’au moins 100 % des intervalles de bourrage— Baisse de 50 % des périodes d’immobilisation de la ligne— Augmentation d’au moins 25 % de la durée d’exploitation— Diminution de l’usure ondulatoire pour les faibles rayons de courbure— Hausse du niveau de qualité des voies et du niveau de confort— Avantages des traverses en bois combinés aux avantages des tra­verses en béton précontraint— Augmentation de la zone de contact entre la traverse en béton etle ballast (et baisse pouvant aller jusqu’à 90 % de la pression sur leballast)— Moins d’affaissement du ballast

L’étude WINS en bref
— Première preuve statistique mondiale du retour d’investissement
assuré par les traverses de chemin de fer équipées de patins réduc­teurs d’attrition , basée sur une analyse complète des installations
ferroviaires en collaboration avec le réseau ferroviaire autrichien.
— Taux de rendement d’au moins 10 % sur l’investissement supplémen­taire— Plus la charge de la voie est élevée, plus l’investissement dans lestraverses de chemin de fer équipées de patins réducteurs d’attrition
sera rentabilisé

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Comparaison – Sans patin