Remplissage manuel d’un réservoir de sable sur le matériel roulant

Présente à l’état naturel dans de nombreuses roches (grès, granit, sables,…), la silice cristalline peut être émise sous forme de poussières lors de nombreuses activités : renouvellement des voies et ballast, activités de sablage, maintenance des wagons utilisés en carrière, …

Au sein de la SNCF, 1554 agents (7,9% du personnel) étaient ainsi exposés aux poussières de silice en 2007, dont 1106 (soit 71,2%) pendant plus de 5 ans. Il s’agit notamment des agents d’entretien de la voie et des opérateurs de maintenance.

LE CAS DES SABLIERES

Le matériel roulant est soumis à diverses contraintes lors des circulations et à l’automne, la situation se complique lorsque les feuilles mortes et le temps humide diminuent l’adhérence roue-rail.

Pour remédier à ce problème, le matériel roulant est doté d’un dispositif destiné à augmenter l’adhérence roue-rail, la sablière. En effet, l’ajout de sable entre la roue et le rail permet de faciliter le démarrage d’un train en augmentant le coefficient de frottements et donc l’adhérence.

Cela est surtout utile lorsque le profil de voie est difficile ou lorsque le rail est glissant (feuilles mortes, pluie, verglas, neige). Depuis la cabine, le mécanicien déclenche l’ouverture du réservoir et le sable descend jusqu’à la zone de contact entre le rail et la roue par gravité dans la descente de sablière.

Le sable utilisé dans les sablières est traité thermiquement à haute température pour être le moins humide possible et donc plus efficace. De ce fait, il n’est plus composé de silice amorphe (comme le sable des plages) mais de silice cristalline. Classée en catégorie 1 (cancérogène certain pour l’Homme) par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) depuis 1997, elle n’est cependant pas classée par l’UE mais dispose d’un statut particulier dans le Code du travail.

Cette substance comprend trois variétés : le quartz, la tridymite et la cristobalite disposant chacune d’une valeur limite d’exposition professionnelle réglementaire (VLEP). Le diamètre des poussières émises est inférieur à 5 µm (poussières dites « alvéolaires » possédant également une VLEP).

L’Agence d’Essai Ferroviaire (AEF), organisme accrédité pour les prélèvements de ce type de poussières, travaille sur ce sujet depuis de nombreuses années, notamment pour mesurer l’exposition aux poussières de silice cristalline émises lors du remplissage des sablières. Les résultats obtenus montrent une grande variabilité des concentrations de poussières dans l’air en fonction de plusieurs paramètres :

• Conditions environnementales : abattage des poussières en cas de pluie, vent soufflant la poussière émise vers les voies respiratoires de l’agent…
• Système de distribution : centrale de distribution avec pistolet muni ou non d’une aspiration localisée, utilisation de sacs de sable (remplissage à l’épaule), réservoir situé sur un véhicule léger…
• Configuration et positionnement de la trappe de remplissage sur le matériel roulant : trappe en hauteur, système présentant un coude entrainant un reflux du sable vers l’extérieur…

Au-delà du port de l’EPI respiratoire (filtration P3) et parce qu’il est malaisé d’agir sur les conditions environnementales ainsi que les types de matériel roulant ferroviaire, il est recommandé de réduire les expositions des agents par une réflexion dès la conception des systèmes de distribution de sable. Cela passe notamment par l’intégration d’un système de captage à la source des poussières ou un capotage universel s’adaptant aux différents types de matériel roulant ferroviaire. L’efficacité des systèmes dans la prévention des expositions est par la suite vérifiée par le biais de mesures au poste de travail.

Cette substance comprend trois variétés : le quartz, la tridymite et la cristobalite disposant chacune d’une valeur limite d’exposition professionnelle réglementaire (VLEP). Le diamètre des poussières émises est inférieur à 5 µm (poussières dites « alvéolaires » possédant également une VLEP).

L’Agence d’Essai Ferroviaire (AEF), organisme accrédité pour les prélèvements de ce type de poussières, travaille sur ce sujet depuis de nombreuses années, notamment pour mesurer l’exposition aux poussières de silice cristalline émises lors du remplissage des sablières. Les résultats obtenus montrent une grande variabilité des concentrations de poussières dans l’air en fonction de plusieurs paramètres :

• Conditions environnementales : abattage des poussières en cas de pluie, vent soufflant la poussière émise vers les voies respiratoires de l’agent…
• Système de distribution : centrale de distribution avec pistolet muni ou non d’une aspiration localisée, utilisation de sacs de sable (remplissage à l’épaule), réservoir situé sur un véhicule léger…
• Configuration et positionnement de la trappe de remplissage sur le matériel roulant : trappe en hauteur, système présentant un coude entrainant un reflux du sable vers l’extérieur…

Au-delà du port de l’EPI respiratoire (filtration P3) et parce qu’il est malaisé d’agir sur les conditions environnementales ainsi que les types de matériel roulant ferroviaire, il est recommandé de réduire les expositions des agents par une réflexion dès la conception des systèmes de distribution de sable. Cela passe notamment par l’intégration d’un système de captage à la source des poussières ou un capotage universel s’adaptant aux différents types de matériel roulant ferroviaire. L’efficacité des systèmes dans la prévention des expositions est par la suite vérifiée par le biais de mesures au poste de travail.

Nuage de silice durant un remplissage de réservoir à sablière sur un matériel roulant

Une campagne d’essai sur une flotte de TGV pour assurer la qualité microbiologique de l’eau

La qualité microbiologique pourquoi faire ?

L’ensemble de la flotte TGV est équipé de sanitaires disposant de lave-main distribuant de l’eau. Cette eau sert notamment aux lavages des mains des passagers. En exploitation commerciale, La maîtrise de la qualité microbiologique de l’eau distribuée par ces lave-mains est un impératif vis à vis de nos clients. En vue de répondre à cette exigence, un système HACCP a été déployé pour établir un premier schéma opérationnel de maîtrise de la qualité de l’eau embarquée depuis les opérations de remplissage réalisées sur les établissements de maintenance jusqu’à la mise en œuvre de contrôles sanitaires embarqués réguliers.

En vue de prévenir les risques de contamination accidentelle, des solutions de traitement embarqué (ultrafiltration et UV) ont fait l’objet de tests en laboratoire. Suite à ces premières expérimentations, l’ultrafiltration a été retenue pour la mise en œuvre d’un essai en exploitation commerciale.

Comment procéder ?

Un projet de recherche a été lancé par le CIM (financé par Voyages) pour suivre en service commercial des solutions de sécurisation de distribution de l’eau embarquée. L’ingénierie sanitaire de Périgueux a réalisé les modifications sur le matériel et l’AEF a assuré le suivi des prélèvements et analyses. Les cartouches d’ultrafiltration ont été installées en amont de 4 robinets de distribution d’un TGV 2N2. Les autres robinets des lave-mains sont restés en configuration d’origine et ont constitué les robinets témoins. Sur les voitures équipées, différents points de prélèvements ont été sélectionnés afin de suivre l’évolution de la qualité microbiologique de l’eau à différent point du circuit d’eau et d’évaluer l’intérêt d’utilisation d’ultrafiltration pendant l’exploitation commerciale :

• En sortie de robinet de lave-main équipé de cartouche d’ultrafiltration ;
• En sortie de lave-main non équipé;
• En sortie directe de cartouche d’ultrafiltration (c’est-à-dire entre la cartouche et le point de distribution final) ;
• Dans les réservoirs d’alimentation en eau.

Les paramètres microbiologiques (bactéries) suivis au cours de l’étude sont ceux en vigueur en France : Escherichia Coli, Coliformes Totaux, Entérocoques, Pseudomonas Aeruginosa et Germes revivifiables à 22°C et 36°C.

La figure 1 présente à titre indicatif la disposition des points de prélèvements.

Les résultats ?

Au cours de la campagne d’essais, 254 prélèvements ont été effectués entre mars 2017 et avril 2018.

Le traitement par les cartouches d’ultrafiltration s’est avéré très efficace pour l’ensemble des paramètres. A l’exception des coliformes totaux, absents de tous les prélèvements, elles ont en effet permis d’abattre la grande majorité de la pollution microbienne présente dans les réservoirs.

Cependant, des concentrations  plus importantes de Pseudomonas aeruginosa, potentiellement pathogènes pour les personnes immunodéprimées, et de germes revivifiables à 22°C et 36°, non pathogènes mais indicateur possible d’une contamination bactériologique, ont été mesurées en sortie des robinets des lave-mains.  L’utilisation de mousseurs spécifiques a alors permis une bonne réduction des Pseudomonas aeruginosa en sortie de robinet mais a montré une efficacité moindre pour les germes.

Ces résultats démontrent que la pollution bactérienne ne provient pas des réservoirs mais d’une rétro-contamination des robinets, suite à l’utilisation de ceux-ci par les passagers.

Pour la suite…

Dans les prochains mois, la phase d’expérimentation va être poursuivie afin de juger de l’efficacité des cartouches dans le temps. De plus, une étude est conduite en parallèle avec un partenaire scientifique afin d’approfondir les connaissances sur le rôle des mousseurs dans les valeurs de certains dénombrements retrouvés en distribution.

A terme, ces essais permettront d’optimiser les opérations de maintenance dédiées « potabilité » et de garantir un niveau de confort et de sécurité important pour nos voyageurs.

Comment prédire une usure organe de la chaîne cinématique TGV ?

Les huiles extrêmes pressions mises en œuvre dans les transmissions et ponts moteurs TGV peuvent se dégrader au cours du temps pouvant engendrer une usure organe.

Cette dégradation se traduit par une augmentation de la teneur en fer et en cuivre dans l’huile, ces éléments étant alors des marqueurs d’une éventuelle usure. Il est donc primordial de suivre cette évolution afin de s’assurer du bon fonctionnement des transmissions et ponts moteurs au court du temps. C’est pourquoi l’AEF a développé une méthode pour instaurer une maintenance prédictive sur ces organes utilisable dans les technicentres.

Tous les 111 jours pour les transmissions et 222 jours pour les ponts moteurs, des prélèvements d’huiles et des analyses au spectromètre à fluorescence X sont effectués par les technicentres TGV.

De ce fait, tous les technicentres de maintenance TGV nationaux (Le Landy, Technicentre Atlantique, Technicentre Sud Est Européen, Technicentre Est Européen, Technicentre Lyon Gerland) et internationaux (Forest pour Thalys et Temple Mills pour Eurostar) sont pourvus d’un spectromètre à Fluorescence X leur permettant de déterminer la teneur en métaux d’usure.

Les appareils sont du même type et du même fournisseur pour tous les technicentres et les procédures de maintenance mises en place par l’AEF sont identiques. Les contrôles hebdomadaires doivent être réalisés avec la même huile (fabriquée par l’AEF) permettant ainsi le même stade de conformité. L’AEF suit la concordance de chaque appareil à l’aide d’une carte de contrôle et détermine l’incertitude de mesure propre à chaque technicentre. Cette maîtrise des appareils permet d’assurer la fiabilité des résultats obtenus, d’optimiser les critères de maintenance (teneurs maximales acceptées) et de comparer les valeurs obtenues dans les différents technicentres.

Le suivi des huiles de transmission a permis de mettre en place une maintenance prédictive ce qui signifie identifier les organes présentant des usures avant défaillance en ligne et éviter ainsi les incidents et immobilisation du matériel roulant.

L’AEF étant garante de cette méthode, l’Ingénieur Composant Clé « transmission » à Hellemmes souhaite maintenant le développement de nouvelles méthodes pour affiner le diagnostic des organes et adapter les préconisations de maintenance dans le cadre des actions d’amélioration de la performance de la chaine cinématique.

Cette expertise est recherchée par d’autres exploitants ferroviaires comme par exemple la maintenance des TGV au Maroc.

Spectromètre à fluorescence X

Gaine de prélèvements et d’analyse

Des garnitures de freinage testées pour réduire la pollution dans l’environnement ferroviaire

La connaissance de la pollution de l’air dans les enceintes ferroviaires souterraines (EFS) est aujourd’hui un enjeu majeur pour pouvoir la réduire. En effet, dans ces espaces, il existe une pollution spécifique liée à l’exploitation du matériel roulant qui génère des particules fines, et le confinement tlimite fortement l’évacuation de celle-ci.

La concentration de ces particules fines est régulièrement mesurée par l’AEF, notamment sur les quais. Les résultats mettent en évidence des niveaux de poussière qui sont, jusqu’à 50%, composées d’éléments métalliques issus de l’usure des matériaux ferroviaires (systèmes de freinage, roue, rail, caténaire, …)

Les sources sont aujourd’hui connues mais il est nécessaire de préciser l’impact sanitaire de ces poussières et de diminuer les niveaux de concentration.

Différentes pistes de recherche sont étudiées pour atteindre cet objectif; le freinage étant la principale source d’émission, l’AEF a développé avec la collaboration du CIM (Centre d’Ingénierie du Matériel) un essai permettant de quantifier et d’analyser les pollutions émises par les systèmes de freinage (disques/garnitures ou semelles/roues).

Ces systèmes sont testés lors de parcours simulés (cycles de freinage réels ou programmes spécifiques) sur un banc de freinage sur le site de l’AEF.

L’installation permet de contrôler les différents critères impactant le freinage (forces, vitesses, masses en jeu, températures, …).

Banc de freinage de l’AEF

Le système aéraulique mis en place sur ce banc permet de capter les poussières émises par les freinages et de les conduire à travers une gaine dans laquelle sont effectués les différents prélèvements et analyses.

Le matériel mis en place permet plus précisément de :

• Prélever la pollution particulaire et gazeuse émise et d’en analyser la composition (éléments métalliques, composés organiques volatils, …) par différentes techniques analytiques ;
• Suivre en temps réel l’émission de particules en fonction des différents paramètres de freinage ;
• Préciser la taille des particules émises : de quelques nanomètres à plusieurs dizaines de microns (les plus petites peuvent atteindre les alvéoles pulmonaires et ont donc un impact sanitaire potentiellement plus fort).

Évolution de la concentration en particules lors d’un parcours simulé avec freinages

Au-delà de ces travaux sur la qualité de l’air dans les EFS, d’autres pistes peuvent permettre de fixer des critères sur le choix des systèmes de freinage, voir en spécifier de nouvelles caractéristiques à plus long terme.

Cet essai peut également être réalisé pour préciser l’impact des caractéristiques du freinage (succession, force, …)  à appliquer pour émettre moins de polluants.

Les données peuvent ensuite servir de terme source pour le développement de modèles numériques de simulation de la dispersion des particules.