Willy Vogel AG, membre du Groupe SKF, propose des solutions de systèmes de lubrification de boudins de roues visant à réduire le frottement qui, dans les courbes, s’opère entre les boudins de roues et l’intérieur des rails.

L’industrie ferroviaireoccupe une place de plus en plus importante dans le monde. De nombreuses raisons expliquent ce phénomène, les enjeux environnementaux, la raréfaction de l’énergie et la congestion croissante des grandes métropoles. Le coût des infrastructures routières contribue également à une prise de conscience des possibilités offertes par les transports ferroviaires en matière de développement durable.

SKF propose une gamme complète de solutions destinées à l’industrie ferroviaire. Elles incluent des ensembles-roulements étanches, prélubrifiés et munis de capteurs, des ensembles pour essieux montés avec boîtes d’essieux et roulements, des roulements pour moteurs de traction, des systèmes de lubrification, des rotules et des centres de services pour roulements.

Pour le développement durable, la contribution de Vogel est une solution qui intègre des systèmes de lubrification des champignons de rails et boudins de roues pour véhicules ferroviaires. Le frottement dans la zone de contact entre les boudins et les rails entraîne une usure des roues et des rails. Les intervalles de maintenance des véhicules et de la voie dépendent de cette usure et influent énormément sur le coût du cycle de vie de ces deux éléments. Donc, d’importantes économies d’énergie peuvent être réalisées si l’on réduit ce frottement, qui doit être considéré dans son ensemble car il apparaît à chaque voyage. La diminution du bruit constitue une autre préoccupation environnementale. L’usure engendre souvent un crissement non tolérable, en particulier dans les zones résidentielles situées près de lignes de chemins de fer. En outre, le risque de déraillement augmente lorsque les boudins de roues ne sont pas lubrifiés.

Sur les locomotives, automotrices, trains de banlieue, métros et tramways, l’application sélective et précise de lubrifiant sur les faces des boudins de roues améliore la résistance au frottement des roues lubrifiées, mais également de toutes les roues suivantes.

Le lubrifiant, pulvérisé sur les boudins de roues du premier essieu, est transféré sur la face du rail permettant ainsi la lubrification des boudins de roues suivants. En conse bild uration optimale, un système de lubrification peut être efficace pour 250 essieux. Une lubrification appropriée de l’ensemble du réseau ferroviaire est assurée par de nombreuses automotrices équipées pour la lubrification des boudins de roues. Ceci permet d’offrir l’effet souhaité.

L’utilisation d’une lubrification peut permettre d’allonger considérablement la durée de service des essieux montés et des rails. On peut ainsi voir des essieux montés parcourir jusqu’à 500 000 km avant de devoir être reprofilés ou réusinés. Un système de lubrification de boudins de roues est souvent rentabilisé au bout d’un an seulement. Grâce à leur grande fiabilité associée à des avancées techniques significatives en matière de contrôle et de surveillance, les systèmes de lubrification de boudins de roues Vogel peuvent s’adapter à n’importe quel type de véhicule ferroviaire motorisé. Plusieurs modèles de systèmes de lubrification ont été développés pour des applications spécifiques.

Résumons les principaux bienfaits de cette lubrification :

• Diminution notable des immobilisations et amélioration de la fiabilité opérationnelle et de la disponibilité ;
• Diminution de l’usure, allongement significatif des intervalles entre deux opérations de remise en état ou de remplacement ;
• Sécurité accrue par la diminution du risque des déraillements dus, par exemple, à une roue qui « monte » sur le rail ;
• Diminution des émissions sonores ;
• Réduction de l’impact environnemental grâce à l’utilisation de graisses rapidement biodégradables ;
• Système de qualité éprouvée et attestée par exemple par la certification Q1 délivrée par Deutsche Bahn ;
• Contrôle des systèmes de lubrification de boudins de roues à l’aide de la technologie des capteurs de courbes.

Systèmes simple ligne
Système à simple ligne EasyRail
Dans un système à simple ligne, le lubrifiant est déjà dosé dans la pompe à piston. Il est transporté par air comprimé jusqu’aux buses via un distributeur. Il est ensuite pulvérisé sur le boudin de roue. Une seule conduite, transportant simultanément le lubrifiant et l’air comprimé, est par conséquent installée. Cette conse bild uration simple offre l’avantage d’un temps et de coûts d’installation réduits. Souvent, il est possible d’installer le système de lubrification de boudins de roues sur des véhicules au plancher surbaissé sans avoir à démonter le panneautage.

Le système EasyRail (se bild . 3) se compose d’une pompe à piston équipée d’un réservoir, d’un répartiteur de débit et de buses de pulvérisation chargées d’appliquer le lubrifiant sur le boudin de roue. Toutes les pièces mobiles ont été rassemblées dans l’unité formée par la pompe à piston et son réservoir. Les composants sont donc extrêmement accessibles et faciles à réparer ou remplacer. Ni le répartiteur de débit, ni les buses de pulvérisation ne présentent de pièces mobiles, réduisant largement le temps et les dépenses de maintenance. À l’intérieur du répartiteur de débit, le mélange air/lubrifiant est divisé en parts égales lorsque les conditions de débit qui règnent dans les tubulures de sortie sont similaires.

Système à simple ligne sans air
EasyRail City
Le système de lubrification EasyRail City (se bild . 4 et 5) est surtout utilisé sur les trains de banlieue et métros car leur alimentation en air est problématique. Le système fonctionne sans unité d’alimentation en air, grâce à des pompes électromagnétiques équipées d’une buse de pulvérisation intégrée pouvant être chauffée.

Le bloc pompe électromagnétique se remplit du lubrifiant (huile ou graisse) contenu dans un réservoir sur mesure. La buse de pulvérisation intégrée mesure la bonne quantité de lubrifiant à appliquer sur le boudin de roue. Cette solution est une alternative technique au graisseur fixe.

Les avantages offerts par les systèmes sans air à une seule ligne sont l’absence d’unité d’alimentation en air sous pression, une conse bild uration simplifiée, une conception compacte et une grande facilité d’installation.

Systèmes à double ligne
Système haute pression à double ligne SP8
Le système de lubrification de boudins de roues SP8 (se bild . 6 et 9) est un système haute pression à double ligne utilisé surtout sur les plus grosses locomotives. La distance maximale entre deux essieux montés est de 20 m et la longueur maximale séparant la pompe de la buse de pulvérisation est de 10 m. Les buses de pulvérisation appliquent le lubrifiant sur les boudins de roues de l’essieu avant et/ou sur les boudins de l’essieu avant d’un bogie. Le lubrifiant est transféré du boudin sur la face du rail et permet la réduction du frottement entre la face du rail et les boudins de roues suivants. La pompe achemine le lubrifiant jusqu’à la valve de contrôle. Celle-ci dirige le lubrifiant vers les buses de pulvérisation correspondant au premier essieu. Le lubrifiant est dosé au niveau des buses de pulvérisation (le volume est de l’ordre de 0,03 ou 0,05 cm³/pulvérisation) et pulvérisé sur les boudins de roues avec de l’air comprimé. La valeur de pression maximale du système est de 100 bars. Cette pression élevée garantit un bon fonctionnement y compris dans des environnements extrêmes caractérisés par exemple par de faibles températures (inférieures à -40°C). Le système peut être utilisé pour un fonctionnement bidirectionnel.

Système basse pression à double ligne SP9
Le système de lubrification de boudins de roues SP9 (se bild . 7) est utilisé surtout pour les unités multiples et les petites locomotives jusqu’à 5 m de distance entre le réservoir et la buse de pulvérisation. Les buses de pulvérisation appliquent le lubrifiant sur les boudins de l’essieu avant et/ou les boudins de l’essieu avant d’un bogie. Le lubrifiant est transféré du boudin sur la face du rail et permet de réduire également le frottement entre la face du rail et les boudins de roues suivants. L’alimentation en air comprimé pour le réservoir sous pression s’effectue au moment de la formation du véhicule ferroviaire. Le lubrifiant est amené aux buses de pulvérisation et reste constamment disponible sous la forme d’une colonne. Le dosage du lubrifiant a lieu dans les buses de pulvérisation. Ces dernières sont actionnées par air comprimé, lui-même contrôlé par le biais du bloc de valves. Le réservoir de graisse est dépressurisé lorsque le véhicule est mis à l’arrêt.

Les avantages offerts par les systèmes à double ligne sont une conception compacte, l’absence de pompe à graisse séparée, un système d’alimentation distinct, un dosage précis par les buses de pulvérisation et un système indépendant de la longueur du véhicule.

Système à double ligne avec alimentation en air comprimé Tram
Spécialement conçu pour les tramways, le système Tram (se bild . 8) est équipé de buses doubles pour chaque roue. Un compresseur embarqué sur mesure fournit l’air comprimé. Le compresseur peut fonctionner au courant alternatif (CA) ou continu (CC). Il est possible de combiner la lubrification des boudins de roues et celle des champignons de rails. La pompe à graisse pneumatique achemine le lubrifiant jusqu’au distributeur doseur et au bloc mélangeur où se trouvent les buses de pulvérisation.

Ce système de lubrification s’utilise sur les véhicules qui ne disposent pas d’une alimentation en air comprimé, de préférence des véhicules de transport en commun, ou lorsqu’une lubrification combinée des boudins de roues et champignons de rails est envisageable.

Les avantages offerts par cette solution incluent :

• Alimentation en air comprimé ;
• Polyvalence ;
• Dosage de quantités variables par les distributeurs à piston ;

Possibilité de lubrification combinée des boudins de roues et des champignons de rails réduisant ainsi les émissions sonores et les grincements.

Capteur de courbes CS200
Le frottement et l’usure étant amplifiés dans les courbes, Vogel a mis au point un système qui améliore la lubrification lorsqu’un train entre dans une courbe. Le capteur de courbes CS200, commun à tous les systèmes de lubrification des boudins, offre toute une gamme de fonctions et d’avantages pour les clients. Il permet de commander les systèmes de lubrification des boudins pour optimiser la quantité de lubrifiant pulvérisé. Deux buses de pulvérisation sont activées, la lubrification s’effectue en mode courbe, temps ou distance.

La lubrification se déclenche après réception d’un nombre prédéterminé d’impulsions. Dans le cas d’une lubrification en mode courbe, il est possible de spécifier si la lubrification doit s’effectuer des deux côtés ou seulement sur la courbe extérieure, selon le sens de la marche. Les courbes sont détectées par le biais d’un capteur intégré à sensibilité réglable.

Lubrifiants
La qualité du lubrifiant influe de manière décisive sur l’efficacité de la lubrification appliquée au niveau de l’interface roue-rail. Elle détermine le frottement, l’usure et le niveau sonore. Au cours de ces cinq dernières années, des essais ont été menés pour obtenir un lissé de surface optimal et une usure minimale par le biais de concentrations de plus en plus fortes d’additifs solides.

Indépendamment du fait qu’un certain degré d’usure du boudin de roue est nécessaire au bon fonctionnement de l’interface roue-rail (dans le cas contraire, une augmentation indésirable du diamètre du boudin de roue augmenterait le risque de déraillement), la présence de particules solides dans le lubrifiant n’est bénéfique que si elle n’entraîne pas d’obstruction susceptible de nuire à la lubrification des boudins de roues. Vogel propose une gamme complète de lubrifiants pour boudins adaptés à tous types d’applications.

Les systèmes de lubrification Vogel de boudins ont démontré d’excellentes performances à maintes reprises. Les grands constructeurs de matériel roulant ferroviaire Alstom, AnsaldoBreda, Bombardier, Siemens et Stadler, équipent leurs véhicules destinés aux principaux opérateurs ferroviaires avec ces systèmes.