Brevet FR2581098A1 — publié le 19861031

TRON ON DE RAIL PROFILE POUR VOIE MONORAIL SUSPENDUE, NOTAMMENT EN IMPLANTATION SOUTERRAINE L'invention se rapporte à un tronçon de rail de roule- ment d'une voie monorail suspendue, en particulier pour tun- nels ou pour exploitations minières souterraines, ce tron- çon présentant une section conformée en I comprenant une âme verticale d'appui et des ailes horizontales prévues aux extrémités de cette âme, les faces internes des deux ailes inférieures étant réalisées sous la forme de surfaces de roulement à inclinaison spéculaire opposée vers l'extérieur, destinées aux roulettes de support de véhicules de traction ou de transport. Des voies monorail suspendues à rails de section en I sont utilisées, dans des tunnels ou des exploitations mi- nières souterraines, pour transporter des personnes ou pour convoyer des charges. Aussi bien dans le cas des voies de transport munies d'un entraînement propre que de celles équi- pées d'un entraînement par câbles de traction, les rails de roulement se composent, d'un bout à l'autre, de tronçons adjoints amoviblement. Dans ces tronçons, les régions situées au-dessus du plan médian longitudinal horizontal sont de réalisation identique à celle des régions situées audessous de ce plan horizontal, de même que les régions situées sur les côtés du plan médian longitudinal vertical sont réalisées mutuellement identiques. En d'autres termes, l'épaisseur moyenne des ailes supérieures correspond à l'épaisseur moyenne des ailes inférieures, de même que les faces internes des ailes supérieures présentent la même inclinaison (opposée) que les faces internes des ailes inférieures. Les faces supérieures des ailes supérieures et les faces inférieures des ailes inférieures sont réalisées planes et s'étendent parallèlement les unes aux autres. Les transitions entre 2 2581098 les ailes supérieures et les ailes inférieures sur l'âme d'appui sont arrondies. Le plus souvent, pour accoupler les uns aux autres les tronçons de rail, des moyens de liaison du type éclisse ou articulation sont soudés par les extrémités sur les ailes supérieures ou sous les ailes inférieures, respectivement, tant au-dessus qu'au dessous des tronçons de rail. En outre, il est nécessaire de souder sur les ailes supérieures, entre les moyens de liaison extrêmes, des pièces d'articulation servant respectivement à suspendre les tronçons de rail de roulement directement à la roche ou au soutènement de cette roche, ou bien à fixer des chevalets à rouleaux dans lesquels le câble de traction est guidé à force, dans lecas de voies monorail suspendues à entrainement par câbles de traction. De telles pièces d'articulation, en général de conception compliquée, doivent non seulement être adaptées quant à leur capacité de charge au profil de section consi- déré, mais elles doivent également être fabriquées indivi- duellement et êtré7maintenues disponibles en nombre néces- saire. Des travaux de soudage sont en outre requis, les- quels ne peuvent être exécutes que par une main-d'oeuvre spécialisée formée à cette fin, par une intervention manuel- le méticuleuse, ou au moyen de dispositifs de soudage par- ticuliers. Les tronçons de rail de roulement connus ont fait leurs preuves dans leur principe. Toutefois, les contraintes im- posées à ces tronçons de rail se sont accrues en permanence au fur et à mesure que les charges à transporter augmentaient, par exemple à cause de chevalets de soutènement se présen- tant, dans une large mesure,sous une forme complètement assemblée. Certes, il serait envisageable, en présence de poids à transporter plus importants, d'augmenter tout sim- plement d'une manière correspondante les sections des tron- çons de rail de roulement. Néanmoins, cette mesure impliquant des exigences d'ordre pratique serait assortie de l'incon- vénient consistant en ce que les ailes et les âmes d'appui devraient être respectivement réalisées plus larges et plus épaisses. Il en résulterait à nouveau la nécessité d'adapter, 3 2581098 aux sections modifiées des tronçons de rail de roulement, aussi bien les dispositifs de transport présents dans les tunnels ou les exploitations minières souterraines, que les dispositifs de sécurité adaptés à ces derniers. L'invention a pour objet un tronçon de rail du type décrit dans le préambule du présent mémoire, destiné au rail de roulement d'une voie monorail suspendue, et amélio- ré de telle façon qu'il puisse absorber impeccablement de grands poids à transporter et puisse de surcroît être combi- né sans problème aux profils de rail de roulement existants, sans qu'il faille modifier les dispositifs de transport présents dans les tunnels ou les exploitations minières sou- terraines, ni les dispositifs de sécurité utilisés dans ce cas. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait qu'il est prévu, au-dessus des ailes supérieures, une panne de toit s'étendant dans le même plan vertical que l'âme d'appui. Un avantage notable, prodigué par la disposition d'une panne de toit audessus des ailes supérieures, consiste en ce que, par rapport au profil en I connu jusqu'à présent, l'on obtient un moment de résistance pouvant être accru d'au moins 50 %. Cela implique à son tour que chaque tron- çon individuel de rail de roulement peut être soumis à des contraintes considérablement plus fortes,sans que cela in- flue négativement sur la faculté de transport. De plus, chaque tronçon individuel de rail de roulement peut être réalisé beaucoup plus long que jusqu'à présent. Ainsi, il est par exemple envisageable que les tronçons de rail clas- siques, d'une longueur pouvant en général atteindre jusqu'à environ 3 m, atteignent désormais des longueurs de 5 m et plus. Cela offre l'avantage consistant en ce que le nombre des jonctions est réduit sur l'étendue d'un rail de roule- ment. De la sorte, non seulement les coûts de fabrication, de stockage et de montage des pièces de liaison au-dessus et au-dessous des tronçons de rail sont abaissés, mais l'on obtient également l'avantage supplémentaire consistant en ce qu'un roulement silencieux et à usure moindre peut être garanti. Cette caractéristique est en particulier sensible lors du transport de personnes, au cours duquel le confort de déplacement est notablement accru. De plus, l'intégration d'une panne de toit au-dessus des ailes supérieures est liée à l'avantage consistant en ce que cette panne de- toit peut être directement utilisée pour assujettir les tronçons de rail de roulement à la roche ou à la structure de soutènement. Il est également possible que les chevalets à rouleaux, nécessaires en présence de voies monorail suspendues entraînées par câbles de trac- tion,soient désormais fixes directement à la panne de toit, et il n'est plus nécessaire de souder des supports supplé-. mentaires sur les ailes supérieures des tronçons des rails de roulement. De plus, n'importe quel nombre de points de suspension des tronçons de rail peut être,dans une large mesure,prévu dans le sens longitudinal de la panne de toit, sans que cela implique un agrandissement du profil de sec- tion desdits tronçons, ni la mise en place de supports sup- plémentaires, respectivement. Ainsi, toute la panne de toit peut en principe être utilisée pour la suspension du tron- çon considéré de rail de roulement. Enfin, une combinaison avec des profils en I classiques peut être effectuée sans problème. Selon une forme de réalisation avantageuse de l'inven- tion, le rapport entre l'épaisseur moyenne des ailes supé- rieures et l'épaisseur moyenne des ailes inférieures peut être choisi d'environ 2 à 3. La disposition de la panne de toit permet désormais de dimensionner l'épaisseur moyenne des ailes supérieures, par rapport à l'épaisseur moyenne des ailes inférieures, de manière qu'il soit possible de réali- ser les ailes inférieures plus épaisses en comparaison de celles des profils de rail de roulement classiques, sans affecter négativement la capacité de charge du tronçon de rail individuel. Il en résulte une prolongation considérable de la durée utile des ailes inférieures,sur lesquelles les roulettes de support des véhicules de traction ou de trans- port se déplacent par roulement. Par rapport à l'épaisseur moyenne des ailes inférieu- res, l'épaisseur moyenne des ailes supérieures peut être dimensionnée d'autant plus favorablement que le rapport en- tre l'épaisseur de la panne de toit et celle de l'âme- d'appui est choisi favorable. Dans ce contexte, une forme de réalisation particulièrement avantageuse se caractérise par le fait que l'épaisseur de la panne de toit peut être dimen- sionnée,.vis-à-vis de l'épaisseur de l'âme d'appui, selon un rapport compris entre environ 4 à 1 et 2 à 1, de préfé- rence d'environ 3 à 1. Pour offrir de meilleures possibilités de suspension des rails moyennant une répartition de charge plus favora- ble, la hauteur de la panne de toit peut être dimensionnée, vis-à-vis de la hauteur de l'âme d'appui augmentée de l'épais- seur des ailes, selon un -rapport compris entre environ 1 à 1,5 et 1 à 2,5, de préférence d'environ i à 2. Les faces supérieures des ailes supérieures peuvent s'étendre horizontalement, c'est-à-dire exactement perpendi- culairement à l'âme d'appui. Cependant, d'après une autre forme de réalisation, les faces supérieures des ailes supé- rieures peuvent être réalisées inclinées vers les faces latérales. En appliquant ces caractéristiques- et en les conju- guant à un accroissement de l'épaisseur moyenne des ailes inférieures, l'espace libre entre les ailes inférieures et supérieures peut être décalé verticalement vers le haut, ce qui permet d'atteindre une augmentation de 10 % à 30 % du couple de résistance, tout en équilibrant la superficie de la section du profil. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une élévation latérale fragmentaire de la région extrême d'un tronçon du rail de roulement d'une voie monorail suspendue; la figure 2 est une coupe verticale du tronçon de rail de la figure 1, selon la ligne II-II de cette figure I; et la figure 3 représente une autre forme de section d'un tronçon de rail. 6 2581098 Sur les figures 1 et 2, la référence numérique 1 dési- gne le tronçon d'un rail de roulement, présentant une lon- gueur de 5 m à 6 m et utilisé, par exemple, pour une voie monorail suspendue. Les tronçons de rail individuels 1 sont aboutés amoviblement, par l'intermédiaire de jonctions de rails non illustrées en détail sur le dessin. La section de chaque tronçon de rail 1 est fondamentale- ment configurée en I. Deux ailes supérieures 2, s'étendant approximativement dans le sens horizontal, sont raccordées à des ailes inférieures 4 s'étendant-elles aussi approxima- tivement horizontalement, par l'intermédiaire d'une âme d'appui 3 passant par le plan médian longitudinal vertical du tronçon de rail 1. Une panne de toit 5, s'étendant sur toute la longueur d'un tronçon de rail 1, est ménagée d'un seul tenant au- dessus des ailes supérieures 2. L'épaisseur moyenne des ailes supérieures 2 est dimension- née, vis-à-vis de l'épaisseur moyenne des ailes inférieures 4, selon un rapport d'environ 2 à 3. Cela est rendu possible du fait que, vis-à-vis de l'épaisseur de l'âme d'appui 3, l'épaisseur de la panne de toit 5 est dimensionnée selon un rapport compris entre environ 4 à 1 et 2 à 1, de préférence d'environ 3 à 1. Les transitions de l'âme d'appui 3 aux ailes supérieures 2 et aux ailes inférieures 4, ainsi que de ces ailes supérieures 2 et inférieures 4 aux faces laté- rales 6 et 7 de ces dernières, sont arrondies. Des possibilités suffisantes, pour utiliser la panne de toit 5 en tant qu'élément de suspension du tronçon de rail 1 ou, respectivement,en tant qu'élément de solidarisation de deux tronçons de rail i aboutés dans le sens longitudinal d'un rail de roulement, consistent en ce que la hauteur de la panne de toit 5 est dimensionnée, vis-a-vis de la hauteur de l'âme d'appui 3 augmentée de l'épaisseur des ailes 2 et 4, selon un rapport compris entre environ 1 à 1,5 et 1 à 2,5, et représentant cependant de préférence environ i à 2. Il ressort par ailleurs des figures 1 et 2 que l'incli- naison des faces internes 8 tant des ailes inférieures 7 2581098 4 que des ailes supérieures 2 mesure environ 14 %. Cette inclinaison s'est révélée très commode pour les roulettes de support des véhicules de traction ou de transport, qui sont guidées sur les faces internes 8 des ailes inférieures 4. Des perçages 9 sont façonnés dans la panne de toit 5, à une distance dépendant des circonstances considérées qui règnent en milieu souterrain. Ces perçages 9 servent par exemple à articuler des chaines de suspension. Toutefois, des chevalets à rouleaux, non représentés en détail sur le dessin, peuvent aussi être directement articulés sur la panne de toit 5. En outre, cette panne 5 peut être utilisée pour installer les éléments de liaison entre deux tronçons de rail 1 se succédant mutuellement. Alors que, dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, les faces supérieures 10 des ailes supérieures 2 s'étendent exactement perpendiculairement à l'âme d'appui 3, c'est-a- dire dans le sens horizontal, l'on constate, dans la forme de réalisation d'un tronçon 1' de rail de roulement selon la figure 3, que des faces supérieures 10' d'ailes supé- rieures 2' sont réalisées inclinées en direction de faces latérales 6'. En outre, des ailes inférieures 4' sont conçues en moyenne plus épaisses. En comparaison avec la forme de réalisation des figures 1 et 2, il en résulte certes un décalage vers le haut, mais toutefois aucun agrandissement >5 de l'espace libre entre les ailes supérieures 2' présentant les faces supérieures inclinées 10' et des faces inférieures inclinées 8', et les ailes inférieures 4' munies de faces supérieures inclinées 8". De la sorte, moyennant un équili- brage de la superficie de la section du profil, il est pos- rn sible d'atteindre une augmentation de 10 % à 30 % du couple de résistance. De plus, une panne de toit 5' peut être réali- sée sensiblement plus haute. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au tronçon de rail décrit et représenté, sans I5 sortir du cadre de l'invention. 8 2581098 REVENDICATIONS 1. Tronçon de rail de roulement d'une voie monorail suspendue, en particulier pour tunnelsou pour exploitations minières souterraines, ce tronçon présentant une section conformée en I comprenant une âme verticale d'appui et des ailes horizontales prévues aux extrémités de cette âme, les faces internes des deux ailes inférieures étant réalisées sous la forme de surfaces de roulement à inclinaison spécu- laire opposée vers l'extérieur, destinéesaux roulettes de support de véhicules de traction ou de transport, tronçon de rail caractérisé par le fait qu'il est prévu, au-dessus des ailes supérieures (2; 2'), une panne de toit (5; 5') s'étendant dans le même plan vertical que l'âme d'appui (3). 2. Tronçon de rail selon la revendication 1, caracté- risé par le fait que le rapport entre l'épaisseur moyenne des ailes supérieures (2) et l'épaisseur moyenne des ailes inférieures (4) est choisi d'environ 2 à 3. 3. Tronçon de rail selon la revendication 1, caractéri- sé par le fait que l'épaisseur de la panne de toit (5; 5') est dimensionnée, vis-à-vis de l'épaisseur de l'âme d'appui (3), selon un rapport compris entre environ 4 à 1 et 2 à 1, de préférence d'environ 3 à 1. 4. Tronçon de rail selon l'une des revendications i et 3, caractérisé par le fait que la hauteur de la panne de toit (5; 5') est dimensionnée, vis-à-vis de la hauteur de l'âme d'appui (3) augmentée de l'épaisseur des ailes (2, 2'; 4, 4'), selon un rapport compris entre environ 1 à 1,5 et 1 à 2,5, de préférence d'environ 1 à 2. 5. Tronçon de rail selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les faces supérieures (10') des ailes supérieures (2') sont réalisées inclinées en di- rection des faces latérales (6').