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Fiche détaillée Thèses
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II (06/07/2010), Michel FOGLI (Dir.)
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Contribution à l'évolution des méthodologies de caractérisation et d'amélioration des voies ferrées
Noureddine Rhayma1

Le thème de recherche proposé s'inscrit dans une démarche de compréhension du comportement de la voie ballastée sous circulation commerciale. Les principaux objectifs de la thèse sont alors, d'une part la caractérisation des di fférents paramètres de la voie ainsi que leur variabilité et d'autre part la prédiction du comportement mécanique d'une voie ballastée par modélisation numérique a n d'optimiser les opérations de maintenance et de réduire les coûts d'entretien. Ce travail se base en premier lieu, sur une approche expérimentale de mesure des caractéristiques mécaniques et géométriques des composants de l'infrastructure de la voie. Un couplage du pénétromètre dynamique Panda et géoendoscope a permis de mesurer les épaisseurs ainsi que les modules des diff érentes couches de la voie et de fournir ainsi une base de données complète. Un traitement statistique des échantillons de mesures a permis de décrire l'incertitude qui entache ces caractéristiques de la voie. A fin d'en prendre en compte la variabilité dans le modèle EF, nous présentons la méthode de collocation stochastique destinée à l'analyse probabiliste d'un modèle dynamique représentant une section de voie ferrée. Cette méthode permet l'estimation des moments statistiques du processus de réponse ou de toute variable de contrôle liée à ce processus. Dans un second temps, nous avons mené une analyse paramétrique a n de quanti er de manière probabiliste l'apport des diverses opérations de maintenance : relevage de la voie, traitement de la sous-couche avec renouvellement du ballast et opération de traitement de la plate-forme par amélioration des conditions de drainage. Cette analyse a montré le grand apport des deux derniers types de traitement en termes de diminution de la dispersion de la réponse du modèle et surtout de réduction des risques de défaillance. L'apport des opérations d'amélioration des conditions de drainage reste cependant plus béné fique pour le comportement de la voie en terme de sécurité.
1 :  LAMI - Laboratoire de Mécanique et Ingénieries
voies ferrées – éléments finis stochastiques – méthode de collocation stochastique – fiabilité – maintenance.

Contribution to the development of methodologies for characterizing and improvement of railway tracks
The framework of the proposed research is the understanding of ballasted track behaviour in commercial trafi c. The main goals of this research are the characterization of di erent track parameters and their variability and also the prediction of mechanical behavior of the track using numerical modeling in order to optimize maintenance operations and reduce maintenance costs. This work is based primarily on experimental measurements of mechanical and geometrical parameters of the track infrastructure. A technic coupling dynamic penetrometer Panda to geoendoscopy was used to measure the thickness and the Young modulus of di erent track layers to provide a database. A statistical processing of measurement samples was conducted to describe the uncertainty of the track characteristics. To take into account this variability on the FE model, we present the stochastic collocation method allowing the probabilistic analysis of a dynamic model of a track section. This method provides estimation of statistical moments of the response process or any control variable related to this process. In a second step, we conducted a parametrical study to quantify probabilistic contribution of the various maintenance operations : raising of the track, subballast layer treatment and improving drainage conditions of the track platform. This analysis has shown the great contribution of the two latter types of operation in terms of reducing the model response dispersion and especially on the failure probability. The contribution of drainage operation improvement remains more bene cial for the behavior of the way in terms of safety.
railway tracks – stochastic finite elements – stochastic collocation – reliability – maintenance.

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