Tests et inspections sur les téléphériques

Le LATIF effectue des essais de traction sur des câbles en acier afin de déterminer leur force maximale ; pour ce type d'essai, la norme de référence est la norme UNI EN 12385-1.

Pour ce faire, le laboratoire est équipé de deux machines d'essai spécialisées : une machine horizontale d'une capacité allant jusqu'à 10000 kN, pour une longueur maximale d'échantillon de 11 m et une course maximale de 2 m; l'autre machine verticale d'une capacité allant jusqu'à 1200 kN, pour des échantillons d'une longueur maximale d'environ 2 m. Les deux machines sont très précises et classées dans la catégorie des machines d'essai de traction . Les deux machines sont très précises et appartiennent à la classe 0,5 selon la norme ISO 7500-1.

Les échantillons de câbles sont normalement saisis sur les machines d'essai au moyen de têtes coniques coulées et de pattes métalliques cylindriques ou en forme de fourche, qui peuvent être fabriquées conformément à la norme UNI EN 13411-4 par le laboratoire ou par le client lui-même.

Le LATIF est également autorisé par le ministère des Transports à vérifier l'acceptabilité des câbles métalliques destinés aux services de transport public, conformément au décret ministériel n° 1175 du 21/6/1986, par des essais de traction, de flexion et de torsion sur les fils composant les câbles eux-mêmes.

Un autre essai de caractérisation des câbles métalliques dans lequel le laboratoire est spécialisé est la mesure du module d'élasticité conformément à la norme ISO 12076 ou selon la procédure du client, pour laquelle un extensomètre d'une longueur de 2 m est utilisé.

Une machine d'essai construite et installée en 2000 par la société INSTRON U.S.A. permet de réaliser des essais statiques et semi-dynamiques en traction et en compression avec des charges allant jusqu'à 10 MN (1000 t).

La machine a été conçue en premier lieu pour des essais de déchirure sur des câbles en acier de grand diamètre, mais les dimensions disponibles pour l'échantillon et l'équipement fourni permettent une utilisation universelle.

Caractéristiques techniques :

• longueur : 21,60 m
• largeur : 3,30 m
• hauteur : 2,0 m
• poids total : 105 t
• axe de la machine à partir du sol : 1 m
• largeur pour l'échantillon : 1 ,40 m
• longueur jusqu'à l'échantillon : 11 m
• course du cylindre : 2 m
• force maximale en traction et en compression : 10 MN (1000 t)
• cellule de charge sur la tête du vérin de commande 80 l/min 50 kW + 160 l/min 90 kW
• système de commande et de contrôle informatisé
• équipement pour essai de traction sur barres d'acier (jusqu'à 70 mm de diamètre)
• équipement pour essai de traction sur chaînes en acier (jusqu'à 2 MN)
• plaques universelles sur chariots pour le montage d'échantillons spécifiques
• chariot fixe avec translation motorisée
• couvercles de protection à ouverture/fermeture hydraulique
• extensomètre base longueur 2 m CLASSE 1

La machine restant fermée pendant l'essai, la zone d'échantillonnage est surveillée par une caméra blindée pivotant depuis la salle de contrôle, avec un équipement d'affichage et d'enregistrement vidéo. L'équipement vidéo effectue des enregistrements analogiques (VHS) et numériques sur un PC, avec un logiciel spécial qui permet de monter le film et de l'archiver sur CD.

Le système de commande et de contrôle permet l'exécution d'essais classiques de traction et de compression, ainsi que la construction d'essais dédiés qui peuvent être archivés en tant que profils d'essai spécifiques.

Comme les essais sont effectués avec la machine fermée, un système automatisé est installé pour mesurer le diamètre du câble à différents niveaux de charge, commandé depuis la salle de contrôle. Le système est logé sous la machine, extensible vers le haut pendant les mesures, et se rétracte dans une enceinte blindée au moment de la déchirure.

L'essai consiste à enrouler le câble synthétique sur les étaux de la machine d'essai ; le déroulement au moment du serrage doit être évité au maximum, c'est pourquoi l'éprouvette est enroulée et centrée à l'aide d'un anneau de centrage. Le serrage final se fait mécaniquement au moyen d'une vis. Un étau reste serré tandis que l'autre est actionné par un mécanisme électrique qui provoque la rupture du fil et, grâce à la cellule de charge installée sur la machine, les données de force et d'allongement de la barre transversale sont enregistrées.

La norme de référence est UNI EN ISO 2307 Câbles en fibres

En vingt ans d'activité, plus de 3000 contrôles d'intégrité ont été effectués par la méthode magnéto-inductive sur des câbles de remontées mécaniques, pour la détection de fils cassés à l'intérieur et à l'extérieur du câble, ainsi que de la corrosion, des lésions mécaniques ou atmosphériques. Des équipements dédiés ont été construits.

Compte tenu de la présence d'entreprises externes autorisées à effectuer des contrôles systématiques des installations, le laboratoire a assumé le rôle de vérificateur des équipements utilisés par celles-ci, en effectuant les essais d'homologation indiqués par le secteur compétent du ministère des Transports.

L'instrumentation de vérification a été adaptée à cet effet et des cordes d'essai spéciales ont été construites, avec des défauts connus. Cela permet de comparer la réponse de l'équipement testé avec l'équipement de référence fourni, afin d'évaluer son aptitude à être utilisé dans le domaine des téléphériques pour le transport public de passagers.

L'équipement fourni permet de contrôler des câbles d'un diamètre maximal de 90 mm. Un enregistrement numérique des diagrammes d'essai peut être effectué, avec acquisition sur PC, pour comparaison avec un équipement à écriture papier.

L'examen de plusieurs enregistrements sur la durée de vie du câble, ainsi que l'inspection visuelle directe, permettent de déterminer si le câble peut être entretenu ou s'il doit être remplacé.

Les détecteurs à aimant permanent sont fabriqués pour un usage interne, dans un souci de légèreté et d'efficacité, à l'aide des matériaux magnétiques les plus récents.

Diagramme de l'examen magnéto-inductif d'un câble porteur prélevé à l'extérieur du site et soumis à un examen spécial.
En correspondance de chaque pic marqué, il y a 1 ou 2 fils internes cassés : bien qu'ils ne représentent pas un danger pour l'intégrité globale du câble, ils dénotent sa détérioration progressive, sans manifestations extérieures. Les ruptures sont accompagnées d'une corrosion diffuse, due à un manque de lubrification lors de la construction du câble.

L'essai de fatigue consiste à répéter, sur un grand nombre de cycles, des contraintes élevées dans les structures du véhicule, de manière à reproduire de façon conventionnelle la durée de vie technique du véhicule lui-même, c'est-à-dire la durée maximale d'utilisation définie par le constructeur ou la norme. De cette manière, même en l'absence d'effets environnementaux, le comportement à long terme du véhicule peut être vérifié.

Les contraintes d'essai sont fixées par les normes ou dérivées des mesures effectuées lors d'essais dynamiques à l'aide de jauges de contrainte.

Une structure spéciale réglable en hauteur a été construite, ce qui permet d'installer des véhicules d'une hauteur maximale de 6 mètres. Un vérin hydraulique (50 kN avec une course de ± 50 mm) est installé sur la traverse, qui provoque des oscillations verticales dont l'amplitude, la fréquence et la forme d'onde sont réglables (normalement, la forme d'onde sinusoïdale, universellement adoptée pour ce type d'essais, est utilisée).

Un équipement d'enregistrement est utilisé pour recueillir les données des différents points de mesure, appliqués dans les zones les plus sollicitées.

Le véhicule peut être testé complet et suspendu, c'est-à-dire dans les conditions réelles de travail, ou, si nécessaire, fixé au sol, sur le plancher muni de rails d'ancrage.

Des essais sont également effectués sur les éléments individuels de la suspension et du cadre de support, après que les éléments d'absorption des chocs ont été retirés. L'élément testé est contrôlé en plusieurs points et le système hydraulique est calibré pour reproduire les contraintes requises.

Il s'agit d'un test long et plus sévère que la situation opérationnelle, mais d'une valeur réelle en termes de sécurité des transports. À quelques reprises, il a en effet conduit à la défaillance de certaines pièces, ce qui a permis au concepteur et au constructeur d'intervenir et de procéder à de nouvelles vérifications.

Une nouvelle structure composée d'un portique d'une largeur de 5 m et d'une hauteur de 3,4 m est équipée de trois vérins de 100 kN avec une course de ±100 mm, de 50 et 25 kN tous deux avec une course de ±50 mm, avec la possibilité d'un fonctionnement simultané et complètement indépendant. Des forces multiaxiales peuvent donc être réalisées sur le même échantillon. Les différents pistons peuvent reproduire les tendances acquises sur le terrain par des accéléromètres, des jauges de contrainte ou d'autres transducteurs.

A la fin de chaque essai de fatigue, comme l'exigent la plupart des normes, des contrôles non destructifs sont effectués sur le composant en laboratoire pour vérifier la présence de fissures ou de ruptures dues au cyclage. Les contrôles non destructifs effectués par le personnel qualifié de niveau II du CICPND conformément aux normes UNI EN 473 et ISO 9712 sont les suivants : inspection visuelle VT, ressuage PT, magnétoscopie MT et ultrasons UT.

Compte tenu de l'importance de ces éléments, une procédure d'essai spécifique, préparée en interne et approuvée par le ministère, est prévue pour vérifier les performances des étaux.

Ce cycle d'essais fournit à l'autorité de surveillance les éléments lui permettant de juger, outre la conformité à la réglementation, la validité technique des solutions proposées et, en fin de compte, l'admissibilité à l'utilisation d' un nouveau modèle d'étau.

Ces essais sont parfois réalisés sur des étaux en service depuis de nombreuses années, afin de vérifier le maintien de l'efficacité.

Des contrôles dimensionnels, des essais de ressort, des essais de résistance au fluage, la mesure de la force de serrage, l'évaluation des performances, la réduction des contraintes sont effectués.

Les procédures d'essai et les équipements utilisés sont conçus et mis en œuvre en interne, car il n'existe pas de normes unifiées pour ce secteur.

Le test le plus important est la mesure de la résistance au glissement de l'étau serré sur le câble, dans les conditions fixées par le fabricant.

La traction est réalisée au moyen d'un vérin hydraulique et la force de maintien au moment du glissement sur le câble est enregistrée par un capteur spécial.

Pour mesurer la force de serrage des pinces et des étaux, des goupilles de jauge de contrainte appropriées sont fabriquées.

C'est dans ce domaine que les efforts les plus importants ont été déployés au cours des dix dernières années.

Grâce à cette technique, il est possible de contrôler les contraintes dans les structures des téléphériques, tant en laboratoire que sur l'installation en service, dans différentes situations de charge et de vitesse.

L'essai vise à comparer les contraintes prévues par le concepteur au moyen de modèles informatiques (F.E.M.) avec les contraintes réelles, afin de vérifier leur admissibilité et leur acceptation générale. Les essais statiques sont réalisés en laboratoire, mesurant les contraintes à des charges progressives du véhicule, jusqu'à deux fois la charge nominale. La série d'essais est réalisée sur de nouveaux modèles de véhicules ou lorsque des modifications majeures sont apportées à des véhicules existants.

Sur la base des résultats de ces essais préliminaires, le concepteur peut procéder à d'éventuelles modifications du dimensionnement, avant de lancer la production en série.

Après la construction du système, les essais dynamiques sont effectués, consistant en des mesures directes des contraintes aux points les plus significatifs de la structure et de l'étau du véhicule. Les mesures sont effectuées dans différentes conditions de charge et de vitesse, tout au long du parcours, au passage sur les supports de la ligne et à l'entrée des gares, là où se produisent les effets dynamiques les plus importants. Ces essais sont prescrits par l'autorité de surveillance pour tous les nouveaux téléphériques débrayables (télésièges à 4 et 6 places, télécabines), ainsi que pour les téléphériques classiques et les funiculaires.

L 'équipement utilisé a considérablement évolué, tant en ce qui concerne le nombre croissant de capteurs de mesure disponibles que la facilité de gestion dans des situations environnementales et spatiales difficiles. Une unité de contrôle de laboratoire peut gérer 48 canaux dynamiques.

Sur le site, des systèmes d'acquisition de données permettent de stocker simultanément les signaux de 100 capteurs sur des instruments autonomes, puis de les transférer de la carte mémoire au PC et de les traiter sur place.

Grâce au système de transmission radio, l'opérateur peut rester à la station pour surveiller le test et acquérir les données en temps réel. Si la configuration de la ligne ne le permet pas, l'opérateur muni de l'équipement de réception se rend au véhicule suivant.

La poignée fait l'objet d'une attention particulière, car c'est l'élément qui entre en contact avec les structures de la station lorsque le véhicule y pénètre.

Aux contraintes statiques dues à la force de serrage sur le câble, s'ajoutent celles dues aux impacts.

En cas de contraintes excessives, le constructeur peut intervenir sur les caractéristiques de construction ou de réglage des guides d'entrée, ou en modifiant le véhicule avec des éléments amortisseurs. Ainsi, en plus de l'avantage technique, le confort de voyage est également amélioré, ce qui est particulièrement apprécié par les utilisateurs.

L'appareil de contrôle fournit des graphiques continus des contraintes en différents points de la structure, ce qui permet d'identifier les éléments sur lesquels intervenir et l'effet des modifications. Les mesures sont effectuées avec le véhicule spécialement dérapé à l'entrée des stations.

Le grand nombre d'essais réalisés ces dernières années, selon des procédures standardisées, a permis d'établir des statistiques qui ont fait l'objet de rapports lors de conférences internationales.

Des essais ont également été réalisés selon cette méthodologie dans d'autres domaines du transport et des constructions mécaniques en général (machines d'exploitation, réservoirs, grues, ouvrages d'art, etc.)

Les essais aux jauges de contrainte sont effectués par du personnel qualifié titulaire de licences CICPND de niveau I et III conformément à la norme ISO 9712.
Les essais aux jauges de contrainte des équipements sous pression et de levage soumis aux inspections des organismes délégués pour les contrôles de sécurité sont effectués conformément à la norme UNI 10659 Essais non destructifs - Essais aux jauges de contrainte à résistance électrique des équipements sous pression et de levage. Généralités

Voici quelques exemples d'analyses de contraintes que le laboratoire est en mesure d'effectuer :

• analyse des contraintes sur des composants de téléphériques ;
• analyse des contraintes sur les composants ferroviaires ;
• analyse des contraintes sur les appareils à pression ;
• analyse des contraintes sur les systèmes de levage ;
• analyse des contraintes sur les presses.

Méthodologie pour les essais par jauge de contrainte sur les véhicules à câbles

Essais aux jauges de contrainte sur les composants

Outre les essais sur les véhicules à câbles, le laboratoire effectue des essais sur les composants nécessaires au remorquage de véhicules ou de remorques. Les dispositifs d'attelage pour véhicules à moteur sont toutes les pièces et tous les dispositifs montés sur la structure, le châssis et la carrosserie des véhicules qui permettent de relier les véhicules tracteurs et les véhicules remorqués. Ils comprennent également les pièces fixes ou amovibles permettant d'attacher, de régler ou d'actionner ces dispositifs d'attelage.

Les dispositifs d'attelage doivent satisfaire aux exigences suivantes

• assurer la compatibilité lors de l'attelage entre des véhicules à moteur et différents types de remorques ;
• assurer la sécurité de l'attelage des véhicules dans toutes les conditions d'utilisation ;
• assurer la sécurité de l'attelage et du dételage.

Les normes définissent les caractéristiques de construction et les méthodes d'essai pour la barre d'attelage, les barres d'attelage et les anneaux. Les essais sont effectués conformément aux normes CUNA ou aux directives 89/173/CEE, 97/24 CEE et, selon le choix du fabricant, l'essai peut être effectué en mode statique ou dynamique. En régime statique, les machines d'essai permettent de tester des éléments jusqu'à 10 MN, tandis qu'en régime dynamique, les forces pulsatoires maximales applicables peuvent atteindre 100 kN. Des essais dynamiques multiaxiaux peuvent également être réalisés en synchronisant les différents pistons hydrauliques de 25, 50 et 100 kN.

Dessins de quelques dispositifs de remorquage

En appliquant les méthodes indiquées, des essais mécaniques peuvent également être réalisés dans d'autres domaines, tels que les crochets de remorquage, les véhicules de transport de matériaux, les pinces à câble, les machines d'exploitation, les chaînes et les applications marines.

Résistance à l'arrachement d'un joint en plastique

Un joint composé de deux morceaux de tube en plastique haute densité, reliés par un collier, est soumis à un essai de traction. Le collier est fixé aux tubes par électrosoudage (fusion locale du plastique au moyen d'une résistance électrique intégrée dans le collier lui-même). Les extrémités des tubes sont scellées et l'ensemble est soumis à une pression interne. La phase de traction permet de vérifier la résistance mécanique de la connexion et le maintien de la pression interne pendant l'essai. À la charge maximale, le matériau plastique commence à se déformer de manière permanente, avec un allongement élevé à charge constante.

Résistance au glissement des serre-câbles

Les pinces sont installées dans la machine, fermées sur un morceau du câble auquel elles sont destinées.
Les écrous sont serrés avec un couple contrôlé, puis une contrainte de traction progressive est appliquée à l'extrémité du collier, jusqu'à ce qu'un fluage se produise. En fonction des valeurs trouvées, le fabricant détermine les limites d'utilisation de l'équipement.

Essai de compression

Des balles de déchets municipaux solides séchés, enveloppées dans une feuille de polyéthylène, ont été soumises à un essai de compression.
Les résultats de l'essai ont permis de déterminer le nombre maximal de plans d'empilage des balles.

Essais statiques et dynamiques selon la CUNA et la directive européenne

Des essais statiques et dynamiques sont effectués sur les barres d'attelage afin de vérifier les caractéristiques de construction et la résistance des accouplements mécaniques.

Mesures dynamiques sur le véhicule

Les accélérations produites sur un véhicule lors du franchissement de dispositifs de modération du trafic et de la conduite dans des ronds-points ont été déterminées expérimentalement dans un environnement urbain. Différents capteurs ont été placés pour détecter les accélérations verticales et latérales pendant que le véhicule se déplaçait à des vitesses croissantes dans une plage comprise entre 20 et 60 km/h. Ce graphique montre un exemple de spectre d'accélération détecté lorsque le véhicule passe sur des dos d'âne :

Mesure du temps de freinage sur un câble porteur ou un rail

L'essai consiste à mesurer le temps qui s'écoule entre la commande de fermeture du frein et le serrage effectif des pinces sur le câble porteur ou le rail dans le cas d'un funiculaire.

Essais de rupture des garde-corps en bois des pistes cyclables

Après avoir appliqué un support spécial sur la main courante supérieure et le montant central, celui-ci, orthogonalement au parapet, a été relié à un piston hydraulique au moyen d'une chaîne entre laquelle se trouve un capteur de force. En rétractant lentement le piston à l'aide d'une centrale hydraulique spéciale, une force était appliquée au parapet et on enregistrait simultanément les valeurs, en fonction du temps, de la force appliquée fournie par le dynamomètre et du déplacement fourni par le potentiomètre à fil.

Essai de la charge maximale d'utilisation d'une élingue en boucle continue

Si l'élingue en boucle continue résiste à une force équivalente à 7 fois la charge maximale d'utilisation (WLL) et si, au cours de l'essai, la gaine ne se rompt pas à une force équivalente à moins de 2 fois la charge maximale d'utilisation (WLL), l'échantillon a passé l'essai avec succès. Un essai au-delà de cette force n'est pas nécessaire.

Essais sur les éléments constitutifs des chemins de fer

Essais des éléments utilisés dans la construction des via ferratas. Essais en laboratoire et in situ sur les clous, les connecteurs, les câbles et les dissipateurs conformément aux normes UNI ou aux spécifications du client.

Détermination de la masse de zinc

Essais visant à déterminer la masse du revêtement de zinc et des alliages de zinc sur les fils d'acier et les produits tréfilés en acier à section circulaire ou autre. La masse du revêtement est déterminée par la méthode gravimétrique (UNI EN 10244-2).

Essai de fluage sur pinces pour structures de traction ou toits de stades

Afin de déterminer la force de fluage des pinces sur des câbles fermés, le laboratoire est équipé d'un système de poussée allant jusqu'à 1000 kN et acceptant des câbles de Ø 120 mm. Le couple maximal pouvant être appliqué au boulon est de 2000 Nm.