Les tables tournantes existent depuis les années 1830 environ, mais de nos jours, celles-ci doivent s’adapter à de toutes nouvelles exigences, dont nous vous ferons part dans le présent article. Nous tenterons également de répondre à la question : comment les transformer sans engendrer des coûts exorbitants et en minimisant les temps d’arrêts?
Une table tournante ferroviaire (ou plaque tournante ou une timonerie de chemin de fer) est un système permettant d’opérer une rotation aux équipements ferroviaires, généralement des locomotives, qui sont limités à un mouvement rectiligne. Ces tables tournantes se retrouvent principalement dans un dépôt ou dans une gare terminus.
Lorsqu’un module ferroviaire se trouve réorienté vers l’entrée souhaitée du bâtiment, il peut ensuite doucement cheminer jusqu’à destination pour y recevoir des travaux d’entretien mécanique. On se sert aussi d’une table tournante pour pivoter à 180° un module ferroviaire afin qu’il puisse repartir ensuite dans la direction inverse.
Par ailleurs, les plaques tournantes sont très utiles pour faire pivoter les voitures d’observation des trains «touristiques», de sorte que leur salon vitré soit orienté face à l’arrière du train pour offrir une meilleure vue.
Fonctionnement
Une table tournante comprend typiquement une fosse circulaire dans laquelle tourne un pont en acier. Le pont est généralement soutenu et équilibré par un pivot central. Un rail en acier est souvent installé autour du plancher de la fosse et soutient les extrémités du pont lorsqu’une locomotive y entre et en sort. Les tables tournantes disposent d’un mécanisme de verrouillage qui aligne les rails du pont avec la voie de sortie. La rotation du pont peut être faite soit manuellement (platine “Armstrong” [1] [2]), soit par une source d’alimentation externe, ou soit par le système de freinage de la locomotive elle-même.
Le défi : une nouvelle ère d’équipements à soutenir
Les nouvelles générations de locomotives sont de plus en plus lourdes, ce qui requière des tables tournantes qui sont en mesure de supporter leur poids substantiel et par conséquent, de sérieux travaux d’adaptation des équipements non modernisés s’imposent.
Face à ce défi, lors du remplacement d’une table tournante existante, les organisations doivent en principe faire creuser des fondations plus profondes pour respecter les standards de hauteur de table en fonction des charges imposées par la locomotive, ce qui représente 40% à 60% du coût total des travaux de remplacement. En plus des frais de transformation / d’adaptation, il faut ajouter les coûts associés à la période d’arrêt des activités qui nécessite l’utilisation d’une grue pour la manutention des locomotives en attendant et qui peuvent être élevés. Que la flotte appartienne à une compagnie de services ferroviaires ou à une organisation d’un autre type, comme une compagnie minière, ces coûts additionnels ne sont généralement pas les bienvenus.
Toute table tournante doit répondre à la norme AREMA « Manual for Railway Engineering » [3]. Cette norme spécifie les exigences pour les cas de chargement, les limites de résistances, les exigences de conception & fabrication, les critères de qualité et davantage.
Une solution novatrice
Lors du remplacement d’un pont construit il y a plusieurs années, la hauteur des poutres doit en principe être rehaussée pour permettre de répondre aux nouvelles charges imposées par les locomotives récentes. La hauteur des poutres du pont est fixée en fonction de la charge de la locomotive la plus lourde.
Afin d’éviter de creuser la fondation existante pour permettre l’installation d’un pont avec poutres de hauteur supérieure, ce qui est très coûteux et long à réaliser, les spécialistes de la gestion de l’intégrité et de la fiabilité des actifs (GIFA), proposent une nouvelle approche.
Ces spécialistes sont habitués à modifier des équipements existants de différentes natures pour les adapter à de nouvelles exigences, dans des contextes pouvant même avoir un impact sur la sécurité publique. Pour ce faire, d’abord ils utilisent des matériaux à résistance supérieure, soit par une meilleure composition chimique, ou ayant reçu des traitements spéciaux. À titre d’exemples, nommons l’acier à haute performance avec résistance supérieure aux chocs et l’acier à limite d’élasticité rehaussée, qui en plus confèrent tous les deux une même facilité de soudage et de pliage que les matières habituelles.
Par ailleurs, les experts du GIFA ont recours à des logiciels spécialisés d’analyse globale de la structure pour définir des poutres à âme et géométrie variables, au lieu d’utiliser des poutres d’acier laminé standards, ce qui est aussi novateur.
Ils se servent aussi de logiciels d’analyse locale pour déterminer les concentrations de contraintes dans les assemblages et éliminer les amorces de fissures à la fatigue.
Ils recommandent la production d’une poutre de type sommier fabriquée avec l’aide de plaques pliées et arrondies, au lieu d’une poutre d’acier laminé standard, pour l’installer aux extrémités de la table tournante, comme dans le cas des ponts roulants de levage industriel.
Enfin, ils suggèrent également de sortir les roues à l’extérieures du sommier, contrairement à la pratique habituelle d’intégration des roues dans les poutres.
Rappelons que l’ensemble des améliorations ci-haut mentionnées ont pour but de conserver la hauteur des poutres transversales existantes, et d’éviter de creuser des fondations plus profondes, tout en permettant le passage de nouvelles locomotives plus lourdes. Cette méthode comporte aussi l’avantage de réduire le temps des travaux et de permettre une reprise des activités après seulement une semaine. Les installations sont ensuite modernisées pour les prochaines 50 années à venir.
Conclusion
Il est parfois utile de prendre du recul afin de repenser les façons de faire en s’appuyant sur une équipe composée d’expertises diversifiées, capable de proposer des meilleures solutions innovantes. Les organisations sont de plus en plus conscientes des gains significatifs de refaire du neuf dans l’existant (ingénierie « Brownfield ») en récupérant certaines parties, au lieu de recommencer à neuf. Brown is the new Green™! De plus en plus d’ingénieurs se spécialisent dans les conceptions avec contraintes de l’environnement existant. En plus des avantages opérationnels et financiers, on peut également tirer des bénéfices relativement à la responsabilité sociétale (RSE).
Références :
- McGuirk, Marty (2002). Le guide du modéliste ferroviaire des terminaux d’entretien des locomotives (1ère éd.). Waukesha, WI : Livres de Kalmbach. p. 41. ISBN 0-89024-414-6– via Google Livres. Un levier a été installé aux deux extrémités du pont et la table a été déplacée à la main, une méthode communément appelée “Armstrong”.
- « Platine tournante ». American-Rails.com. Récupéré le 31 janvier 2021.
- AREMA, Manual for Railway Engineering,Volume 2, Chapitre 15, partie 8 – Miscellaneous.
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Plaque_tournante
Patrice Pagé détient un diplôme universitaire en génie mécanique, un DEC en technologie de génie civil et il a suivi une série de formations universitaires en structure. Il possède une grande expérience pratique dans les secteurs : manufacturier, industriel et équipementier. Il a également été enseignant au niveau collégial au département de métallurgie.
Chez Norda Stelo, il exerce en intégration et prolongation de la durée de vie utile d’équipements : de procédé, de mécanique, de levage, ainsi qu’en structure de bâtiment et d’équipement.