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M 10 M 100 M 1000 la passion du rail Les véhicules d’auscultation

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M 10M 100M 1000

la passion du rail

Les véhiculesd’auscultation

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M 10M 100M 1000

PV 6

M 1200

MA 18

32 MATISA Matériel Industriel S.A.

Les véhicules d’auscultation

IntroductionA ce jour, MATISA a livré dans le monde entier

plus de 200 véhicules et/ou systèmes embarqués

d’auscultation et d’enregistrement de la voie de

différents types et pour des vitesses d’auscultation

allant jusqu’à 250 km/h. L’essence du savoir-faire et

de l’expérience accumulés par MATISA se retrouve

notamment dans la gamme actuelle de véhicules qui

se décline en 3 familles :

TT M 10 pour une auscultation simple et efficace

TT M 100 pour une auscultation confortable sur une

base robuste

TT M 1000 pour une auscultation totale à grande

vitesse

Ces différents véhicules peuvent être équipés d’un

ou plusieurs systèmes de mesure pour inspecter

autant de paramètres de l’infrastructure ferroviaire.

Le savoir-faire MATISA en termes de technologies

de mesure est présenté en seconde partie de

cette brochure. Les auscultations principales sont

généralement dédiées à la géométrie de la voie

(modèles S et O) ou aux défauts internes des

rails (modèles US). Les besoins complémentaires

spécifiques sont traités dans le cadre du réseau de

partenaires de MATISA.

Les véhicules d’auscultation MATISA sont flexibles

et s’adaptent aux particularités de chaque client.

Ils sont conçus selon les normes européennes et

les recommandations UIC en vigueur, sur la base de

procédures de qualité certifiées selon ISO 9001.

Historique et perspectivesLes premiers véhicules d’auscultation MATISA ont

été livrés dans les années 1950, par la reprise des

technologies « MAUZIN ». Il s’agissait alors de petites

draisines permettant des auscultations locales

efficaces qui complétaient remarquablement bien les

grandes voitures des réseaux nationaux développées

par ces derniers ou suffisaient à des réseaux plus

modestes. Plus tard, MATISA reprit la technologie

« AMSLER » et livra aussi de plus grands véhicules,

automoteurs ou remorqués, toujours plus complexes

et plus spécifiquement adaptés, notamment en

termes d’équipements de circulation.

Ces 2 familles de véhicules ont permis à MATISA de

répondre à tous les besoins de ses clients. A l’aube

du 3ème millénaire, la famille de grands véhicules

est dorénavant scindée en M 100 et M 1000 en

adéquation à l’évolution récente du chemin de fer qui

différencie de plus en plus les lignes et/ou réseaux

en termes de vitesse d’auscultation. Les M 1000

couvrent ainsi les besoins spécifiques des réseaux

au trafic dense et grande vitesse grâce à leur

construction, semblable aux véhicules ferroviaires

actuels de type « passager ».

Du point de vue des technologies de mesure,

MATISA propose dorénavant des systèmes optiques

pour l’auscultation de la géométrie des voies et de la

profilométrie des rails, en alternative aux capteurs

mécaniques traditionnels.

De plus, MATISA a récemment intégré l’auscultation

des défauts internes des rails par ultrasons à sa

gamme de systèmes d’auscultation. D’ores et déjà,

ces évolutions permettent à MATISA d’offrir encore

plus de flexibilité et de qualité dans ses produits

d’auscultation, garants de la gestion optimale des

réseaux ferroviaires en termes de sécurité et de

maintenance.

Pour l’optimisation de la gestion des réseaux

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M 10 O

M 10 E

M 10

M 10 R

M 10 E

54 MATISA Matériel Industriel S.A.

La gamme M 10 est prévue pour l’auscultation pragmatique et fiable

jusqu’à 80 km/h de tout réseau de taille relativement

modeste, quel qu’en soient l’écartement, le gabarit

de circulation ou les conditions climatiques. Les

différents modèles sont tous des véhicules robustes

sur essieux et les modèles automoteurs sont équipés

d’un entraînement hydrostatique sur la base d’un

moteur DIESEL. Ils permettent de répondre à tous

les budgets sans compromis sur la qualité des

auscultations. Le châssis très rigide sert de référence

pour la mesure de la géométrie de la voie. D’autres

systèmes de mesure peuvent être installés en

complément.

Options M 10 Les véhicules automoteurs de la gamme M 10 sont

très flexibles et s’adaptent facilement aux aspects

particuliers des réseaux pour lesquels ils sont

destinés. Mis à part les systèmes et technologies

de mesure présentés plus loin, les M 10 peuvent

notamment être équipés des options suivantes :

TT Kit pour écartement différent

TT Système d’entraînement de secours

TT Commande de traction déportée

TT Asservissement de la traction par consigne de

vitesse

TT Refroidissement des gaz d’échappement

TT Système de levage pour transport sur remorque

routière

TT Système de ré-enraillement

M 10 E : ce petit véhicule automoteur est prévu pour

des auscultations indépendantes et économiques

de durée limitée. Le poste de conduite unique est

surélevé pour assurer une bonne visibilité ainsi que

le confort du mécanicien. La cabine peut accueillir

jusqu’à 2 postes de travail pour l’auscultation.

M 10 S/O/US : disposant de 2 cabines reliées par

un passage dans le compartiment énergie caréné,

ce véhicule automoteur permet l’installation d’un

nombre plus important de systèmes de mesure et/

ou d’équipements d’aménagement intérieur tels que

des toilettes. Il offre ainsi un confort accru adapté à

des auscultations de durée plus longue.

M 10 R : cette remorque de mesure est conçue pour

une auscultation avantageuse de réseaux disposant

de moyens de traction alternatifs. L’électronique

de mesure embarquée permet de réaliser des

auscultations automatiques. Sinon, l’interface

utilisateur est déportée sur un PC portable à installer

dans le véhicule adjacent.

Système de ré-enraillement

M 10 S

Polyvalence en toute simplicité

Système de levage pour transport sur remorque routière

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M 100

M 100

M 100 R

M 100

76 MATISA Matériel Industriel S.A.

M 100

M 100 R : cette voiture de mesure remorquable

est conçue pour une auscultation avantageuse de

réseaux disposant de moyens de traction alternatifs.

Elle est de préférence électriquement autosuffisante

et l’espace dégagé par l’absence de motorisation

permet d’envisager de nombreux aménagements

intérieurs.

M 100 S/O/US : ce véhicule automoteur dispose

d’une grande cabine principale et d’une cabine de

conduite, reliées par un passage dans le compartiment

énergie caréné. L’aménagement intérieur est fonction

des besoins spécifiques.

M 100 R

Exemple d’aménagement intérieur M 100 S/O/US

La gamme M 100 est prévue pour l’auscultation fiable et flexible jusqu’à

100 km/h de différents paramètres de l’infrastructure

ferroviaire de tout grand réseau, quel qu’en soient

l’écartement, le gabarit de circulation ou les conditions

climatiques. Les M 100 sont des véhicules robustes

sur bogies et les modèles automoteurs sont équipés

d’un entraînement de type hydrostatique sur la base

d’un moteur DIESEL. Le châssis très rigide sert de

référence pour la mesure de la géométrie de la voie.

La cabine peut accueillir plusieurs postes de travail

et/ou d’équipements d’aménagement intérieur tels

que toilettes, cuisine, espace social ou chambres à

coucher.

Fiabilité et flexibilité

M 100

M 100

Les moteurs CATERPILLAR® animant

ces machines répondent aux dernières directives

concernant les émissions de gaz et de particules

polluantes, ils sont particulièrement économiques à

l’utilisation et à l’entretien. Le réseau de service est

en outre très performant.

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M 1200 USM 1000

M 1000

98 MATISA Matériel Industriel S.A.

La gamme M 1000 est prévue pour une auscultation multiple de

nombreux paramètres de l’infrastructure ferroviaire,

pour toute vitesse égale ou supérieure à 120 km/h.

Elle est particulièrement bien adaptée aux besoins de

grands réseaux ayant un trafic dense et/ou grande

vitesse. Sa conception se rapproche beaucoup de

véhicules ferroviaires actuels de type « passager »,

allant parfois jusqu’à l’intégration d’équipements de

mesure sur tout ou partie d’un véhicule existant.

Les M 1000 sont automoteurs, équipés d’un ou

plusieurs entraînements, de préférence de type

hydrodynamique sur la base d’un moteur DIESEL.

La structure très rigide sert de référence pour

la mesure de la géométrie de la voie. La cabine

peut accueillir plusieurs postes de travail et/ou

d’équipements d’aménagement intérieur tels que

toilettes, cuisine, espace social ou chambres à

coucher. Selon les spécificités de chaque projet,

un M 1000 peut évoluer en une rame automotrice

composée d’une ou plusieurs voitures d’auscultation.

M 1200 US : véhicule de détection des défauts

internes des rails par auscultation ultrasonique

M 1200 US

Bogie «passager»

Exemple d’aménagement intérieur M 1200

Auscultation sur mesure

M 1000

Structure autoporteuse

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ba

axbxxF

+⋅+⋅

−= 312

x1

a b

x2

F

x3

1110 MATISA Matériel Industriel S.A.

Les systèmes d’auscultation de la géométrie de

la voie MATISA utilisent généralement le principe

éprouvé de la mesure à 3 points

couplée à un système inertiel,

sur la base de capteurs optiques

ou mécaniques, en harmonie avec la série de

normes européennes EN 13848. Les longueurs de

Géométrie de la voie

base de mesure varient de cas en cas en fonction

des configurations et des domaines de longueurs

d’onde d’intérêt. Les paramètres sont

généralement échantillonnés en fonction

de la distance parcourue (pk voie) et

comprennent systématiquement :

Capteurs mécaniquesLes capteurs mécaniques MATISA se basent sur des

galets simulant le passage de roues ferroviaires et

palpés contre les rails de manière pneumatique. Des

contre-palpeurs assurent le passage fluide de tous

les types de branchements.

Analyse des donnéesL’analyseur de la géométrie de la voie AV 530 permet

d’évaluer la qualité de la géométrie de la voie en

temps réel, à bord du véhicule d’auscultation.

Concepts et technologies d’auscultation

TT L’écartement

TT Le dévers

TT Le gauche

TT Le nivellement longitudinal de chaque rail

TT L’alignement de chaque rail

Peuvent notamment s’y ajouter :

TT La courbure

TT La rampe

TT Les coordonnées GPS

TT Tout type d’information par interfaçage avec

d’autres systèmes de mesure, de localisation ou

autre

Capteur optiqueLe capteur optique est basé sur la projection d’un

LASER pulsé sur le rail permettant d’en acquérir

le profil à haute fréquence par triangulation

et de déterminer notamment les coordonnées

des points utiles au calcul des paramètres de la

géométrie de la voie.

Différents algorithmes d’analyse fournissent une

aide à la décision en matière de :

TT Contrôle de la sécurité et du confort de marche

TT Planification, surveillance et réception de travaux

d’entretien

TT Optimisation des ressources pour l’entretien d’un

réseau

L’analyseur de la géométrie de la voie AV 530

calcule notamment une note de qualité par tronçon

de voie et identifie les défauts isolés en termes de

dépassements de limites de tolérance choisies par

l’opérateur.

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1312 MATISA Matériel Industriel S.A.

Autres paramètres de l’infrastructure ferroviaire

Concepts et technologies d’auscultation

Défauts internes des railsLes systèmes de détection des défauts internes

des rails se basent généralement sur la technologie

ultrasonique, automatisée au maximum dans

ce cas afin de faciliter le travail de l’opérateur.

La technologie utilisée se compose d’un chariot

d’auscultation spécialement conçu pour guider

précisément les sondes ultrasoniques sur le rail,

grâce à son comportement dynamique très stable

Profilométrie des railsLe profil transversal du rail est déterminé sur la

base de deux capteurs optiques MATISA mesurant

chacun un côté de profil de rail. Ces profils sont alors

superposés pour former une mesure complète de

profil de rail. Différentes fonctionnalités d’auscultation

peuvent être implémentées, telles que :

TT Identification du modèle de rail par rapport à des

profils théoriques

TT Mesure de l’inclinaison

TT Mesure de l’usure horizontale, verticale, à 45°, etc.

En complément aux technologies citées

précédemment et intégralement maîtrisées par

MATISA, des systèmes d’auscultation de paramètres

supplémentaires de l’infrastructure ferroviaire

peuvent être intégrés sur les véhicules d’auscultation

MATISA. Il s’agit notamment de systèmes dédiés aux

aspects suivants:

TT Auscultation de l’infrastructure liée au fil caténaire

TT Position du fil caténaire

TT Usure du fil caténaire

TT Position des mâts, pôles et autres composants

TT Auscultation vidéo de l’armement

TT Présence, état et type d’attache

TT Surface des traverses (détection de fissures)

TT Surface des rails

TT Auscultation du gabarit par scanner LASER

TT Contrôle du gabarit de circulation

TT Position de la voie adjacente

TT Profilométrie du ballast

TT Auscultation des quais

TT Auscultation des joints de dilatation

TT Auscultation des accélérations de boîte d’essieux

TT Etc.

pour des vitesses allant jusqu’à 80 km/h.

En fonction des besoins, différentes sondes sont

installées de manière très modulaire, chacune avec

son traitement de données particulier permettant la

reconnaissance en temps réel d’échos ultrasoniques

spécifiques à certains défauts dans les rails, en accord

avec les fiches UIC et les normes européennes. De

plus, la technologie MATISA est munie d’un système

expert qui associe les informations en provenance des

différents canaux d’auscultation et des échantillons

successifs de manière à déterminer en temps réel la

présence et les caractéristiques de défauts internes.

Ainsi, les systèmes de détection des défauts internes

des rails MATISA répondent aux exigences les plus

sévères et sont à la fois simples d’utilisation et

fiables.

Le profil longitudinal du rail est déterminé, en

fonction des longueurs d’onde d’intérêt, sur la

base d’un capteur optique MATISA ou d’un groupe

de capteurs LASER ponctuels utilisant le principe

de mesure à 3 points. Différentes fonctionnalités

d’auscultation peuvent être implémentées,

notamment sur la base d’algorithmes respectant EN

13231-3 tels que :

TT Calculs des valeurs crête à crête par section de

voie et par domaine de longueur d’onde

TT Dénombrement de valeurs isolées hors tolérance

par section de voie

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1514 MATISA Matériel Industriel S.A.

Désignation M 10 R M 10 E M 10 O/S/US M 100 R M 100 O/S/US M 1000

Trains de roulement 2 essieux 2 essieux 2 essieux 2 bogies MATISA 2 bogies MATISA 2 bogies «passager»

Essieux entraînés 0 •=1x=2

•=1x=2 0 •=2

x=3/4•=2

x=3/4

Type d’entraînement − Hydrostatique Hydrostatique Hydrostatique Hydrostatique Hydrodynamique

Vitesse max. 80 km/h 80 km/h 80 km/h 100 km/h 100 km/h 120 km/h

Gabarit W6 – UIC 505 W6 – UIC 505 W6 – UIC 505 W6 – UIC 505 W6 – UIC 505 UIC 505

Longueur ~12’000 mm ~12’000 mm ~12’000 mm 16’000-19’500 mm 16’000-19’500 mm 16’000-26’000 mm

Ecartement 914-1’668 mm 914-1’668 mm 914-1’668 mm 1’000-1’668 mm 1’000-1’668 mm 1’000-1’668 mm

Poids ~12 t ~20 t ~25 t ~50 t ~60 t ≥65 t

Empattement 6,55 m 6,55 m 6,55 m 10-12 m 10-12 m 10-20 m

Empattement (bogie) − − − 1,8 m 1,8 m ≥1,8 m

Diamètre de roue 840 mm 840 mm 840 mm 920 mm 920 mm 920 mm

Rayon de courbure min. en circulation 60 m 60 m 60 m 80-90 m 80-90 m 80-150 m

Résistance au tamponnement 1’200 kN 1’200 kN 1’200 kN 1’200 kN 1’200 kN 1’200 kN

Désignation Géométrie optiqueGéométrie mécanique

Système ultrasonique

Profilométrie transversale

Profilométrie longitudinale

Vitesse max. 300 km/h 160 km/h 80 km/h 300 km/h 180 km/h

Pas d’échantillonnage 250 mm 250 mm ≤ 5 mm 1000 mm Variable

Rayon de courbure min. 80 m 80 m 150 m 80 m 80 m

Précision typique 1σ < 1 mm < 1 mm − 0.1 mm Variable

Technologies

Données techniques Véhicules

Notes :

Légende : • base | x optionnel | − non disponible

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www.matisa.ch

slogan

www.matisa.ch

v 1.0

/04

-13

la passion du rail

MATISA Matériel Industriel S.A.Arc-en-Ciel 2Case postale

CH-1023 Crissier 1Tél.: +41-21-631 21 11

Fax: +41-21-631 21 [email protected]

MATISA Maschinen GmbHKronenstrasse 2

DE-78166 DonaueschingenTel.: +49-771 15 80 63Fax: +49-771 15 80 64

[email protected]

MATISA S.A.S.9, rue de l’Industrie

Z. I. Les SablonsFR-89100 Sens

Tél.: +33-386 95 83 35Fax: +33-386 95 36 94

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MATISA Japan Co., Ltd.Shinjuku Ozawa Bldg.,2F

5-1-15 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-kuJP-Tokyo 160-0023

Tel.: +81-3-3376-5202Fax: +81-3-3376-5203

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MATISA S.p.A.Via Ardeatina Km 21IT-00040 Pomezia/

Santa Palomba (RM)Tel.: +39-06-918 291

Fax: +39-06-919 84 [email protected]

MATISA (U.K.) LtdP.O. Box 202

GB-Scunthorpe DN 15 6XRTel.: +44-1724 877 000Fax: +44-1724 877 001

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C/Francia 39Poligono Industrial “La Estacion”

ES-28971 Griñon (Madrid)Tel.: +34-91-814 01 71Fax: +34-91-814 11 94

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MATISA do Brasil LtdaRua Gelu Vervloet dos Santos 500

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