Brevet FR2438707A1 — publié le 19800509

Selon la pratique classique, la structure d'une voie ferrée comprend une couche de ballast, plusieurs traverses de bois régulièrement espacées sur le ballast, et deux rails parallèles reposant et fixés sur la surface supérieure des traverses. Les rails sont fixés aux traverses au moyen de tirefonds,de crampons ou d'autres dispositifs classiques de fixation. Lorsqu'une section de voie est soumise à un certain trafic, le passage répété et le poids des trains provoquent un déplacement du ballast sous-jacent, généralement constitué de gravier, sous certaines parties des traverses. Dans la plupart des cas, le ballast se trouvant directement au-dessous des rails et des extrémités des traverses est déplacé davantage que le ballast proche du centre des traverses. Le centre des traverses est alors soumis à des contraintes supérieures à celles s'exerçant dans les autres parties de ces traverses, ce qui peut provoquer une cassure de celles-ci en leur milieu. Dans d'autres cas, le poids du train provoque ltéclatement ou la formation de fentes dans les extrémités des traverses, ce qui affaiblit gravement la structure de la voie.Un entretien convenable de cette voie exige que les traverses fendues ou cassées soient remplacées régulièrement, ce qui demande des opérations longues et coûteuses. La pose de la voie selon le procédé classique est compliquée par le fait qu'il est nécessaire d'obtenir la plus grande uniformité possible. En particulier, l'espacement uniforme des traverses est critique et il est nécessaire de procéder à de longues opérations de mesure. Les dispositifs classiques de support des rails et des traverses, utilisés dans l'art antérieur, comprennent des structures rigides en béton ainsi que des coussinets métalliques qui supportent les rails, les traverses étant bridées à l'intérieur de ces coussinets ou leur étant autrement fixées de manière rigide. Ces dispositifs ne conviennent pas pour résoudre le problème posé par la détérioration des traverses ou des supports en béton, car la flexion verticale d'un rail au passage d'un train tend à concentrer les contraintes dans ces structures rigides. Dans le cas d'un coussinet, les mouvements verticaux du rail peuvent provoquer une compression indésirable de la traverse, un déplacement du ballast et un soulèvement du coussinet par rapport au ballast. Dans le cas de structures rigides en béton, des fissures et d'autres détériorations peuvent apparaître. L'invention concerne une structure de support d'une voie, comportant un collier perfectionné qui reçoit librement, par glissement, le tronçon extrême d'une traverse tout en constituant un support direct pour la voie, afin de minimiser les contraintes exercées sur la traverse. Le collier est constitué de préférence d'une seule pièce rigide comprenant un logement supérieur ouvert sur des côtés opposés par lesquels une extrémité d'une traverse peut être introduite, et une partie inférieure élargie destinée à être noyée dans le ballast. Le rail est monté sur la partie supérieure et le poids du train est transmis directement à la partie inférieure et au ballast. Le collier est fixé à la traverse de manière à pouvoir se déplacer verticalement par rapport à celle-ci mais à ne pas pouvoir se déplacer sensiblement dans le plan horizontal par rapport à la traverse.Ceci permet à la structure de supporter d'importantes forces verticales de compression et de soulèvement résultant du passage d'un train, alors que la traverse est utilisée principalement pour maintenir l'écartement des rails. Il en résulte une minimisation du déplacement du ballast par la traverse et l'élimination des charges de compression exercées auparavant sur les extrémités de cette traverse, tout en permettant un soutien accru et plus uniforme et une meilleure répartition des charges. La partie inférieure du collier est de préférence évasée à partir de la partie supérieure, de manière à avoir la forme d'un hémisphère creux . Pendant la pose de la voie, des colliers voisins sont disposés de manière que leurs parties inférieures soient en contact ou rapprochées étroitement et uniformément, de manière à réaliser automatiquement un espacement uniforme des traverses. Lorsqu'elles sont équipées de colliers selon l'invention, les traverses sont destinées principalement à maintenir l'écartement des rails et elles ne sont pas soumises à des forces de compression importantes, ce qui accroit très sensiblement leur durée de vie et réduit fortement les exigences d'entre tien de la voie. Le collier de traverse selon l'invention sera décrit plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un tronçon de voie ferrée comportant des colliers de traverse selon l'invention la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une élévation du collier de traverse selon l'invention la figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 3 la figure 5 est une vue en perspective d'une variante du collier de traverse selon l'invention la figure 6 est une élévation du collier représenté sur la figure 5 ; et la figure 7 est une vue en plan du collier représenté sur la figure 5. Comme représenté sur les figures 3 et 4, le collier 10 de traverse selon l'invention comprend une partie supérieure 12 de réception d'une traverse et une partie inférieure et élargie 14 destinée à entrer en contact avec le sol. Le collier 10 est de préférence réalisé d'une seule pièce rigide et il peut être fabriqué en métal, par exemple en fonte ou en acier, par la mise en oeuvre de procédés classiques. Comme représenté, la partie supérieure 12 se présente sous la forme d'une boite carrée ou rectangulaire ayant des côtés ouverts et comprenant deux parois latérales parallèles et espacées 16, reliées par des parois supérieure 18 et inférieure 20. L'ouverture ou le logement 22 traversant la partie supérieure est suffisamment grand pour qu'une extrémité d'une traverse 24 puisse y être introduite librement et en glissant, comme représenté sur la figure 2, la traverse traversant totalement la partie supérieure du collier dont elle dépasse légèrement. L'ouverture 22 est de préférence rectangulaire, de manière à recevoir une traverse classique 24 en bois, à section rectangulaire. Il convient cependant de noter que l'ouverture peut être adaptée à tout type, toute dimension et toute forme de traverse.Dans tous les cas, la dimension du logement de la partie 12 et/ou les dimensions extérieures de la traverse 24 sont choisies pour permettre à cette traverse de pénétrer relativement librement dans le logement, plutôt que d'y être emboîtée étroitement ou serrée, comme c'est le cas généralement dans l'art antérieur. La partie inférieure 14 diverge de la partie supérieure 12 et présente une surface relativement grande destinée à être noyée dans le ballast, comme montré sur les figures 1 et 2. Comme représenté, la partie inférieure 14 est de préférence en forme d'hémisphère creux dont la surface concave 26 est orientée vers le bas. Lorsque le collier est installé, comme montré sur les figures 1 et 2, la partie inférieure 14 est sensiblement noyée dans le ballast 28 qui peut être constitué classiquement de roche broyée a de gravier , etc. De plus, il convient de noter que le ballast 28 remplit sensiblement la face concave intérieure ou la coupelle, orientée vers le bas et formée par la partie inférieure.Bien que cette dernière soit représentée sous la forme d'un hémisphères il est évidemment possible d'utiliser d'autres formes telles qu'une forme conique, pyramidale, cubique ou parallélépipédique. La base de la partie inférieure a un diamètre ou une surface sensiblement supérieur à la largeur ou à la surface de la partie supérieure. Comme représenté sur la figure 2, la partie inférieure 14 présente une surface orientée vers le bas qui tend à retenir plutôt qu'à déplacer le ballast sous l'effet de charges verticales orientées vers le bas, tout en assurant une retenue latérale excellente. De plus, la partie inférieure présente une surface orientée vers le haut, pouvant s'opposer au soulèvement du collier. La paroi supérieure 18 de la partie supérieure 12 comporte deux ergots espacés 30 qui délimitent une rainure longitudinale destinée à recevoir le patin 31 d'un rail 32 de chemin de fer. Plusieurs trous 34 sont également réalisés en alignement longitudinal avec les ergots, afin de recevoir destire fondsoucramponsclassiques 36 qui sont introduits dans ces trous et dans la traverse 24, afin que les têtes de ces tirefonds chevauchent le patin 31 du rail et retiennent ce dernier en position. Les tirefonds 36 servent donc à maintenir le rail 32 en position et également à fixer la traverse 24 par rapport au collier 10.Ils constituent des organes au moyen desquels la traverse et le collier sont fixés l'un à l'autre dans le plan horizontal tout en pouvant se déplacer l'un par rapport à l'autre dans une direction verticale. Lorsque des forces orientées vers le haut apparaissent, les tirefonds permettent au rail de se déplacer librement entre les nervures et de s'éloigner de la surface supérieure du collier, et le jeu vertical permet un certain mouvement entre la traverse et son logement, ce qui élimine les contraintes verticales et permet au collier de rester ancré dans le ballast. Ce dispositif de fixation assure également un maintien suffisant de l'écartement horizontal des rails de la voie. I1 est évident que des organes séparés peuvent être utilisés pour fixer le rail et la traverse au collier, comme indiqué précédemment.Par exemple, des tirefonds peuvent être introduits à travers la paroi supérieure de la partie supérieure 12 et le rail peut être fixé d'une manière séparée au moyen de brides classiques ou d'autres organes fixés à la paroi supérieure. Le mode de fixation du collier à la traverse est important pour un bon fonctionnement de l'invention. Un jeu vertical au moins minimal est ménagé entre la traverse et la surface intérieure du logement supérieur, et tout dispositif utilisé pour fixer le collier à la traverse doit permettre au moins un jeu libre minimal entre eux. Des tirefonds introduits dans des trous réalisés dans la paroi supérieure du collier doivent permettre à cette paroi supérieure de fléchir vers le bas, sans écraser la traverse, et ils doivent également permettre des mouvements verticaux limités entre le collier et la traverse. Ce jeu limité permet à la traverse de rester à peu près insensible aux efforts de compression ou de soulèvement exercés par le rail ou au léger mouvement ou flexion du collier. Il est évident que d'autres dispositifs de fixation peuvent être utilisés pour obtenir le même résultat, par exemple une tige, un boulon ou un tirefond passant dans des trous réalisés dans les parois latérales du logement et dimensionnés pour permettre un certain jeu vertical libre. Il convient également de noter que dans le cas où des tirefonds classiques sont introduits à travers la paroi supérieure du logement, ils se desserrent dans une certaine mesure en cours de service, sans que cela affecte la sécurité ou les avantages apportés par la structure selon l'invention. Ce dernier a pour caractéristique supplémentaire de sécurité d'assurer le soutien de la charge par la traverse dans le cas où les angles de la paroi supérieure du collier sont détériorés, jusqu'à ce qu'une réparation puisse être effectuée. Pour la pose de la voie, la couche comprenant le ballast 28 est préparée de manière que la partie inférieure 14 des colliers y soit noyéescomme montré sur la figure 2. Les colliers sont disposés en lignes parallèles, comme montré sur la figure 1, de manière que leurs bases soient en contact tangentiel ou espacées régulièrement, ce qui assure un espacement régulier des traverses voisines, sans qu'il soit nécessaire de procéder à des mesures. On prépare de préférence plusieurs ensembles comprenant chacun une traverse 24 et deux colliers espacés 10. Ces ensembles peuvent être amenés d'une manière très simple sur le chantier de pose et mis en place les uns contre les autres. Le rail 32 peut ensuite être fixé, comme montré, au moyen de tirefonds ou d'autres organes de fixation. Lorsqu'ils sont utilisés, des éléments s'opposant au cheminement des rails peuvent être fixés sur la voie, à proximité de la partie supérieure des colliers logeant les traverses. Pour le montage de ces éléments, il n'est pas nécessaire d'accroitre l'espacement des traverses qui est déterminé par la partie inférieure des colliers, en forme de cloche. Les figures 5 à 7 représentent une variante 10' du collier salon l'invention. Cette forme de réalisation est sensiblement analogue à celle montrée sur les figures 1 à 4, mais elle comporte, en plus de la précédente, des voiles 50 de renfort partant de chacun des angles 52 de la partie supérieure 12 et aboutissant à la surface extérieure de la partie inférieure 14. Les voiles 50 peuvent venir de fonderie avec le collier et ils sont destinés principalement à accroître la rigidité de ce dernier et à en augmenter la résistance aux forces verticales. De plus, il convient de noter que les voiles 50 s'élèvent jusqu'à la paroi supérieure 18' et qu'ils constituent donc un support supplémentaire pour cette dernière. I1 apparaît donc que le collier de traverse de chemin de fer selon l'invention présente des avantages importants par rapport aux dispositifs classiques dafixation de la voie. Tout d'abord, la partie supérieure 12, bien qu'elle entoure totalement et protège l'extrémité correspondante de la traverse, ne serre pas cette dernière, ce qui élimine ou diminue sensiblement la formation de fissures et les détériorations de cette extrémité de la traverse sous lteffet des forces de compression. En fait, les traverses peuvent se trouver au-dessus du niveau de la couche de ballast ou peuvent ne reposer que légèrement sur cette dernière, car elles sont destinées principalement à maintenir l'écartement correct des rails.Ensuite, la partie inférieure élargie 14 présente une grande surface de support reposant sur le sol. Cette partie inférieure est noyée au-dessous de la surface du ballast et, en raison de sa grande surface et de sa position, elle réduit les déplacements du ballast et, par conséquent, la rupture des traverses en leur milieu. La voie équipée de colliers selon l'invention demande donc moins d'entretien, moins d'opérations de réparation et de remplacement des traverses, et elle tend davantage que les voies classiques à rester de niveau et stable. En outre, l'espacement uniforme des traverses et la répartition des charges sont obtenus automatiquement par la disposition en contact ou à égale distance des colliers voisins. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au collier de traverse décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Collier de traverse de chemin de fer, destiné à supporter un rail au-dessus de traverses espacées et d'un ballast, caractérisé en ce qu'il comporte une structure rigide d'une seule pièce comprenant une partie supérieure et une partie inférieure, la partie supérieure comportant une paroi supérieure destinée à supporter un rail, et deux parois latérales s'étendant entre la paroi supérieure et ladite partie inférieure, la partie supérieure étant traversée par une ouverture ménagée entre les parois supérieure et latérales et dimensionnée pour recevoir librement, par glissement, un tronçon extrême d'une traverse, de manière que des forces verticales exercées sur ce collier soient supportées à peu près en totalité par ce dernier, ce qui minimise la charge et les contraintes exercées sur la traverse, la partie inférieure étant évasée à partir de la partie supérieure et sa longueur étant suffisante pour qu'elle pénètre dans le ballast. 2. Collier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des organes fixant la partie supérieure à la traverse, afin de les empêcher de se déplacer horizontalement l'une par rapport à l'autre tout en leur permettant de se déplacer verticalement l'une par rapport à l'autre. 3. Collier selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes de fixation traversent la paroi supérieure dudit collier. 4. Collier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure présente une surface concave orientée vers le bas. 5. Collier selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface concave se présente sous la forme d'une partie creuse d'un hémisphère. 6. Collier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux ergots espacés, situés sur la paroi supérieure et destinés à recevoir un rail entre eux. 7. Collier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs voiles reliant les parties supérieure et inférieure. 8. Collier selon la revendication 7, caractérisé en ce que les voiles s'étendent entre la paroi supérieure et la partie inférieure et partent des bords des parois latérales. 9. Dispositif pour voie ferrée, destiné au montage de rails sur des traverses espacées et sur du ballast, caractérisé en ce qu'il comporte un collier comprenant une partie supérieure et une partie inférieure formant une structure rigide d'une seule pièce, la partie supérieure, qui présente une surface supérieure destinée à supporter un rail, étant traversée par un logement dans lequel pénètre une extrémité d'une traverse, un certain jeu vertical étant ménagé entre les extrémités de la traverse et les logements dans lesquels elles sont introduites, des organes s'opposant aux mouvements horizontaux entre la traverse et le collier, la partie inférieure dR ce dernier divergeant de la partie supérieure et pénétrant dans le ballast, de manière que des forces verticales exercées sur le dispositif soient supportées sensiblement par le collier, et non par la traverse. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs colliers de traverse, alignés de manière que leurs parties inférieures soient en contact les unes avec les autres. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractériséen ce qu'il comprendun ensemble préasse;nblé constitué d'une traverse et de colliers proches des extrémités de cette traverse.