La norme EN 15654-2

La répartition de la charge à la roue d’un véhicule ferroviaire est essentielle pour le bon comportement statique et dynamique d’un matériel roulant et pour une usure uniforme des roues et de l’infrastructure.

D’un point de vue réglementaire également, la répartition des forces verticales à la roue fait l’objet d’une attention particulière et de limitations par les réglementations européennes obligatoires actuellement en vigueur (Directive 2016/797, Directive 2016/798, Règlement de la Commission 2014/1302).

Deux articles précédents (« Répartition de la charge à la roue » et « Règlements ») peuvent mieux clarifier l’influence de/sur la répartition de la charge et la manière dont elle est traitée dans le cadre réglementaire européen.

Ce contenu, d’autre part, se concentre sur les méthodes à utiliser pour mesurer la charge à la roue d’un véhicule ferroviaire de manière correcte et dans le respect des normes en vigueur.

La norme la plus récente et la plus stricte sur la mesure des forces verticales à la roue et à l’essieu est la norme EN 15654, intitulée « Applications ferroviaires – Mesurage des forces verticales à la roue et à l’essieu ».

La norme est divisée en 3 parties, chacune étant dédiée à un aspect différent de la mesure des forces verticales :

• EN 15654-1 – « Sites de mesure en voie des véhicules en service » : dédiée à la mesure dynamique des charges verticales à la roue, à l’aide d’instruments installés sur la ligne.
• EN 15654-2 – « Essai en atelier des véhicules neufs, modifiés ou maintenus » : dédié aux mesures des forces verticales statiques aux roues dans les ateliers de maintenance et sur les sites de fabrication.
• EN 15654-3 – « Approbation et vérification des sites de mesure en voie des véhicules en service » : dédiée aux phases d’approbation et d’étalonnage des systèmes d’acquisition dynamique cités en Partie 1, à l’aide des systèmes de mesure statiques de la Partie 2.

Nous mentionnerons brièvement les aspects les plus importants abordés dans la partie 2 vu que l’aspect autour duquel tournent ces idées est la répartition des forces verticales statiques à la roue.

La norme EN 15654-2 réglemente non seulement les caractéristiques requises de l’instrument de mesure, mais aborde méticuleusement l’ensemble du processus de mesure afin de garantir la réalisation d’une mesurage précise, reproductible et traçable, en tenant compte de tous les facteurs impliqués dans le processus de mesure (Figure 1 ).

  

Figure 1- Processus de mesure de la charge verticale à la roue

 

Les chapitres 1, 2 et 3 sont introductifs et traitent l’objet de la norme, les références réglementaires, les termes et définitions utilisés.

Le chapitre 4 traite de tous les facteurs intervenant dans le processus de mesure, dont une synthèse est représentée sur la figure 1. Nous entrons donc dans le bien-fondé des composants possibles de l’équipement à utiliser pour le mesurage, des méthodologies possibles à utiliser, de l’état du véhicule, de l’environnement de mesure, des points de contact instrument-matériel roulant dans lesquels la norme permet d’acquérir la mesure de la charge verticale à la roue, des grandeurs à reporter dans le rapport de mesure, etc.

Sans entrer dans les détails de tous ces aspects, ce que nous voulons souligner ici, c’est l’attention particulière que la norme porte à la traçabilité complète du processus de mesure. Il est nécessaire de garder une trace de tous les aspects qui peuvent affecter la mesure : de l’état des suspensions du matériel roulant à l’indication des composants individuels qui ont acquis la charge de chaque roue. Le suivi de l’ensemble du processus de mesure vise principalement à assurer :

• La minimisation de l’erreur humaine
• Comparer de manière cohérente et complète des mesures effectuées sur un même matériel roulant dans le temps

Le chapitre 5 de l’EN 15654-2 se concentre sur l’unité de mesure de charge et sa confirmation métrologique. Ses caractéristiques et ses critères d’acceptation sont spécifiés. Les normes, les méthodes à suivre pour son étalonnage et la spécification de l’intervalle entre deux étalonnages sont ensuite détaillés.

Sans entrer dans trop de détails, dans ce cas, on souligne l’une des caractéristiques du système de mesure de charge verticale, requises par la norme : l’exactitude.

L’exactitude est l’une des caractéristiques les plus importantes pour un système de mesure. Ci-dessous un extrait de la norme, qui indique les limites d’acceptation pour les unités de mesure de charge :

Tableau 3- Limites d’acceptation pour les unités de mesure de charge

On peut voir que les limites pour les différents types d’erreurs sont très strictes. Plus précisément, ils correspondent à la classe 0,5 de la norme EN 7500-1.

L’une des raisons justifiant une demande de classe aussi stricte est présentée dans l’annexe ZA de la norme EN 15654-2. L’annexe, en effet, précise le lien direct entre la norme et les exigences imposées par les Spécifications Techniques d’Interopérabilité en vigueur au sein du système ferroviaire européen. Il présente la norme EN 15654-2 telle qu’élaborée pour ” offrir un moyen volontaire de se conformer aux exigences essentielles de la Directive 2008/57/CE sur l’interopérabilité du système ferroviaire (refonte) et avec les STI associées”. En outre, pour la vérification de la conformité aux exigences des STI, l’Annexe ZA montre un tableau récapitulatif indiquant les chapitres correspondants.

 

Le chapitre mis en évidence dans le tableau correspond à celui de la STI LOC&PAS qui impose une différence de charge à la roue pour chaque essieu de 5% (pour plus d’informations sur les normes européennes, voir l’article « Règlements »).

Il est donc clair que pour évaluer un écart de 5 % de la charge à la roue, il faut un instrument de mesure d’une grande exactitude.

En conclusion, pour compléter le tour d’horizon sur la norme EN 15654-2, ci-dessous une brève mention des autres annexes :

Annexe A : Symboles et unités de mesure utilisés dans le texte de la norme.

Annexes B et C : Paramètres d’influence et composants d’incertitude dérivant du processus de mesure

Annexe D : Instructions pour l’utilisation des extensomètres pour l’acquisition de la charge verticale à la roue

Annexe E: Grandeurs supplémentaires dérivant de la grandeur mesurée directement, à rapporter dans le rapport de mesure

Annexe F : modèle de rapport de mesure.

Êtes-vous prêt pour ce changement ?