Chapitre II La ligne à grande vitesse Bretagne – Pays de la Loire
II.2 Instrumentation de la voie
II.2.2 Positionnement des capteurs sur les sections
II.2.2 Positionnement des capteurs sur les sections
En se basant sur l’expérience acquise dans le domaine de la modélisation des structures ferroviaires dans la thèse de (Martin, 2014), l’implantation des différents capteurs et leur positionnement dans les différentes couches des structures a été définie par l’IFSTTAR. Aucune instrumentation n’a été prévue dans la couche de ballast, qui est un matériau discontinu, en raison des difficultés liées à l’installation de capteurs dans cette couche. Ces difficultés sont liées au fait que le ballast est soumis régulièrement à des opérations de bourrage, qui viennent le remanier et le faire vibrer, ce qui rend donc la survie de capteurs installés dans le ballast (et surtout de leurs câbles de connexion) très aléatoire.
Plus de 100 capteurs ont été mis en place pour l’instrumentation de la ligne à grande vitesse. Leur répartition sur les quatre sections est détaillée ci-dessous.
II.2.2.1 Section 1 PK 5+250
L’instrumentation de la section 1 avec sous couche bitumineuse est considérée comme lourde en termes de nombre de capteurs : 35 capteurs au total. Cette instrumentation comprend :
• Un système de pesage et une station météo ;
• 2 capteurs de déflexion ancrés, séparés d’une distance de 6 m; • 2 accéléromètres installés sur une traverse de la section ;
• Pour instrumenter la couche de grave bitume sous ballast, il a été mis en place, comme le montre la Figure II.7 :
o 7 jauges de mesure des déformations horizontales (2 longitudinales L et 5 transversales T) à la base de la couche : 3 jauges T sous le rail extérieur, 1 L et 1 T sous le rail intérieur et 1 L et 1 T à l’extérieur du rail extérieur ;
o 6 accéléromètres au sommet de la sous-couche : 3 capteurs entre les rails et 3 sous le rail extérieur, espacés de 80 cm (dans le sens longitudinal) ;
o 2 sondes de température au sommet et à la base de la grave bitume ;
• Quant à la couche de GNT, elle a été instrumentée par :
o 6 jauges verticales dans la couche : 3 sous le rail extérieur, espacées de 80 cm, 1 sous le rail intérieur et 2 à l’extérieur du rail extérieur, placées à 70 cm du rail ;
o 1 sonde de température à la base de la GNT ;
o 4 sondes d’humidité pour la mesure des teneurs en eau dans le bas de la GNT : 1 entre les rails, 1 à 50 cm du rail extérieur et 2 à 150 cm du rail extérieur (donc en dehors de la GB) et espacées de 180 cm.
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Figure II.7 – Bilan d’instrumentation de la section 1
Il est important de dire que le schéma de la Figure II.7 représente l’instrumentation en plan. Les capteurs sur une même section sont placés à différents niveaux dans le sol, et sur traverses.
II.2.2.2 Section 2 PK 156+950
La section 2, avec une sous-couche granulaire de 20 cm sous le ballast, est instrumentée avec : • 6 jauges verticales placées dans la GNT : 3 sous le rail extérieur, 1 sous le rail intérieur et 2 à
l’extérieur du rail extérieur.
• 16 accéléromètres placés à la base et au sommet de la couche de GNT, ainsi que sur les traverses :
o 3 capteurs espacés de 80 cm sont mis à la base de la GNT sous le rail extérieur et 6 au sommet de la GNT: 3 entre les rails et 3 sous le rail extérieur;
o Les accéléromètres restants ont été placés au sommet des traverses : 5 sur le côté extérieur des traverses, sur 5 traverses consécutives, un sur l’intérieur d’une traverse et un sur le milieu de la traverse médiane ;
• 2 sondes de température pour la mesure des variations de la température au sommet et à la base de la sous-couche granulaire ;
• 1 station météo ;
• 4 sondes pour la mesure des teneurs en eau à la base de la GNT : une placée entre les rails, un à 50 cm du rail extérieur et 2 à 150 cm du rail extérieur ;
• 2 capteurs ancrés, placés au milieu des rails et distants de 7 m.
Figure II.8 - Bilan d’instrumentation de la section 2
Le schéma de la Figure II.8 illustre l’instrumentation en plan. Les capteurs sur une même section sont placés à différents niveaux dans le sol, et sur traverses.
II.2.2.1 Section 3 PK 21+100
La section 3 avec sous-couche bitumineuse est la seule section curviligne. Elle a été instrumentée plus légèrement avec seulement 8 accéléromètres repartis au sommet de la GB :
• 3 sous le rail intérieur, espacés de 80 cm ;
• 3 sous le rail extérieur, également espacés de 80 cm ;
• 1 sur le côté extérieur d’une traverse et un autre sur le côté intérieur de la même traverse (Figure II.9).
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Figure II.9 - Bilan d’instrumentation de la section 3
II.2.2.1 Section 4 PK 27+850
La section 4, similaire à la section 1, est une section rectiligne, avec sous-couche bitumineuse. Cette section est aussi fortement instrumentée, puisqu’elle intègre 31 capteurs. L’instrumentation de cette section comprend :
• 2 capteurs de déplacement ancrés séparés de 6m de distance, placés au milieu des rails. • Une station météo qui enregistre les conditions environnementales.
• La couche d’enrobé est instrumentée avec les capteurs suivants :
o 7 jauges de mesure des déformations horizontales à la base de la GB (2 longitudinales L et 5 transversales T) : 3 jauges T sous le rail extérieur, 1 L et 1 T sous le rail intérieur et 1 L et 1 T à l’extérieur du rail extérieur
o 6 accéléromètres au sommet de la sous-couche : 3 capteurs entre les rails et 3 sous le rail extérieur
o 2 sondes de température au sommet et la base de la grave bitume
• La couche de GNT de 15 cm d’épaisseur, située sous la couche de grave bitume est instrumentée avec :
o 6 jauges de déformations verticales : 3 sous le rail extérieur, une sous le rail intérieur et 2 à l’extérieur du rail extérieur
o Une sonde mesurant la température à la base de la couche
o 4 sondes d’humidité mesurant la teneur en eau dans le bas de la GNT : une placée entre les rails, une à 50 cm du rail extérieur et 2 à 150 cm du rail extérieur.
Figure II.10 - Bilan d’instrumentation de la section 4