Que faire en cas de grignotage des rails par un pont roulant ? Diagnostic et réglage de l'usure des boudins, des écarts d'écartement et des déformations structurelles
📌 Le « grignotage des rails » par les chariots de ponts roulants désigne un dysfonctionnement courant caractérisé par un frottement ou une compression forcée entre le rebord de la roue et le flanc du rail, entraînant une usure rapide du rebord, un polissage du flanc du rail, voire un déraillement.D'après les statistiques relatives à 120 interventions de maintenance, la répartition des causes est la suivante : les problèmes de précision d'installation des rails représentent 351 TP3T, les problèmes de roues 301 TP3T, les déformations structurelles 201 TP3T, les problèmes de système de transmission 101 TP3T et l'affaissement des fondations 51 TP3T. Le degré d’usure des rails est classé en trois niveaux selon l’usure mensuelle du rebord de roue : inférieure à 0,5 mm (légère), comprise entre 0,5 et 2,0 mm (modérée), supérieure à 2,0 mm (grave). L’analyse systématique porte sur six paramètres : la rectitude des rails, l’écart d’écartement, la différence de diamètre des roues, la différence entre les diagonales, la déviation latérale de la poutre principale et l’affaissement des fondations.
Types et dangers du grippage des rails
| Éléments de comparaison | Rongement unidirectionnel du rail | Grignotage alterné des rails dans les deux sens | Rongement périodique des rails |
|---|---|---|---|
| Caractéristiques d'usure | Usure continue d'un seul côté de la jante | Les deux côtés de la jante sont polis en alternance | Distance d'usure = circonférence de la roue |
| pourcentage | Environ 451 TP3T | environ 301 TP3T | environ 151 TP3T |
| Taux d'usure typique | Bord de roue : 2 à 5 mm/mois | Rebord : 1 à 3 mm/mois | Rebord : 1 à 2 mm par mois |
| Principales causes | Écart de rectitude de la voie / déviation des roues | Écart de diagonale hors limites / Écart de portée | Écart de circularité de la bande de roulement > 0,3 mm |
| Méthodes de diagnostic | Mesure du rebord d'une roue à l'aide d'un pied à coulisse | Mesure de la différence entre les diagonales et de la portée | Mesure du faux-rond de la bande de roulement à l'aide d'un comparateur à cadran |
| Ajustement de la stratégie | Corriger la trajectoire → Ajuster la déviation | Réglage de la diagonale → Correction de la portée | Alésage ou remplacement des roues |
| Écart du courant de fonctionnement | 10%~20% | 15%~25% | 5%~15% |
Vérification du système de rails
Les problèmes de précision de pose des rails constituent la première cause de l'usure des rails, représentant 35% à 40% de l'ensemble des cas d'usure des rails. Le diagnostic doit être effectué point par point selon quatre critères : la rectitude de la voie, l’écart d’écartement, l’état des joints de voie et les différences de niveau de roulement. Les écarts de rectitude de la voie sont régis par la norme GB/T 10183-2023 ; l’écart entre l’axe de la voie et la ligne de référence ne doit pas dépasser ±3 mm/40 m. Lorsque la rectitude dépasse les limites autorisées, les roues génèrent des forces d’impact latérales lorsqu’elles passent au niveau des courbes de la voie. Méthode de mesure : installer un point de mesure tous les 2 m sur toute la longueur de la voie, puis enregistrer le décalage latéral à chaque point à l’aide d’un mètre en acier ou d’un total station.
L'écart d'écartement est le deuxième problème le plus courant lié aux voies. Lorsqu'il y a un décalage entre la portée du pont roulant et celle de la voie, une poussée latérale se produit, ce qui fait que le boudin roule en frottant contre le flanc de la voie. Pour les portées inférieures ou égales à 30 m, la tolérance admissible pour l'écart d'écartement est de ± 5 mm ; pour les portées supérieures à 30 m, elle est de ± 8 mm. Il convient de prêter attention à la direction de l’écart de gabarit : lorsque la voie se rétrécit vers l’intérieur, les roues sont serrées ; lorsqu’elle s’élargit vers l’extérieur, l’écart entre les boudins augmente, mais le balancement du véhicule s’accentue. Pour plus de détails sur la conception des fondations de la voie et les tolérances de pose, veuillez vous reporter aux articles de la même série.Normes de conception et de construction des fondations des poutres de roulement des grues。
Une mauvaise gestion des joints de rail constitue également un facteur important de l'usure par grignotage. Lorsque la différence de niveau entre les joints dépasse 1 mm ou que le décalage horizontal est supérieur à 1 mm, chaque passage d'une roue sur un joint génère un choc latéral. Les rails sans soudure, assemblés par thermite, permettent d'éliminer ces chocs au niveau des joints. La dilatation ou la contraction des rails due aux variations de température est donnée par la formule ΔL = α × L × ΔT (α = 1,2 × 10⁻⁵/°C) ; pour une voie de 25 m de longueur, la dilatation ou la contraction est d’environ 12 mm pour un écart de température de 40 °C ; il convient donc de prévoir un jeu de 10 à 15 mm au niveau des joints.
Contrôle des roues des poids lourds
Les facteurs liés aux roues constituent la deuxième cause principale du grippage des rails, représentant 25%~30%. Les principaux paramètres de contrôle comprennent cinq éléments : la différence de diamètre de la bande de roulement, l’écart d’épaisseur du rebord, la circularité de la bande de roulement, le déport horizontal et le déport vertical. Lorsque la différence de diamètre de la bande de roulement entre deux roues d’un même essieu dépasse 0,5 mm, une différence de vitesse de roulement apparaît entre les deux côtés, ce qui entraîne une déviation du pont roulant vers le côté où le diamètre est le plus petit. Un écart de circularité de la bande de roulement (ellipticité) supérieur à 0,3 mm provoque une usure périodique du rail, dont l’intervalle correspond à la circonférence de la roue, ce qui constitue un signe très caractéristique.
Lorsqu'un déport horizontal des roues dépasse L/1 000 (L correspondant à l'écartement des roues), une force latérale s'exerce entre les roues et le rail, ce qui constitue une cause fréquente d'usure unidirectionnelle du rail. Un déport vertical des roues supérieur à L/1 000 entraîne une réduction de plus de 50% de la surface de contact entre la bande de roulement et le sommet du rail. Un écart diagonal supérieur à 5 mm ou un écart de portée entre les quatre roues supérieur à ±5 mm provoque une usure alternée des deux côtés du rail. Pour plus de détails sur les opérations de réglage du déport et de la portée des roues, veuillez vous reporter aux articles de la même série.Réglage de l'écartement et de la portée des rails du chariot d'une grue : normes de tolérance / correction des diagonales / mise en pratique du déport des roues。
Contrôle de la déformation structurelle
Les cas de grignotage des rails dus à des déformations structurelles représentent 151 TP3T à 201 TP3T. En ce qui concerne la flexion latérale (flexion horizontale) de la poutre principale, la norme GB/T 14405 stipule que la tolérance de flexion latérale est de S/2000 et ne doit pas dépasser 20 mm. La torsion de la traverse d'extrémité entraîne une perte de parallélisme entre les deux roues du même côté. Les méthodes de réparation de la torsion de la traverse d'extrémité comprennent le redressage à la flamme (chauffage localisé à 600~800 °C suivi d'un refroidissement naturel) et la méthode des tirants de précontrainte (soudage de tirants à l'intérieur de la traverse d'extrémité pour appliquer une précontrainte inverse).
Les tassements inégaux des fondations représentent 5% à 10% des cas d'usure des rails, et se manifestent par une usure saisonnière des rails. Méthode de contrôle : installer des points d’observation permanents du tassement aux deux extrémités de la voie et au milieu de la travée, et mesurer les variations d’altitude une fois par trimestre à l’aide d’un niveau. Lorsque le taux de tassement différentiel des fondations de la voie dépasse 2 mm/mois pendant 6 mois consécutifs, il est nécessaire de procéder à un renforcement des fondations (injection de coulis ou remplacement par des pieux).
Méthode de réglage de l'alignement en cas de frottement sur les rails
Le réglage des rails a priorité sur celui des roues. La correction de la rectitude des rails peut être effectuée par poussée segment par segment à l’aide d’un vérin à vis et d’un théodolite. Pour corriger le désalignement horizontal des roues, il convient d’insérer des cales entre le boîtier de roulement angulaire et la poutre d’extrémité. Une fois le réglage effectué, il est indispensable de mesurer à nouveau les écarts diagonaux et les écarts de portée : pour que le réglage soit considéré comme conforme, l’écart de portée entre les quatre roues ne doit pas dépasser ±5 mm et l’écart diagonal ne doit pas dépasser 5 mm.
En cas de déformation structurelle importante, il est nécessaire de démonter la poutre principale pour la redresser. La méthode de redressage à la flamme est adaptée aux poutres principales en Q235B/Q345B ; la température de chauffage doit être maintenue entre 600 et 800 °C. La méthode des tirants de précontrainte est adaptée à la réparation de la torsion des poutres d'extrémité ; le diamètre des tirants est généralement compris entre 20 et 30 mm, et la précontrainte appliquée correspond à 60% à 70% de la limite d'élasticité des tirants.
Prévention et gestion de la maintenance
La prévention de l'usure des rails repose essentiellement sur la mise en place d'un système de surveillance systématique des rails et des roues. Fréquence des contrôles de la rectitude et de l'écartement des rails : tous les trois mois pour les classes de service lourdes A6 et supérieures, tous les six mois pour les classes moyennes A4 à A5, et une fois par an pour les classes légères A3 et inférieures. La maintenance des roues porte sur trois paramètres : l’épaisseur du boudin, le diamètre de la bande de roulement et le jeu des roulements. Si l’épaisseur du boudin est réduite à 60 % de son épaisseur d’origine, la roue doit être remplacée.
Chaque jour, avant la mise en service, les opérateurs doivent vérifier visuellement si la surface des rails présente des copeaux métalliques et, pendant le fonctionnement, prêter attention aux bruits inhabituels. Un registre des pannes liées à l'usure des rails doit être établi afin de constituer une base de connaissances sur ces défaillances. Krud Heavy Industry applique ce système de contrôle lors des mises en service sur site et des interventions de maintenance après-vente, ce qui permet de maintenir le taux d’arrêts imprévus dus à l’usure des rails à un niveau inférieur à 21 TP3T.
Foire aux questions
Question : Quel est le moyen le plus évident de déterminer si un pont roulant « ronge » le rail ?
Réponse : Il existe trois méthodes très simples : premièrement, vérifier si le flanc de la jante présente des traces d'usure ; deuxièmement, écouter s'il y a un sifflement métallique régulier dû à un frottement pendant le fonctionnement ; troisièmement, vérifier si le courant de fonctionnement est trop élevé (si, à l'aide d'un pince-ampèremètre, la différence entre les courants des trois phases dépasse 10%, cela indique une anomalie).
Question : Faut-il commencer par le réglage de la voie ou par celui des roues ?
Réponse : Il faut respecter l'ordre suivant : d'abord les rails, puis les roues. Conformément à la norme GB/T 10183-2023, il faut d'abord ajuster les rails pour qu'ils répondent aux critères d'acceptabilité (rectitude ± 3 mm/40 m, écartement ± 5 mm), puis mesurer l'envergure des roues et l'écart entre les diagonales.
Question : À partir de quel degré de grippage faut-il arrêter la machine pour procéder à une révision ?
Réponse : Il faut arrêter immédiatement le train dès que l'une des situations suivantes se présente : usure mensuelle du boudin supérieure à 2 mm, écart du courant de marche supérieur à 25%, taux d'usure latérale des rails supérieur à 1 mm/mois, ou apparition d'un sifflement métallique intense pendant la marche. Conformément à la norme GB/T 14405, ces indicateurs laissent présager un risque de déraillement.
Question : À quelle fréquence faut-il effectuer les contrôles quotidiens visant à prévenir l'usure des rails ?
Réponse : Pour les régimes d'exploitation intensifs (A6 et plus), les contrôles ont lieu tous les trois mois ; pour les régimes moyens (A4 à A5), tous les six mois ; et pour les régimes légers (A3 et moins), une fois par an. Chaque jour, avant la mise en service, l’opérateur doit effectuer un contrôle visuel de la surface des rails afin de détecter la présence éventuelle de copeaux métalliques. Les normes de contrôle sont définies dans les dispositions pertinentes des normes GB/T 3811-2024 et GB/T 14405.
