Stage M2 – Étude des modes à vitesse de groupe nulle dans les rails pour la surveillance ferroviaire
La surveillance de l’intégrité des chemins de fer est une préoccupation majeure en matière de sécurité pour le transport ferroviaire. Les ruptures de rail peuvent entraîner des accidents de train dramatiques et provoquer des interruptions de service aux conséquences économiques et sociales importantes. C’est pourquoi il est nécessaire de rechercher des solutions innovante pour évaluer en continu l’état de santé des rails sans perturber le trafic, ouvrant ainsi la voie à des stratégies de maintenance prédictive.
CONTEXTE
Le stage proposé ici s’inscrit au sein d’un projet entre le Laboratoire Systèmes et Photonique pour le Monitoring (LSPM) du Département d’Instrumentation Numérique du CEA List et l’industriel Alstom visant à développer un système SHM (Structural Health Monitoring) pour détecter et localiser des défauts de rails avant qu’ils n’aient un impact sur l’exploitation ferroviaire. Les ondes élastiques guidées sont
un phénomène physique prometteur pour le contrôle de l’état de santé de telles structures, car celles-ci permettent la surveillance de longues portions avec un nombre limité de capteurs. Néanmoins, il est nécessaire de connaître localement les propriétés élastiques du rail de sorte à améliorer la stabilité des algorithmes de surveillance.
Depuis la fin des années 2000, de nombreuses recherches se sont portées sur l’étude des modes de Lamb à vitesse de groupe nulle (ZGV) dans les guides d’ondes. En particulier, il a été montré que l’excitation de telles résonances permet de caractériser localement les propriétés élastiques d’un matériaux avec une grande précision. Dans leur travaux, Popovics et al. ont récemment mis en lumière
l’existence de modes ZGV dans les rails, qui sont des guides d’ondes à section arbitraire. Nous proposons d’adapter ici ces méthodes afin de mesurer précisément les propriétés élastiques du rail à partir du système de mesure ultrasonore déjà en place sur un rail long (700 mètres) disponible au CEA.
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