Séance
En quoi le ballast peut-il constituer une solution de réduction des vibrations ?
Le ballast, ce lit de pierres sur lequel repose une voie de chemin de fer, sert entre autres à absorber les vibrations répétées et les chocs dus au passage des trains. Le choix de son matériau et de son épaisseur ainsi que le recours à certaines techniques permettent d’améliorer son efficacité.
Simulation
- 15 min -
- En classe entière - Simuler
Activité de l’élève
Les élèves sont invités à décrire la démarche qu’ils envisagent pour analyser les performances de protection du ballast et à la mettre en œuvre au moyen de l’animation « Vibrations ». Ils relèvent les signaux sur un point de mesure, en faisant varier l’épaisseur du ballast, et comparent les spectres en fréquence. Ils peuvent changer le matériau du ballast et reprendre les mesures. Les résultats obtenus leur permettent de conclure quant aux performances de ce mode de protection.
Consigne
Décrivez la démarche que vous envisagez pour analyser les performances de protection du ballast. À l’aide de l’animation « Vibrations », vous mettrez en œuvre cette démarche puis vous visualiserez et analyserez les signaux que vous aurez relevés.
Cette animation numérique traite des vibrations produites par le passage d'une rame de TGV, de leur effet sur la stabilité des voies et des impacts sur les ouvrages riverains. Dans son module le plus évolué, l'utilisateur peut apprécier l'influence du ballast et de la nature des matériaux qui le constituent.
Une version pour tablette est aussi téléchargeables sur Google Play sous le nom de "Vibre LGV".
Le montage expérimental
Les vibrations sont mesurées en trois endroits : devant la voie, devant la maison, derrière la maison. Un accéléromètre Dytran 3100B à conditionneur intégré, de sensibilité égale à 100 mV/g, est fixé à 3 mètres de la voie. En champ libre, deux séries de 3 géophones Sensor SM–6, de sensibilité égale à 28 V/m/s, sont positionnés devant et derrière la maison pour former un repère orthonormé permettant de mesurer les vibrations verticales Z ainsi que les vibrations longitudinales Y dans le sens de la voie et latérales X perpendiculaires à la voie.
Fichiers à télécharger
montage_experimental_up1m2da1.doc [doc - 1.02 MB]
Investigation
- 15 min -
- En classe entière - Rechercher
Activité de l’élève
À partir de l’étude des documents annexes, les élèves proposent différentes solutions pour améliorer l’efficacité du ballast.
Consigne
En vous appuyant sur les documents annexes, proposez, sous forme discursive et avec l'aide de schémas, différents moyens d'optiliser les performances de protection du ballast.
Production attendue
Les élèves peuvent proposer d’ajouter un tapis sous ballast, positionner des murs enterrés, etc.
Restitution et bilan
- 15 min -
- En collaboration - Communiquer
Activité de l’élève
Les élèves préparent un exposé collectif de leurs recherches, observations et conclusions.