Pollution sur les rails et risques ferroviaires

Échantillon prélevé sur les voies à la suite d’un deshuntage

L’AEF à la recherche des causes de déshuntage et de pertes d’adhérence

Les conditions climatiques (dépôts de feuilles d’arbres ou de follicules de maïs en automne) voire des relargages accidentels des trains (huiles ou graisses) peuvent être à l’origine d’une pollution sur le rail et les roues, véritable menace pour la sécurité ferroviaire (perte d’adhérence, déshuntage du matériel ferroviaire…).

Bien que différentes réflexions sur le matériel ou l’infrastructure sont en cours de longue date pour pallier ces incidents, l’analyse « chimique » de cette pollution n’est que relativement récente et la compréhension des phénomènes de formation en jeu n’est encore que partielle ; une thèse, portée par SNCF Réseau vient d’être lancée sur ce sujet avec la participation de l’AEF.

Depuis quelques années, suite à des incidents ou de manière préventive, l’AEF a réalisé des essais de caractérisation des dépôts présents sur les rails ou sur les roues afin d’en déterminer la nature, et si possible l’origine. Un protocole de prélèvements des dépôts a été mis en place par celle-ci afin d’éviter toute contamination de ces derniers.

Concernant la partie analytique, les équipements présents à l’AEF permettent notamment de:

• Rechercher la présence de molécules organiques par spectrométrie Infra-rouge
• Déterminer la composition élémentaire globale par spectrométrie de fluorescence des rayons X
• Rechercher l’organisation cristalline des éléments minéraux présents par diffraction des rayons X
• Observer jusqu’à une échelle de quelques centaines de nanomètres la forme/structure des échantillons avec un microscope électronique à balayage et de déterminer localement la composition élémentaire par analyse EDX (analyse dispersive en énergie).

Il a ainsi été mis en évidence que les échantillons prélevés avaient souvent une base de carbone organique (plus ou moins marquée), d’origine végétale, avec la plupart du temps la présence d’éléments métalliques d’origine ferroviaire, liée à l’usure mécanique des différents matériaux, et également de silice, provenant du ballast ou de la projection de sable.

Il est également à noter que l’humidité  ambiante a un impact important sur le « comportement » de cette pollution. En effet, dans certaines circonstances, l’humidité va donner à cette pollution un caractère « glissant » pouvant être responsable de perte d’adhérence, alors que dans des conditions météorologiques plus « sèches », l’échantillon va se transformer et pouvoir acquérir un pouvoir isolant venant perturber le fonctionnement des circuits de voies avec des risques de deshuntage.

Certains cas, plus rares, ont également mis en avant la présence de dépôts d’huile ou de graisse (provenant des graisseurs de boudins par exemple).

     
Spectromètre à fluorescence X

Comparaison du spectre Infrarouge d’un échantillon avec celui de la cellulose