Brevet FR2489861A1 — publié le 19820312

L'invention concerne une semelle de rail. amortissant le bruit, se composant d'une plaque d'assise, d'une plaque porte- rail et d'éléments amortisseurs interposés entre la plaque d'assise et la plaque porte-rail, les surfaces dirigées l'une vers l'autre de la plaque d'assise et de la plaque porte-rail présentant de préférence des parties profilées de forme mutuel- lement complémentaire, les éléments amortisseurs étant réalisés avec une forme correspondant à celle des parties profilées de la plaque d'assise et de la plaque porte-rail et les éléments amortisseurs étant déformables élastiquement par des forces agissant en direction verticale. -Outre l'infrastructure de voie classique avec traverses et couche de ballast, on utilise à l'heure actuelle des infra- structures de voie renforcées en béton. En particulier dans la construction de chemins de fer souterrains dans des tubes de tunnel ou similaires, ce type d'infrastructure de voie est utilisé presque exclusivement depuis quelque temps. Dans ce cas, les infrastructures de voie se composent de semelles de rail qui sont disposées à intervalles d'un demi-mètre environ et qui jouent, à l'égard de chaque rail d'une voie, à la fois le rôle des traverses et celui de la couche de ballast. Une telle semelle de rail se compose essentiellement d'une plaque d'assise et d'une plaque porte-rail. Des éléments amortisseurs sont interposés entre la plaque d'assise et la plaque porte- rail. Ces éléments amortisseurs sont nécessaires, car-une transmission du son de conduction, produit par le système roues-rails, à l'environnement proche, c'est-à-dire aux tubes de tunnel dans le cas par exemple de chemins de fer souterrains, doit être évitée dans toute la mesure du possible. Un bon effet d'amortissement, en ce qui concerne le bruit de conduction produit par le système roues-rails, est indispensable en particulier dans le cas o des bâtiments se trouvent dans l'environnement proche, c'est-à-dire à des distances de moins -5 de 5 à 10 m d'épaisseur de terre, car le bruit de(/conduction par la matière qui est transmis peut être amplifié dans ces bâtiments par des oscillations de résonance, pour se transfor- mer en bruit transmis par l'air d'amplitude considérable. Dans des semelles de rail du genre défini ci-dessus qui étaient fréquemment utilisées jusqu'à maintenant (voir les demandes de brevet allemand 11 89 104 et 24 25-599), on uti- lise des éléments amortisseurs qui consistent en des plaques lisses ou légèrement profilées de caoutchouc, de combinaisons de caoutchouc/matière synthétique ou de combinaisons de caoutchouc/matière fibreuse. Au passage d'une rame exerçant un effort sur les rails correspondants (chemin de fer métropo- litain, chemin de fer aérien, tramway électrique), les éléments amortisseurs sont déformés>élastiquement par les forces qui agissent en direction verticale, c'est-à-dire qu'ils sont sollicités essentiellement à la compression. L'effet d'amortis- sement de tels éléments amortisseurs en forme de plaque dépend, entre autres facteurs, de l'épaisseur de la plaque. Lorsqu'on augmente l'épaisseur de la plaque, l'amortissement du bruit. transmis par la matière est amélioré, mais il est imposé, en ce qui concerne l'épaisseur de la plaque, une limite supérieure par le fait que les forces qui se produisent en direction horizontale peuvent donner lieu, en cas d'épaisseur excessive des éléments amortisseurs, à des déplacements d'amplitude inad- missible des rails en direction horizontale (avec des éléments amortisseurs lisses ou légèrement profilés, sollicités unique- ment à la compression, la rigidité à la déformation élastique en direction horizontale ne s'élève qu'à 20 à 50 %5 environ de la rigidité à la déformation élastique en direction verticale). Avec les forces centrifuges qui sa produisent au passage de courbes, avec les forces de roulis et avec les -forces de décé- aération qui se produisent au freinage, on observe ainsi, en cas d'épaisseur excessive des plaques des éléments amortisseurs, des déplacements d'amplitude inadmissible des rails dans la direction horizontale.]n conséquence, si l'on utilise de tels éléments amortisseurs en forme de plaque, on est obligé de trouver un compromis entre les exigences contradictoires d'une grande épaisseur de plaque en vue dlun meilleur amortis- sement du bruit transmis par la matière d'une part, et d'une faible épaisseur de plaque en vue d'un moindre déplacement en direction horizontale. La semelle de rail amortissant le bruit de type connu, définie dans le préambule (voir la demande de brevet allemand 19 22 055) apporte une certaine amélioration en ce qui concerne le déplacement des rails dans la direction horizontale. Dans cette semelle de rail, la surface de la plaque d'assise du côté de la plaque porte-.rail est réalisée en zig-zag avec des saillies et des retraits triangulaires formés alternativement et- la surface de la plaque porte-rail du cÈté de la plaque d'assise est réalisée avec une forme complémentaire. Entre ces deux profils à engrènement mutuel est interposé un élément amortisseur d'une seule pièce en une matière élastique, par exemple en un mélange de caoutchoucs. En raison du serrage dompact de l'élément amortisseur, il n'est possible d'obtenir dans ce cas - en raison de la compressibilité limitée de la matière - qu'une élasticité statique relativement faible. En effet, dans le cas de la semelle de rail amortissant le bruit du type connu qui vient d'être décrit, les forces horizontales qui, dans d'autres dispositifs, pourraient provo- quer un déplacement de la plaque porte-rail par rapport à la plaque d'assise, sont bloquées au niveau des surfaces respec- tivement-opposées des saillies et des retraits, mais cette semelle de rail connue amortissant le bruit s'est révélée avoir encore besoin d'améliorations dans deux directions. D'une part, l'amortissement du bruit transmis par la matière qu'il est possible d'atteindre n'est pas encore suffisant et, d'autre part, les forces horizontales dirigées parallèle7nent à la longueur des rails, par exemple les forces de freinage, ou les forces horizontales qui ont une composante importante dans la direction parallèle à la longueur des rails, ne sont pas bloquées suffisamment. Entre-temps, il a été décrit (voir la demande de brevet allemand 28 17 278) une semelle de rail amortissant le bruit du genre défini dans le préambule, avec laquelle un amortisse- ment optimal du bruit transmis par la matière est d'une part assuré et, d'autre part, les déplacements d'amplitude inadmis- sible des rails dans la direction horizontale sont évités, quelle que soit la direction dans laquelle agissent les forces qui se produisent dans chaque circonstance. Cette semelle de rail amortissant le bruit-est caractérisée par le fait que, d'une part, les éléments amortisseurs ne sont interposés qu'entre des flancs contigus, inclinés par rapport à l'horizon- tale, des saillies- et retraits de la plaque d'assise et de la plaque porte-rail, ce qui fait qu'il reste des espaces vides entre la plaque d'assise et la plaque porte-rail, et que, d'autre part, il est formé, sur la surface de la plaque d'assise du côté de la plaque porte-rail, une multiplicité de saillies tronconiques et, sur la surface de la plque porte-rail du cÈté de la plaque d'-assise, une multiplicité de retraits en forme d'entonnoir, correspondant aux saillies tronconiques. En ce qui concerne les détails de cette semelle de rail amortissant le bruit, on se référera aux demandes de brevet allemand 28 17 278 (publiée avant examen), 28 17 278 (publiée après examen) et 28 57 105; le contenu divulgué des documents préci- tés est expressément incorporé, par les présentes, dans le contenu divulgué de la présente demande de brevet. Dans des semelles de rail amortissant le bruit du genre défini dans le préambule et même, en particulier, dans celles du genre décrit en dernier lieu, l'élasticité, qui est essentiel- le pour un bon amortissement du bruit transmis par la matière, est limitée par le fait que 1' "onde de déformation" durail oui précède la roue doit être maintenue dans des limites déterminées. ún raison de l'élasticité instantanée du rail lors du passage d'une roue, le rail a tendance, dans une zone non chargée éten- due en avant de la rame en mouvement, à s'écarter vers le haut et latéralement. Il en résulte une certaine agitation de la voie qui ne se calme qu'au bout d'un temps relativement long et qui favorise l'usure des rails et celle des jantes des roues. Partant de l'état de la technique évoqué ci-dessus, l'in- vention a pour but de réaliser et d'améliorer la semelle de rail connue amortissant le bruit, de telle manière qu'en dépit d'une élasticité relativement forte, il ne se produise qu'une "onde de déformation" relativement faible. La semelle de rail amortissant le bruit selon l'invention, par laquelle est atteint le but défini ci-dessus, est caracté- risée tout d'abord et dans l'essentiel par le fait qu'en plus des éléments amortisseurs, il est prévu, entre la plaque d'as- sise et la plaque porte-rail, de préférence deux dispositifs de-prétension qui serrent la plaque porte-rail en direction de la plaque d'assise, et que les dispositifs de pré-tension peuvent être détendusparsdes forces agissant en direction verticale. Les dispositifs de pré-tension prévus d'après l'in- vention ont pour effet que dans la zone non chargée en avant (et en arrière) de la rame en mouvement, les plaques porte-rail et, par suite, les rails sont "immobilisés" par rapport aux plaques d'assise - ce qui fait que les "ondes de déformation" qui se forment dans d'autres circonstances sont limitées. Dans le détail, il existe différentes possibilités pour réaliser et développer l'enseignement de l'invention, comme cela sera expliqué ci-après à seul titre d'exemple. Tout d'abord, dans la semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention, chaque dispositif de pré-tension se compo- se opportunément d'un boulon fileté, d'une butée réglable en hauteur et d'un élément de pré-tension déformable élastiquement, interposé entre la butée et une surface d'appui, ce qui fait que la force de prétension peut être établie et réglée de manière simple - à savoir par la possibilité de rengage en hauteur de la butée. Une première forme de réalisation concrète de la semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention est caracté- risée en complément par le fait que le boulon fileté est monté en position fixe par rapport à la plaque d'assise1 et que la butée est constituée par un écrou fileté, placé à l'extrémité distale du boulon fileté par rapport à la plaque d'assise, et par une rondelle de butée. Dans ce cas, la possibilité de régla- ge en hauteur de la butée est donc réalisée par la coopération de l'écrou fileté et de l'extrémité filetée du boulon fileté. Dans ces conditions, il est à conseiller que le boulon fileté comporte une tête et que la plaque d'assise présente une cavité qui- loge la tête du boulon fileté. Une seconde forme de réalisation concrète de la semelle de rail--amortissant le bruit suivant l'invention est caracté- risée en -complément par le fait que la plaque d'assise présente un-trou fileté correspondant à l'extrémité filetée du boulon fileté, par le fait que le boulon fileté comporte une tête et par le fait que la butée est constituée par la tête du boulon fileté et par une rondelle de butée. Dans ce cas, la possibili- té de réglage en hauteur de la butée est donc réalisée par la coopération du boulon fileté et du trou fileté de la plaque. d'assise, correspondant à l'extrémité filetée du boulon fileté; il suffit de visser - plus ou moins - le boulon fileté dans le trou fileté - prévu à cet effet - de la plaque- d'assise. Dans les formes de réalisation de la semelle de rail amor- tissant le bruit suivant l'invention, dans lesquelles le boulon fileté est monté en position fixe par rapport à la plaque dVassise ou peut être vissé dans un trou fileté- - prévu à cet effet - de la plaque d'assise, il est à conseiller de munir la plaque porte-rail d'une cavité qui loge l'élément de pré- tension, cavité qui est délimitée entre autres par la surface d'appui prévue pour l'élément de pré-tensonn.. Dans ceswcondi- tions, il peut être opportun d'adjo&ndre un élément de recouvre- ment à la cavité de la plaque porte-rail qui loge l'élément de prétension, ce qui assure une certaine protection de l'élément de pré-tension. Znfin, une troisième forme de réalisation concrè-te de la semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention est caractérisée en complément par le fait que le boulon fileté est monté en position fixe par rapport à la plaque porte-rail et par le fait que la butée est réalisée sous forme de douille filetée, munie d'une bride de butée et placée à l'extrémité filetée distale du boulon fileté par rapport à la plaque porte- rail. Dans ce cas, la possibilité de réglage en hauteur de la butée est réalisée par la coopération du boulon fileté et de la douille filetée qui constitue la butée - en s'assurant évidem- ment que la butée, réalisée sous forme de douille filetée, ne tourne pas en même temps lorsqu'on fait tourner le boulon fileté. Dans cette dernière forme de réalisation concrète de la seme-1-le de rail amortissant le bruit suivant l'invention, dans laquelle le boulon fileté est monté en position fixe par rapport à la plaque porte-rail, il peut être opportun de munir la plaque d'assise d'une cavité qui loge l'élément de pré-tension et qui est délimitée entre autres par la surface d'appui prévue pour l'élément de pré-tension. L'invention est ci-après expliquée de façon plus détaillée à l'aide de dessins qui ne font qu'illustrer des exemples de réalisation. La fig. 1 contient deux vues en coupe partielle d'une première forme de réalisation d'une semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention. La fig. 2 est une représentation à plus grande échelle de la partie droite de la fig. 1. La fig. 3 est une vue correspondant à celle de la fig. 2 et représentant une deuxième forme de réalisation d'une semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention. La fig. 4 est une vue correspondant à celle de la fig. 2 et représentant une troisième forme de réalisation d'une semel- le de rail amortissant le bruit suivant l'invention. La fig. 5 enfin est une vue correspondant à celle de la fig. 2 et représentant une quatrième forme de réalisation d'une semelle de rail amortissant le bruit suivant l'invention. La semelle de rail amortissant le bruit 1 qui est repré- sentée sur la fig. 1 sert au montage de rails 2 et se compose essentiellement d'une plaque d'assise 3, d'une plaque porte-rail 4 et d'éléments amortisseurs 5 interposés entre la plaque d'as- sise 3 et la plaque porte-rail 4, les éléments amortisseurs 5 étant déformables élastiquement sous l'effet de forces agissant en direction verticale. Comme le montre la partie gauche de la fig. 1-, les surfaces 6 et 7 mutuellement opposées de la plaque d'assise 3 et de la plaque porterail 4 présentent des parties profilées de forme mutuellement complémentaire. Les éléments amortisseurs 5 sont réalisés avec une forme correspondant aux parties profilées de la plaque d'assise 3 et de la plaque porte- rail... Dans l'exemple de réalisation qui est représenté dans la partie gauche de la fig. 1, il est formé, sur la surface 6 de la plaque d'assise 3 du c8té de la plaque porte-rail 4, une multiplicité de saillies tronconiques 8. Sur la surface 7 de la plaque porte-rail 4 du côté de la plaque d'assise 3, il est pratiqué des retraits en forme d'entonnoir 9, correspondant aux saillies tronconiques 8. Quant au reste, au sujet des éléments amortisseurs 5 et de la forme de réalisation correspondante de la plaque d'assise 3 et de la plaque porte-rail 4, on se réfère- ra à la demande de brevet allemand 28 17 278. D'après l'invention, il est prévu - en plus des éléments amortisseurs 5 - entre la plaque d'assise 3 et la plaque porte- rail 4, de préférence deux dispositifs de pré-tension 10 qui serrent la plaque porte-rail 4 en direction de la plaque d'assi- se 4 et qui peuvent être détendus par des forces agissant en direction verticale. Les dispositifs de pré-tension 10 prévus d'après l'invention ont pouir effet que dans la zone non chargée en avant (et en arrière) d'une rame en mouvement, les plaques porte-rail 4 et, par suite, les rails 2 sont "immobilisés" par rapport aux plaques d'assise 3, - ce qui fait que les "ondes de déformation" qui se forment dans d'autres circonstances sont limitées (par ailleurs, la fig. 1 représente encore un élément de fixation 11, par lequel le rail 2 est fixé à la plaque porte- rail 4. L'enseignement de l'invention n'a rien à voir avec l'élément de fixation 11, de sorte qu'il n'y a pas lieu de s'étendre davantage à son sujet). Dans les exemples de réalisation représentés de la semelle de rail amortissant le bruit 1 suivant l'invention, le disposi- tif de pré-tension 10 se compose d'un boulon fileté 12, d'une butée 13 réglable en hauteur et d'un élément de pré-tension 15 déformable élastiquement, interposé entre la butée 13 et une surface d'appui 14. Les fig. 1 et 2 d'une part, la fig. 3 d'autre part repré- sentent des formes de réalisation de la semelle de rail amor- tissant le bruit 1 suivant l'invention, dans lesquelles le bou- lon Uileté 12 est monté en position fixe par rapport à la plaque d'assise 3 et la butée 13 est constituée par un écrou fileté 17, placé à l'extrémité filetée distale 16 du boulon fileté 12 par rapport à la plaque d'assise 3, et par une ron- delle de butée 18. Dans ces conditions, le boulon fileté 12 présente une tête de boulon 19 et la plaque d'assise 3 comporte une cavité 20 logeant la tête 19 du boulon fileté 12. La fig. 4 représente une forme de réalisation de la semel- le de rail amortissant le bruit 1 suivant l'invention, dans laquelle la plaque d'assise 3 comporte un trou fileté 21 cor- respondant à l'extrémité filetée 17 du boulon fileté 12 et la butée 13 se compose de la tête 22 du boulon fileté 12 et d'une rondelle de butée 23. Dans les formes de réalisation de la semelle de rail amor- tissant le bruit 1 suivant l'invention qui sont représentées sur les fig. 1 à 4, la plaque porte-rail 4 présente une cavité 24 qui loge l'élément de pré-tension 15 et qui est délimitée entre autres par la surface d'appui 14 prévue pour l'élément de pré-tension 15. Dans l'exemple de réalisation suivant les fig. 1 et 2 d'une part et suivant la fig. 4 d'autre part, un élément de recouvrement 25 est adjoint à la cavité 24 de la plaque porte- rail 4'qui loge l'élément de pré-tension 15. Enfin, la fig. 5 rep'résente une forme de réalisation de la semelle de rail amortissant le bruit 1 selon l"invention, dans laquelle le boulon fileté 12 est monté en position fixe par rapport à la plaque porte-rail 4 et la butée 13 est réali- sée sous la forme de douille filetée à bride de butée 26, placée à l'extrémité filetée distale 16 du boulon fileté 12 par rapport à la plaque porte-rail 4, mais la plaque d'assise 3 comporte une cavité 27 qui loge l'élément de pré-tension 15 et qui est délimitée entre autres par la surface d'appui 14 prévue pour l'élément de pré-tension 15. _ll REVENDI CATIONS 1. Semelle de rail amortissant le bruit, se composant d'une plaque d'assise, d'une plaque porte-rail et d'éléments amortis- seurs interposés entre la plaque d'assise et la plaque porte- rail, les surfaces mutuellement opposées de la plaque d'assise et de la plaque porte-rail présentant de préférence des parties profilées de forme mutuellement complémentaire, les éléments amortisseurs étant réalisés avec une forme correspondant à celle des parties profilées de la plaque d'assise et de la plaque porte-rail et les éléments amortisseurs étant déformables élas- tiquement sous l'effet de forces agissant en direction verticale, caractérisée en ce qu'en plus des éléments amortisseurs (5), il est prévu, entre la plaque diassise (5) et la plaque porte-rail (4), de préférence deux dispositifs de pré-tension (lO) qui serrent la plaque porte-rail (4) en direction de la plaque d'assise (5), et en ce que les dispositifs de pré-tension (lO) peuvent être détendus par des forces agissant en direction verticale. 2. Semelle de rail selon la revendication l, caractérisée en ce que chaque dispositif de pré-tension (lO) se compose d'un boulon fileté (12), d'une butée (13) réglable en hauteur et d'un élément de pré-tension (15) déformable élastiquement, in- terposé entre la butée (13) et une surface d'appui (14). j. Semelle de rail selon la revendication 2, caractérisée en ce que le boulon fileté (12) est monté en position fixe par rapport à la plaque d'assise (3), et en ce que la butée (13) est constituée par un écrou fileté (17) placé à l'extrémité filetée distale (16) du boulon fileté (12) par rapport à la plaque d'assise (3) et par une rondelle de butée (18). 4. Semelle de rail selon la revendication 3, caractérisée en ce que le boulon fileté (12) comporte une tête de boulon fileté (19) et en ce que la plaque d'assise (3) présente une cavité (20) qui loge la tête (19) du boulon fileté (12). - Semelle de rail selon la revendication 2, caractériséen ce que la plaque d'assise (3) présente un trou fileté (21) correspondant à l'extrémité filetée (16) du boulon fileté (12), en ce que le boulon fileté (12) comporte une t8te de boulon fileté (22) et en ce que la butée (13) est constituée par la tête (22) du boulon fileté (12) et par une rondelle de butée (23). 6. Semelle de rail selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la plaque porte-rail (4) présen- te une cavité (24) qui loge l'élément de pré-tension (15) et qui est délimitée entre autres par la surface d'appui (14) prévue pour l'élément de pré-tension (15). 7. Semelle de rail selon la revendication 6, caractérisée en ce-qu'il est adjoint, à la cavité (24) de la plaque porte-rail (4) logeant l'élément de pré-tension (15), un élément de recou- vrement (25). 8. Semelle de rail selon la revendication 2, caractérisée en ce que le boulon fileté (12) est monté en position fixe par rapport à la plaque porte-rail (4) et en ce que la butée (13) est réalisée sous forme de douille filetée à bride de butée (26), placée à l'extrémité filetée distale (16) du boulon fileté (12) par rapport à la plaque porte-rail (4). 9. Semelle de rail selon la revendication 8, caractérisée en ce que la plaque d'assise (3) présente une cavité (27) qui loge l'élément de prétension (15) et qui est délimitée entre autres par la surface d'appui (14) prévue pour l'élément de pré-tension (15).