50 millions de feuilles tombent sur les voies ferrées chaque automne au Royaume-Uni, provoquant des retards pour les passagers ferroviaires pour un coût estimé à 345 millions de livres sterling. Crédit :Université de Sheffield
Des chercheurs de l'Université de Sheffield, en collaboration avec Icetech Technologies, ont utilisé de la neige carbonique pour développer une nouvelle solution au problème des feuilles sur la ligne, qui entraînent des retards, annulations et changements d'horaires pour les voyageurs ferroviaires.
Des millions d'arbres bordent le 20, 000 miles de voies ferrées au Royaume-Uni, jetant environ 50 millions de feuilles sur les pistes chaque automne. Au fur et à mesure que les feuilles tombent sur les rails, ils sont compactés sous le poids des trains en un lisse, couche glissante adhérant aux voies et faisant perdre l'adhérence des trains - l'équivalent ferroviaire de la glace noire sur les routes.
Pour compenser ces conditions, les trains peuvent circuler à des vitesses plus lentes, les conducteurs freinant plus tôt à l'approche des gares et des signaux et accélérant plus doucement pour éviter le patinage des roues. Les systèmes de signalisation peuvent également être affectés, car les courants électriques utilisés dans les voies pour détecter les trains sont souvent affectés par la contamination des feuilles, amenant les compagnies ferroviaires à laisser des intervalles plus longs entre les trains pour des raisons de sécurité, ce qui aggrave les retards et les perturbations.
Bien que tout cela soit dans l'intérêt de la sécurité des voyageurs ferroviaires, cela entraîne une augmentation des temps de trajet, retards, annulations et horaires réduits. Selon le Conseil de la sécurité et des normes ferroviaires, On estime que les problèmes liés à l'automne coûtent à l'industrie ferroviaire environ 345 millions de livres sterling par an et causent d'énormes inconvénients aux 1,7 milliard de personnes qui voyagent en train.
La nouvelle méthode utilise des granules de glace carbonique pour faire sauter le champignon du rail. Ils sont soufflés au champignon du rail dans un flux d'air supersonique, qui gèle les feuilles et les rend cassantes. Les pastilles se transforment ensuite en gaz, augmenter le volume et faire sauter les feuilles de la ligne. Crédit :Université de Sheffield
Professeur Roger Lewis, du Département de génie mécanique de l'Université, dirige la recherche et a expliqué :« La distance d'arrêt d'un train est principalement déterminée par le frottement entre la roue et le rail lui-même (appelé adhérence). Là où il faut une plus longue distance pour qu'un train s'arrête à grande vitesse, les problèmes sont associés à une faible adhérence.
« La solution que nous avons développée est une technologie entièrement durable, en utilisant le sous-produit CO₂ d'autres procédés industriels. Il offrira un freinage et une traction plus prévisibles que la technologie actuelle, et contribuera à améliorer les performances des trains, réduire les délais, augmenter la satisfaction des passagers et soutenir l'utilisation de nouvelles technologies pour permettre une meilleure utilisation du réseau des chemins de fer du Royaume-Uni."
La solution actuelle pour lutter contre la faible adhérence sur rail consiste à appliquer du sable directement dans le contact entre la roue et le rail à partir d'un système embarqué. Ceci est appliqué automatiquement lorsque le conducteur sélectionne le «freinage d'urgence» ou lorsque les conducteurs subissent une perte d'adhérence.
Des processus de nettoyage des voies sont également en place pendant la saison d'automne pour dégager des sections de voie ferrée, à l'aide de jets d'eau à haute pression et un gel contenant un mélange de sable et de grains d'acier est déposé sur le dessus du rail après nettoyage.
Les ingénieurs de l'Université de Sheffield ont découvert que, contrairement aux méthodes actuelles, qui applique du sable directement sur le rail, la nouvelle solution ne laisse aucun résidu sur la ligne, ce qui signifie qu'il n'y a aucun dommage au rail ou aux roues des trains. Crédit :Université de Sheffield
La nouvelle recherche, qui a été développé et testé à l'Université de Sheffield, vise à développer une nouvelle technologie embarquée qui assistera les trains au freinage, ainsi que de fournir un système de nettoyage de rail séparé.
En utilisant une solution cryogénique - ou de la glace sèche comme on l'appelle plus communément - cette approche permettra de surmonter les problèmes liés à l'application du sable car il n'y a pas de résidu, ce qui signifie que les particules n'endommagent pas la roue ou le rail. Pour le nettoyage notamment, l'utilisation de glace carbonique annulera également les problèmes de capacité des trains, car de grands réservoirs d'eau ne seraient pas nécessaires pour le nettoyage. Cela signifie que des tronçons de voie plus longs peuvent être nettoyés par l'approche de glace sèche et que le système pourrait même être intégré aux trains de voyageurs, ce qui en fait une option plus efficace.
Dans le cadre du projet, la neige carbonique a été testée pour une utilisation comme agent de nettoyage des têtes de rail à l'automne 2018 sur une ligne de fret à faible trafic, et est testé à l'automne 2019 sur une sélection de sites à travers le Royaume-Uni. Network Rail souhaite voir les résultats de l'essai.
Le projet a été soutenu par Arriva Rail North, qui ont fourni une subvention de leur Fonds d'innovation. Cela a donné le coup d'envoi aux essais sur piste à l'automne 2018 et l'opérateur ferroviaire a promu le projet au sein de l'industrie ferroviaire au sens large. Le résultat a été un soutien financier supplémentaire qui a permis d'effectuer d'autres essais sur un certain nombre de lignes de passagers au cours de l'automne 2019.
Il a également reçu l'intérêt de Supertram à Sheffield.
