Brevet FR2373640A1 — publié le 19780707

La présente invention concerne un nouveau rail à ornière pour voie ferrée. Les rails du type dit" ornière" sont utilisés dans les voies ferrées tant pour supporter des roues à boudin central que des roues à boudin latéral. Lorsque le rail à ornière supporte une roue ou galet à boudin central, le boudin ou jante formant une excroissance par rapport au galet de roulement, est disposé dans la gorge centrale et les deux galets lateraux reposent sur les deux têtes latérales du rail séparées par la gorge centrale. Lorsque le rail à ornière supporte une roue à boudin latéral, seule une des tetes du rail est active et supporte l'anneau ou galet de roulement tandis que le boudin latéral est inséré dans la gorge centrale; la tête du rail, opposée à la tête servant de surface de roulement, constitue alors un "contre-rail" permettant l'enterrement du rail dans un terre-plein et cette tête parallèle à la tête de roulement constitue par ailleurs un moyen de guidage, le boudin étant guidé entre les deux têtes parallèles. Les rails à orniere du type connu sont constitues essentiellement par un patin supportant une âme verticale sur laquelle repose une structure en U constituant d'un côté le rail support ou rail de roulement et de l'autre côté le contre-rail, les deux têtes ou champignons ainsi constitués tant séparés par une gorge réceptrice du boudin. Ce rail à deux têtes est utilise d'une façon générale pour permettre le roulement de wagons comportant des roues à boudin lateral notamment dans tous les endroits ou le rail est enterré, par exemple sur un terre-plein ou la traversée d'une voie à niveau etc... Les inconvénients des rails à ornière de ce type sont bien connus La tête de roulement supportant le poids du wagon est disposee en porte-à-f & x par rapport à l'âme centrale, en sorte que par suite de la charge il existe un risque grave de cisaillement de la tête larérale par rapport à l'âme centrale, notamment sous l'effet de surcharge excédentaire momentanée. On risque également de provoquer un flambement de l'âme du rail en raison du grand élancement de cette dernière. En outre le rail étant enterre dans une masse de materiau constituant le terreplein susceptible de retenir l'humidité en proportions importantes, se trouve soumis à des phénomènes de corrosion rapide aboutissant à l'affaiblissement, voire à la destruction de l'âme du rail. En outre lorsque l'on veut procéder à l'entretien ou à la dépose de sections usées du rail, il est nécessaire de défoncer le terre-plein pour proceder soit à l'entretien, soit au remplacement des sections du rail usagées. L'invention vise à remedier à ces divers inconvenients et concerne un nouveau profil de rail du type à ornière permettant le roulement de roues à galets lateraux et boudin central comme de roue à galet unique et boudin lateral. Le rail selon l1invention peut permettre le roulement des wagons de tout type utilisés dans les chemins de fer et cela auxlieu et place des rails à ornière. Le rail selon l'invention peut notamment servir à la réalisation de tablier de passage à niveau ainsi qu'à l'équipement de voie de roulement sur des terrepleins pour engins de levage et de manutention. L'invention concerne un rail pour voie ferree du type à ornière et constitue de deux têtes parallèles séparées par une gorge ou canal apte à recevoir le boudin d'une roue à boudin latéral ou à boudin central, et le rail est caractérise en ce qu'il est constitué d'une tête principale de section de forme générale quadrangulaire et de préférence sensiblement carrez dont la face supérieure horizontale constitue la surface de roulement receptrice du galet de la roue, le rail comportant une seconde tête parallèle à la premiere de section générale quadrangulaire dont la hauteur est légèrement inférieure à la hauteur de la tête principale et la largeur, en coupe, est sensiblement égale ou inférieure à la moitié de la largeur de la tete principale, le rail comportant encore une semelle d'appui commune aux deux têtes, ladite semelle reposant sur une assise de type connu. De préférence la semelle commune aux deux têtes deborde exterieurezent de part et d'autre de chacune des deux têtes pour constituer deux patins longitudinaux pour l'immobilisation du rail. Selon une autre caracteristique, la semelle forme une bande horizontale jouxtant les deux têtes latérales, la face supérieure de la semelle constituant le fond de la gorge intermédiaire entre les deux têtes. Selon une autre caracteristique de l'invention, la semelle est interrompue sous la tête principale, la face horizontale inférieure de cette tête étant pourvue d'un évidement longitudinal constituant un canal ouvert vers le bas et concourant à l'allégement de l'ensemble. De préférence, les parois latérales exterieures et intérieures de la tête principale, sont situées selon deux plans verticaux ou légèrement convergents vers le haut. Par exemple les deux faces ou flancs latéraux de la tête principale sont situes dans des plans légèrement inclinés et convergents, chacun de ces plans formant un angle inférieur à 10 % et de préférence égal à 6 X par rapport à un plan vertical. Selon une autre caractéristique la face supérieure sensiblement horizontale de la tête principale est légèrement inclinée vers le centre du rail selon un angle de l'ordre de 5 % par rapport à un plan horizontal. Selon encore une autre caractéristique, la tête secondaire comporte deux faces latérales disposees selon deux plans verticaux ou légèrement convergents vers le haut. De préférence, la face latérale interne de la tête secondaire forme un angle ouvert vers le bas, voisin de 6 % par rapport à un plan vertical et la paroi lat- rale externe de la tête secondaire est située selon un plan formant un angle ouvert vers le bas de 10 % par rapport à un plan vertical. Enfin selon une autre caractéristique de l'invention, la face supérieure sensiblement horizontale de la tête secondaire est légèrement inclinée vers le centre du rail selon un angle voisin de 5 % par rapport à un-plan horizontal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit et qui est-donnée en rapport avec une forme de réalisation d'un rail conforme à l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe d'un rail conforme à l'invention et supportant une roue à boudin latéral. La figure 2 représente le même rail adapté à supporter une roue à double galet et à boudin central. Selon l'ensemble des figures on voit que le rail comporte deux têtes, soit une tête principale 1 et une tête secondaire 2 associée par une semelle commune 3, l'ensemble étant venu d'une seule opération de laminage. La tête principale 1 est appelée à constituer le support du galet de roulement soit d'une roues double galet et boudin central 4 comme dans la figure 2, soit d'une roue à galet unique et boudin lateral 5 comme dans la figure 1. Le rail selon l'invention comporte donc deux têtes dissymétriques. La tête principale 1 a une forme en coupe sensiblement quadrangulaire, massive et inscrite selon une surface quadrangulaire de forme sensiblement carrée. Un allégement peut être obtenu en pratiquant à la base du bourrelet ou de la tête 1 un évidement longitudinal 6 qui interrompt la continuité de la semelle 3. Latéralement les deux têtes sont prolongées par les excroissances 7 et 7' qui constituent les patins de fixation du rail, Le rail peut être posé sur blochets et ballast; il peut être posée sur des traverses metalliques ou éventuellement en bois; il peut enfin être posé sur longrines; dans tous les cas la fixation est obtenue par les moyens classiques notamment par crapauds et tire-fond. L'ensemble peut être enterre de façon à ce que les deux têtes viennent sensiblement affleurer au niveau du terre-plein constituant une surface de roulement, soit pour la traversee d'une route par la voie ferrée, soit que la voie circule dans un terre-plein telle qu'une aire de stockage ou une aire de déchargement (quai, port etc...) Dans ce dernier cas, la hauteur d'enterrement de la voie est suffisamment faible pour éviter la -destruction de l'infrastructure du terre-plein lors des opérations d'entretien ou de remplacement de sections de voie. Selon l'invention on voit que les deux têtes respectivement 1(principale) et 2 (secondaire) sont situees à des niveaux différents en hauteur, la tête 1 affleurant à un niveau supérieur à celui de la tête 2. En effet la tête 2 constitue un contre-rail destiné à constituer la gorge ou ornière centrale 9 qui constitue la rainure réceptrice du boudin central 10 ou 10' et constitue l'organe de guidage de ce dernier. Normalement la tête 1 est la seule tête porteuse receptrice de la surface de roulement de la roue 4 ou 5. Le rail selon l'invention peut également supporter une roue à double galet et à boudin central comme dans la figure 2; dans ce cas une seule des têtes est normalement opérationnelle pour supporter la roue; la tête secondaire 2 constituant contre-rail forme une surface de roulement de sécurité apte à recevoir le galet opposé de la roue 4 dans ces cas exceptionnels en s'opposant notamment à un affaissement de la roue (par exemple dans une courbe). A cet effet et ainsi qu'il a été indiqué la tête secondaire 2 se situe à un niveau sensiblement inférieur par rapport à celui de la tête principale 1. Les deux têtes sont prevues avec une surface de roulement légèrement inclinée par rapport à l'horizontal, cette inclinaison étant.formée en pente vers lo centre et elle représente un angle de l'ordre de 5 . Cet angle permet au galet de roulement d'attaquer essentiellement le bord externe de la tête de roulement. On assuré ainsi l'usure de la surface de roulement par sa partie externe en préservant par conséquent pendant toute la durée de vie du rail, l'angle interne 12 constitué par la surface de roulement 13 et la paroi interne 14 de la tête de roulement. Cette paroi 14 constitue en effet une butée latérale pour le boudin central 10 lorsque la roue est déviée de sa position axiale; la paroi latérale 14 constitue ainsi une butée qui risquerait d'être détériorée sous les tensions ou efforts horizontaux et l'usurpe prématurée de la paroi 14 et de l'angle 13 risquerait de faciliter le déraillement de la roue, empêchant à la paroi 14 de jouer son rôle de butée. A cet effet la paroi 14, comme la paroi symétrique 14', sont sensiblement verticales ou elles sont situées selon des plans sensiblement verticaux ou légère- ment convergents vers le haut et formant un angle de l'ordre de 6" par rapport à un plan vertical. La tête secondaire opposée à la tête principale comporte également des parois latérales legerement convergentes vers le haut; la paroi interne 16 est constituée selon un plan formant un angle de 6 , ouvert vers le bas, par rapport à la verticale et la face externe 17 de la tête secondaire 2 est située selon un plan formant un angle, ouvert vers le bas, de 10 % par rapport à un plan vertical. La tête secondaire 2, définit avec la tete principale, la gorge 9 et forme de son côté une butée latérale permettant de guider le boudin central 10 ou latéral 10' de la roue reposant sur le rail. L'ensemble peut être enterre jusqu'au niveau supérieur des têtes respectivement 1 et 2 pour être noyé dans un terre-plein ou dans une voie carrossable en vue de sa traversée par la voie ferrée. Le rail selon l'invention peut donc être utilisé tant pour le roulement de roues de voie ferree, notamment à boudin latéral comme pour le roulement d'engins reposant sur des roues à double galet et boudin central. Par rapport au rail à orniere et âme centrale connu précédemment, on évite tout risque de cisaillement du champignon latéral porteur du galet de roulement; on évite tout risque de rupture d'ornière ou de flambement de l'âme ou de destruction de cette dernière par la corrosion. Le rail étant bas et bénéficiant d'une assise large peut être mis en place et il bénéficie d'une excellente stabilité malgre son faible poids; il peut en outre par ceintrage à froid admettre des rayons de courbure jusqu'à 80 metres. La surface supérieure de roulement inclinée est obtenue dès le laminage et on obtient ainsi, tout en posant le rail sur une assise rigoureusement verticale, une surface de roulement inclinée vers le centre avec les avantages qui en découlent, notamment autocentrage du roulement et usure du rail uniquement par ltexte- rieur tout en respectant l'angle intérieur de la tête de roulement en evitant ainsi les risque de detèriaration et les possibilités de déraillement qui en découleraient. Le rail selon l'invention est donc appelé à remplir tous les usages des rails à ornière de type connu; mais il peut également être utilisé pour la mise en place de voie ferrée en remplaçant le rail à tête unique du type vignole; le rail peut également servir pour la réalisation de tabliers de passage à niveau ainsi que pour la mise en place de voie de roulement enterrée dans un terre-plein pour le déplacement d'engin de levage et de manutention. Dans le cas d'une voie montée sur blochets et ballast et compte tenu d'une qua 2 lité d'acier de résistance de l'ordre de 70 à 85 kilos par mm2, on obtient une charge admissible calculée de 26 tonnes par galet, mais en posant le rail sur longrine en béton armé ou en utilisant une qualité d'acier superieure, on obtient une charge admissible par galet nettement plus élevée. Le raccordement de deux sections de rail successif peut s'effectuer par soudure alumino thermie; des moules speciaux permettent le raccordement du rail selon l'invention, soit avec un rail à ornière de type connu soit avec un rail vignole. Lorsque le rail selon l'invention est enrobé dans le revêtement d'un terre-plein, en cas de necessité de remplacement d'une section de rail, on évite la démollition de l'ensemble du terre-plein, seule la couche superficielle de roulement peut être découpée pour la dépose ou la réparation du rail. REVENDICATIONS 1 - Rail pour voie ferrée du type à ornière et constitué de deux têtes paralleles séparées par une gorge ou canal apte à recevoir le boudin d'une roue à boudin latéral ou à boudin central, et le rail est caractérisé en ce qu'il est constitue d'une tête principale de section de forme genérale quadrangulaire et de préférence sensiblement carrée, dont la face superieure horizontale constitue la surface de roulement réceptrice du galet de la roue, le rail comportant une seconde tête ou tête secondaire-parallèle a la première et de section générale quadrangulaire dont la largeur, en coupe, est sensiblement inférieure à la largeur de la tête principale, les deux têtes étant solidaires d'une semelle d'appui commune, ladite semelle reposant sur une assise de type connu. 2 - Rail selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la hauteur de la tête secondaire est inférieure à la hauteur de la tête principale 3 - Rail selon les revendicatlon 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur de la tête secondaire est au plus egale ou de préférence inférieure à la moitié de la largeur de la tête principale. 4 - Rail selon l'une des revendications 1 â 3, caractérisé en ce que la semelle commune aux deux têtes déborde.extérieurement de part et d'autre de chacune des deux têtes pour constituer un patin pour l'immobilisation du rail. 5 - Rail selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la semelle forme une bande horizontale joignant les deux têtes latérales et dissymétriques, la face superieure de la semelle constituant le fond de la gorge intermédiaire entre les deux têtes. 6 - Rail selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la semelle est interrompue sous la tête principale, la face horizontale inférieure de la semelle situee à l'aplomb de la tête principale est pourvue d'un evidement longitudinal constituant un canal ouvert vers le bas et concourant à l'allègement de l'ensemble. 7 - Rail selon l'une desrevendications 1 à 6 caractérisé en ce que les parois laterales exterieures et intérieures de la tête principale, sont situées selon deux plans verticaux ou legèrement convergents vers le haut. 8 - Rail selon la revendication 7 caractérisé en ce queles deux faces ou flancs latéraux de la tête principale sont situés dans des plans légèrement inclinés ou convergents, chacun de ces plans formant un angle inférieur à 10 % et de préférence égal à 6 % par rapport à un plan vertical. 9 - Rail selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la face supérieure sensiblement horizontale de la tête principale est légèrement inclinée vers le centre du rail selon un angle de l'ordre de 5 % par rapport à un plan horizontal. 10 - Rail selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la tête secondaire comporte deux faces latérales disposées selon deux plans verticaux ou légèrement convergents vers le haut. 11 - Rail selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que la face latérale interne de la tete secondaire forme un angle ouvert vers le bas, voisin de 6 % par rapport à un plan vertical et la paroi laterale externe de la tête secondaire est située selon un plan formant un angle ouvert vers le bas de 10 % par rapport à un plan vertical. 12 - Rail selon l'une des revendications 1 à 11 caractérise en ce que la face supérieure sensiblement horizontale de la tête secondaire est légèrement inclinée vers le centre du rail selon un angle voisin de 5 % par rapport à un plan horizontal.