Mise à niveau « à la chaîne » –
le procédé écologique

Au Nord-Ouest d’Hambourg, la ligne ferroviaire en direction de Cuxhaven a été assainie tronçon après tronçon. L’amélioration de la couche de forme, le dégarnissage-criblage du ballast, le remplacement des rails et des traverses ainsi que le traitement mécanisé de la ligne faisaient partie des tâches qui ont été réalisées durant plusieurs phases en l’espace de trois semaines. 

On a rarement vu autant de jaune sur cette ligne entre Hambourg et Cuxhaven : au printemps, elle a été assainie dans la région de Stade tronçon après tronçon. Il a été possible d’éviter une fermeture complète de la ligne grâce à l’utilisation de machines de construction de voie plus performantes, plus spécialisées mais tout de même flexibles. Le transport express normal entre Hambourg et Stade a pu être assuré. Sans surprise, le chantier s’est terminé à temps et la circulation sur deux voies a pu reprendre comme prévu.

Les travaux de construction de voie de plus grande envergure ont désormais généralement lieu durant les vacances scolaires ou bien en période de jours fériés. Moins de travailleurs sont ainsi impactés. La période de Pâques 2016 a été un point fort pour la construction dans l’année ferroviaire. L’un des chantiers consistait en un renouvellement de la voie, incluant le dégarnissage-criblage dans la zone des arrêts Horneburg et de Dollern, entre Buxtehude et Stade. Pour cela, la voie en direction du Nord a été fermée. La logistique du chantier s’est entièrement concentrée sur cette voie de chantier : des zones ont été mises à disposition le long de la voie pour l’acheminement des matériaux de construction, en majeure partie par voie ferrée, ainsi que pour l’enlèvement des déblais et des matériaux usagés. Ceci a permis de limiter au maximum les perturbations de la circulation ferroviaire, et donc des voyageurs.

La ligne « Nieder-Elbe-Bahn », vieille de 135 ans au moment des travaux et située dans la zone Hambourg – Cuxhaven, est l’extrémité Nord de la liaison Lehrte- Cuxhaven, et porte le numéro 1720. Depuis le 1er avril 1881, elle relie Hambourg-Harburg à Cuxhaven sur le delta de l’Elbe, par deux voies en direction du Nord-Ouest, en passant par Buxtehude et Stade et traversant le « Vieux Pays » connu pour ses pommeraies.

Hormis les flux de travailleurs, ce sont généralement des touristes qui démarrent leur voyage depuis Cuxhaven pour se rendre, par exemple, à Helgoland.

La gare de Cuxhaven n’est pas un point de passage pour les lignes longue distance. Les départs toutes les heures du « Métronome » qu’est le train express régional RE 5 en direction d’Hambourg, sont pour cette raison bien fréquentés. Dans la portion Sud de la ligne, à partir de Stade, passe également le train express S 3 en direction de Pinneberg. Il traverse Buxtehude, Harburg et la City d’Hambourg. Durant le chantier, qui a duré plusieurs semaines, la circulation du Métronome a été interrompue, le train express faisait office de transport alternatif entre Buxtehude et Stade à intervalle de 40 à 60 minutes. Pendant les travaux, le transport de marchandise a continué d’opérer. Cuxhaven est également le point de départ et de destination du transport de voitures. Une fermeture complète de cette ligne aurait été impensable.

Le lot 20 du chantier, qui a été réalisé pendant la période de Pâques 2016, concernait le tronçon de ligne situé au Nord de Horneburg jusqu’à exactement sept kilomètres de la gare d’Agathenburg. La ligne en direction de Cuxhaven devait être assainie. Le calendrier du chantier comptait 27 jours de travaux, ainsi que trois nuits supplémentaires prévues quelques semaines plus tard pour la réalisation des opérations de bourrage finales du tronçon de voie assainie. Le mandaté et coordinateur de ce projet en plusieurs phases était la succursale munichoise de l’entreprise autrichienne Swietelsky Baugesellschaft mbH. La Société Swietelsky dispose d’un parc de machines très complet et de nombreux employés spécialement formés. Ses machines sont utilisées dans plusieurs pays européens. Certaines d’entre elles, telles que la machine d’assainissement de la plateforme PM 1000 URM, utilisée pour ce chantier, ou bien les wagons MFS, appartiennent au groupement d’entreprises « Eurailpool », dont Swietelsky est membre.

Les travaux, divisés en plusieurs phrases, ont duré trois semaines et ont eu lieu sur le passage reliant le Geestland, situé en hauteur, aux marais humides, en passant dans des zones forestières et légèrement isolées dans de grandes prairies. Aux travaux préparatoires durant la semaine précédant le lancement du chantier, a succédé, suite à fermeture de la ligne, le démontage des dispositifs de contrôle des circulations et de signalisation. Des travaux auxiliaires ont également été exécutés.

La machine d’assainissement de la plateforme PM 1000 URM est ensuite intervenue, un multi-talent qui peut être utilisé pour des tâches diverses d’assainissement de la superstructure. La mission consistait en un dégarnissage-criblage et un renforcement du ballast ainsi qu’à la mise en voie d’une nouvelle couche de protection. La pose de géotextile n’a été nécessaire que sur de courtes portions. L’étape suivante fût la pose des rails neufs sur les têtes de traverses par des modules spécifiques. La machine combinée de renouvellement de la voie et de dégarnissage-criblage du ballast RU 800 S les a ensuite remplacés en même temps que les traverses. Elle réalisa également le dégarnissage-criblage du ballast dans les tronçons sur lesquels une couche de protection n’était pas nécessaire. La ligne ainsi assainie a ensuite été traitée plusieurs fois par une Dynamic Stopfexpress 09-4X et un wagon de mesure préalable de la voie EM-SAT 120. Lors de ce traitement continu, la répartition du ballast a été optimisée par le système de gestion du ballast BDS 2000. Avant toute reprise de la circulation, les rails longs ont dû être soudés et les systèmes de contrôle des circulations et de signalisation, ainsi que les passages à niveau, ont dû être remis en place.

En plus des engins cités précédemment, des wagons MFS et de transport, ainsi que de petits véhicules et autres appareils, ont été utilisés.

Sur les lignes existantes avec des quais pour le transport de passagers, ainsi que dans toutes les zones étroites le long de la voie, il est important que les machines puissent travailler sans arrêt et, bien entendu, sans impacter la qualité du rendu des travaux. Les machines PM 1000 URM et RU 800 S peuvent exécuter les travaux en adaptant la largeur du front d’attaque de la chaîne de dégarnissage et des compacteurs aux zones étroites rencontrées, telles que les ponts, les murs et divers obstacles. Les quais ne représentent pas un obstacle pour la machine RU 800 S, spécialement conçue pour ces travaux, et ce, quelle que soit leur forme et leur hauteur. Ceci a pu être observé le long du quai de Dollern (hauteur 760 mm), qui se situe de plus dans une courbe. Après que les plateaux de passage et les éléments de fixation des passages à niveau aient été retirés de la voie, toutes les machines utilisées ont pu en effectuer le traitement sans arrêt. Ceux-ci ont été remis en place à la fin des travaux sur la voie ou remplacés par de nouveaux systèmes, aux endroits où subsistaient uniquement des inserts en asphalte.

Afin de réaliser des économies considérables en ballast neuf, en nombre de trajets et donc en coûts associés, le ballast disponible à tout d’abord été criblé et préparé. Le ballast réutilisable a été réintroduit en voie tandis que les déblais ont été extraits et acheminés jusqu’à Horneburg par les wagons MFS, avant d’y être déchargés à proximité de la voie. Le train PM 1000 URM a effectué le dégarnissage-criblage du ballast ainsi que la pose d’une couche de protection. La machine permet, selon la qualité du lit de ballast, une réutilisation de celui-ci allant jusqu’à 100% et est capable de réagir aux différentes compacités de la plateforme rencontrées. Il a ainsi été possible de renoncer à la pose de géotextile sur de larges tronçons car la compacité obtenue de la plateforme après la pose d’une couche de protection de 30 cm était suffisante malgré la présence d’un marais à proximité. Le tracé réalisé il y a 135 ans était visiblement très habile et a été choisi de manière réfléchie.

Avec ses trois chaînes de dégarnissage, la PM 1000 URM est aussi rapide que minutieuse lors de l’excavation des matériaux, quelle que soit la largeur et la profondeur demandées. Le matériau excavé est acheminé vers l’avant, dans la direction de travail, vers les wagons cribles et de nettoyage. Les déblais sont transportés sur des convoyeurs jusqu’à la rame de wagons MFS accouplée à l’avant du train. Les matériaux neufs, destinés à la couche de protection et au complément en ballast, sont acheminés dans le même temps depuis l’arrière du train à 52 essieux, en dix parties, qu’est la PM 1000. Ici, on ne trouve pas des wagons MFS mais des wagons de transport avec containers, accouplés pour former un second ensemble. Les deux trains de matériaux, à l’avant avec les déblais et à l’arrière avec le matériau destiné à la couche de protection et au ballast neuf, sont indépendants de la PM 1000 URM pour la circulation depuis et jusqu’à la zone de chargement / déchargement. Pour cela, ils sont attelés à des locomotives diesel. Afin d’écourter les trajets, ce chantier disposait d’un dépôt de matériaux neufs pour la couche intermédiaire situé à proximité d’un passage à niveau fermé conduisant à Dollern, et dont l’accès a été réalisé par une route goudronnée. Tandis que des camions acheminaient le matériau supplémentaire, un chargeur remplissait les containers à un rythme rapide.

Deux portiques mobiles, circulant sur les wagons de transport, prennent en charge le transport des containers. Le portique arrière achemine en continu deux containers, tandis que le portique qui se déplace à proximité de la machine déverse le chargement – le matériau destiné soit à la couche de protection, soit au lit de ballast – présent dans chacun des containers, en les basculant avec précision. Ce système de relais avec transmission des containers diminue les trajets des deux portiques et accélère ainsi la progression des travaux. Le spectateur pourra observer, depuis le train de transport et ce pendant toute la durée de l’intervention, la noria continue des containers qui vont et viennent à l’aide des portiques. Leurs chemins ne se croisent qu’au lieu de la remise.

Le compacteur, situé juste après la mise en voie de la couche intermédiaire, peut éviter le terrain, les murs et les obstacles, en adoptant des largeurs variables. Une fois la couche de protection et le ballast remis en voie, un satellite de bourrage intégré à la machine et doté d’un groupe de relevage-ripage, réalise la première phase de traitement de la géométrie de voie avec l’ancienne superstructure. La voie peut être immédiatement empruntée par les trains de construction, jusqu’à une vitesse de 70 km/h. La PM 1000 URM réalise au final une performance remarquable : le tronçon du chantier d’une longueur de 5 000 m, à proximité de Dollern, a été renouvelé en continu, jour et nuit, pendant une durée totale de 50 heures au cours du week-end de Pâques.

Durant l’étape suivante, les traverses et les rails devaient être remplacés. Il fallait également réaliser le dégarnissage-criblage du lit de ballast sur d’autres portions du chantier, mais sans renouvellement de la couche de protection. Ces tâches ont encore une fois été effectuées par une seule machine, le RU 800 S, en une seule opération. Après le retrait des anciennes traverses, elle excave le ballast, le crible, stocke temporairement le ballast réutilisable et le remet en voie en conjonction avec du ballast neuf. Ensuite a lieu la pose des nouvelles traverses et enfin la pose des nouveaux rails sur les attaches. Les rails neufs et anciens sont maintenus simultanément par de nombreuses pinces de guidage de rails et sont remplacés en continu les uns par les autres par le RU 800 S. Grâce à sa conception, dotée de deux dégarnisseurs de banquettes indépendants l’un de l’autre, la machine peut également travailler le long des quais et excaver le ballast.

Le remplacement des rails n’est également pas gêné par le quai. Par un guidage habile, côte à côte et l’un au-dessus de l’autre, c’est-à-dire par relevage et écartement, les rails sont déplacés et posés sur les fixations et les têtes de traverses. Ils sont exposés à de faibles flexions car la longueur de manutention est de 45 m. Cela n’est possible que parce que la machine se soulève en son centre et relève le bogie qui y est situé, pendant que les deux bogies à quatre essieux situés aux extrémités sont écartés. Lorsque la nouvelle voie est en place, les fixations sont serrées par une visseuse à huit broches.

Des portiques interviennent également lors de la mise en oeuvre du RU 800 S. Ceux-ci transportent le matériau neuf et le matériau ancien selon un système de navettes permanent. Toutefois, il s’agit ici de deux installations identiques qui déplacent chacune 30 traverses. Les traverses neuves sont apportées depuis l’avant, dans le sens de travail, puis mise en voie. A un étage plus bas, les traverses anciennes déposées et amassées par la machine de renouvellement de voie sont prises en charge par le même portique, transportées et déposées sur la place libérée sur le train de traverses accouplé à l’avant. Puisqu’il n’existe pas de voie d’évitement suffisamment longue sur la ligne reliant Buxtehude à Stade, les wagons de transport ont dû être remplacés par d’autres wagons avec de nouvelles traverses à Hambourg. Cette opération est réalisée pendant la nuit.

Le ballast neuf est acheminé en continu depuis l’extrémité arrière de la machine. Pour cela, des wagons MFS sont attelés et font régulièrement la navette vers la station de déchargement, où la réserve de ballast est complétée. Le RU 800 S est intervenu sur ce chantier trois fois dix heures. Le soir et la nuit, il était au repos. Comme prévu, ce chantier s’est terminé le troisième jour. La ponctualité est une routine : les chantiers suivants au Luxembourg, en Autriche et en Scandinavie étaient prévus de longue date à la suite de celui-ci.

RU 800 S laisse derrière elle, comme la PM 1000 URM, une voie circulable par les trains de construction, ce qui permet d’éliminer un traitement supplémentaire entre les opérations réalisées. La voie doit bien entendu ensuite être traitée pour atteindre la géométrie souhaitée pour que la circulation ferroviaire puisse reprendre. Tout d’abord, il a fallu répartir du ballast supplémentaire. Ensuite la Dynamic Stopfexpress 09-4X avec bourrage simultané de quatre traverses à la fois, et doté d’un stabilisateur dynamique de la voie, est intervenue. Grâce à son avancement continu et à son satellite de bourrage mobile, il est possible d’atteindre une vitesse de travail importante. Les badauds devaient se presser pour pouvoir l’admirer. Une vitesse de travail élevée lors des travaux de bourrage qui suivent constitue également un facteur important de la vitesse d’avancement du chantier. Plusieurs opérations de bourrage ont été effectuées les unes après les autres. Un complément de ballast ayant été nécessaire par la suite, un autre train de matériaux composé de ballastières suivait. Les wagons MFS n’étaient pas nécessaires car le ballast devait être déposé directement en voie.

Le ballast est un bien précieux. Afin d’éviter que celui-ci ne reste inutilement sur la banquette du lit de ballast, un système de gestion du ballast BDS 2000 a été utilisé sur ce chantier. Les régaleurs de banquettes et le régaleur central ainsi que le dispositif de balayage situé à l’arrière de la machine retirent le ballast superflu après l’opération de bourrage, le répartissent ou bien le stockent temporairement dans la trémie. Afin d’augmenter la capacité de stockage, un wagon MFS a été placé entre les deux parties de la machine.

Sur ce chantier, une machine de mesure préalable de la voie type EM-SAT 120 est intervenue entre la Stopfexpress et la BDS afin de relever la géométrie de la voie par rapport à des points fixes extérieurs. Cette unité de mesure électronique de la géométrie latérale, longitudinale et verticale de la voie permet d’obtenir un rendu final parfait. Un petit chariot satellite autonome suit tout d’abord la Stopfexpress et s’arrête à une certaine position. Ensuite, la machine principale s’approche et les mesures de la géométrie réelle sont relevées à l’aide d’une visée au laser entre les deux engins, ainsi que de la saisie des données dans le chariot de mesure lui-même tronçon après tronçon, c’est-à-dire nivellement et dressage de la voie par rapport à des points fixes (par exemple les poteaux caténaires). L’enregistreur à huit canaux a enregistré ces données. Toutes les données de mesure sont de plus enregistrées numériquement.

De nombreux wagons MFS ont été utilisés pour prendre en charge la logistique des matériaux. Lors de l’acheminement de matériaux et de l’enlèvement des déblais, ceux-ci peuvent mettre en œuvre leurs avantages tels que l’acheminement du chargement vers l’extrémité avant de la rame. De plus, il a également été possible de décharger les déblais directement sur un lieu de dépôt provisoire à côté de la voie, par l’intermédiaire des convoyeurs orientables, pour leur enlèvement ultérieur. Un avantage appréciable qui permet de diminuer les trajets et donc le temps nécessaire. Lorsqu’une rame de MFS était détachée de la machine pour être déchargée ou chargée, quelques wagons MFS restaient accouplés à la machine afin de mettre à disposition leur capacité de stockage et donc d’éviter les interruptions dans l’approvisionnement en matériau neuf ou dans l’enlèvement de déblais. Après seule­ment 27 jours de travail intensif aussi bien pour les hommes que pour les machines, l’assainissement de la ligne en direction de Cuxhaven était terminé. La circulation sécurisée sur la voie a pu être reprise dans les deux sens de circulation selon le calendrier prévu initialement.