Brevet FR2668509A1 — publié le 19920430

La présente invention concerne les transports ferroviaires et est relative à un appareil de voie tel qu'un coeur de croisement à pointe fixe. L'invention a plus particulièrement pour objet un coeur de croisement à pointe fixe pour appareil de voies ferrées dont les pattes de lièvre sont faites en rail de configuration spéciale. En matière de voies ferroviaires faites en rail vignole, on sait que les croisements constituent des appareils de voie absolument essentiels dans lesquels le coeur de croisement assure l'intersection des deux files de rails de mains opposées de deux itinéraires différents. Comme il est classique, un croisement comprend, essentiellement, deux rails extérieurs équipés chacun d'un contre-rail pour chacun des itinéraires et entre lesquels est disposé le coeur de croisement proprement dit. Un tel coeur de croisement comprend une pointe de coeur et, associée à cette dernière de manière symétrique de chaque côté, une patte de lièvre dont l'assemblage avec celle-ci réserve la lacune pour le passage des boudins des roues suivant l'un ou l'autre des itinéraires ainsi que les ornières pour le passage des boudins des roues selon ces mêmes itinéraires. - L'existence de la lacune que doivent franchir les boudins des roues lorsque des véhicules circulent en suivant l'un ou l'autre des deux itinéraires, provoque une solution de continuité au roulement entre les pattes de lièvre et la pointe de coeur. Une telle interruption de la continuité du roulement est à l'origine de chocs engendrés par les boudins des roues des véhicules lorsqu'elles abordent dans un sens la pointe et dans l'autre l'une des pattes de lièvre. Ces chocs sont non seulement préjudiciables à la résistance des véhicules proprement dits et au confort de leurs occupants éventuels, mais aussi à l'infrastruc ture de la voie r c'est-à-dire au ballast et à la pla- te-forme ainsi qu'à la longévité du coeur de croisement à pointe fixe lui-même. Ces chocs pratiquement inévitables et répétitifs sur la pointe de coeur sont d'autant plus préjudiciables, qu'habituellement, la pointe de coeur est une région particulièrement fragile du fait de sa géométrie et parfois de la nature du matériau dont elle est faite. Le but de l'invention est de remédier à la plupart des inconvénients rappelés auparavant aussi bien en ce qui concerne le confort des personnes que la tenue et la longévité des matériels roulants et fixes, en donnant au coeur de voie proprement dit une structure particulière qui permet d'obtenir un roulement dans la lacune avec une transition plus longue entre pattes de lièvre et pointe de coeur et inversement qui amoindrit de façon sensible les chocs. Pour parvenir à ce résultat, on utilise un coeur de croisement à pattes de lièvre surélevées de manière à maintenir à un niveau pratiquement constant le plan de roulement d'une roue et en évitant, autant que faire ce peut, un affaissement de la roue lors de son franchissement de la lacune. L'invention a pour objet un coeur de croisement à pointe fixe pour appareil de voie ferrée permettant de maintenir relativement constant le niveau du plan de roulement d'une roue qui en franchit la lacune en roulant sur l'une ou l'autre de ses deux pattes de lièvre avec traversée de l'une ou l'autre de ses deux ornières.Ce coeur de croisement est notam ment remarquable en ce que chaque patte de lièvre est faite en un rail avec un champignon dont la surface de roulement définit habituellement le plan de roulement et en ce que cette surface de roulement du champignon pour la partie de la patte de lièvre située au droit de la lacune et de l'ornière face à la pointe présente une zone surélevée par rapport à ce plan de roulement et approximativement en quadrilatère oblique par rapport au rail et dont un côté s'étend transversalement approximativement de l'extrémité de la lacune proche de la pointe à l'extrémité de la lacune opposée afin de soutenir la roue lors d'une prise de coeur en pointe ainsi qu'une plage à niveau avec ce plan de roulement et approximativement en parallélogramme et contiguë à cette zone en quadrilatère et qui est située pour l'essentiel au droit de la pointe afin d'éviter le choc de la roue lors d'une prise de coeur en talon. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description et des revendications qui suivent ainsi que de l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où : - la Figure 1 est une vue de dessus schématique d'un croisement de voie ferrée; - la Figure 2 est une coupe partielle schématique par un plan méridien d'un essieu montrant une partie de roue reposant sur un rail vignole; - la Figure 3 est une coupe schématique selon le plan 3-3 de la Figure 1 représentant un essieu équipé de ses deux roues dans le croisement; - la Figure 4 est une vue analogue à celle de la Figure 3 selon le plan 4-4 de la Figure 1; - la Figure 5 est une vue de détail d'un coeur de croisement fait de rails assemblés à l'aide d'entretoises et de boulons et posés sur des traverses par l'entremise de platines;; - la Figure 6 est une coupe selon le plan 6-6 de la Figure 5; - la Figure 7 est une coupe selon le plan 7-7 de la Figure 5; - la Figure 8 est une vue de détail partielle de dessus d'un coeur de croisement selon l'invention illustrant tout spécialement les particularités des pattes de lièvre; et, - les Figures 9, 10, 11, 12, 13 et 14 sont des coupes partielles selon les plans 9-9, 10-10, 11-11, 12-12, 13-13 et 14-14 respectivement de la Figure 8 du mode de réalisation d'un coeur de croisement selon l'invention qui est représenté avec une partie de roue pour montrer le comportement de cette dernière lors d'un franchissement du coeur de croisement selon l'invention. Les voies ferroviaires et leurs appareils de voie, et en particulier les coeurs de croisement à pointe fixe, étant bien connus dans la technique, on ne décrira par la suite que ce qui concerne directement ou indirectement l'invention. Pour le surplus, le spécialiste de la technique considérée puisera dans les solutions classiques courantes à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il est confronté. Dans ce qui suit, on utilise toujours un même numéro de référence pour identifier un élément homologue quel que soit le mode de réalisation. Pour la commodité de l'exposé, on décrira successivement chacun des constituants d'un coeur de croisement à pointe fixe de préférence en rails assemblés dont les pattes de lièvre sont surélevées selon l'invention avant d'en expliquer la fabrication et le comportement à l'égard des roues qui le franchissent. On se reportera en particulier aux Figures 1, 2, 3, 4, 5, 6 et 7 qui illustrent un croisement et en particulier un coeur de croisement. Comme on peut l'observer, un coeur de croisement est un appareil de voie qui permet l'intersection des files de rails de mains opposées de deux itinéraires li et I2 respectivement. Comme on le voit, chaque itinéraire comprend un rail extérieur Re1 et Re2 associé chacun à un contre-rail CRe1 et CRe2, respectivement dans la région du coeur de croisement. Chaque itinéraire I1, I2 comprend aussi, un rail intérieur Ri1 et Ri2 respectivement. Le coeur de croisement 10 proprement dit comprend une pointe 20 de part et d'autre de laquelle sont disposées symétriquement des pattes de lièvre 40. L'assemblage de la pointe de coeur 20 et des pattes de lièvre 40 permet de réserver une lacune 30 et des ornières 50 afin de permettre le passage des boudins b des roues r d'un essieu e, comme cela est classique. Comme on le voit en particulier sur la Figure 1, des essieux sont représentés sur chacun des itinéraires dans des positions différentes de leur course lors du franchissement du croisement. Les rails et le coeur de croisement sont supportés, comme il est classique, par des traverses TR après interposition éventuelle de platines PT et de cales CL sur lesquels on reviendra par la suite. Des tirefonds et/ou des crapauds et boulons ou similaires permettent de fixer les rails et le coeur de croisement aux traverses. Comme il est classique, des tirefonds sont par exemple dessinés sans référence sur les Figures 9 et 10. Les rails sont raccordés à la pointe et aux pattes de lièvre du coeur de croisement par des éclisses boulonnées ou par soudage par exemple, comme il est classique. La pointe et les pattes de lièvre étant posées verticalement alors que les rails de voie courante peuvent être posés avec inclinaison, le raccordement se fait alors avec une torsion RT sur la pointe (et sa contre pointe éventuelle) en talon et avec une torsion RT sur les pattes de lièvre en pointe. Un rail vignole R comprend un patin P surmontée d'un âme A terminée par un champignon C, Ce champignon C définit une surface de roulement S sur laquelle repose normalement une roue r avec son boudin b de guidage. La roue r présente un profil ç qui se compose, comme il est classique et illustré sur la Figure 2 d'un segment Si externe, d'un segment s2 médian et d'un segment s3 interne. Comme cela ressort particulièrement bien de l'examen de la Figure 2, lorsqu'une roue r repose sur la surface de roulements S du champignon C d'un rail R, on peut définir un plan de roulement n (Pi) comme étant le plan perpendiculaire au plan de symétrie longitudinal du rail passant par le milieu de l'rame et tangent à la surface de roulement. Si l'on examine le comportement des roues opposées d'un essieu, lors du franchissement d'un croisement, comme cela est représenté sur les Figures 3 et 4, on voit que la roue qui traverse la lacune ne conserve pas une position de hauteur constante dans un plan vertical et qu'elle descend par rapport au plan n (Pi) de roulement du fait de l'éloignement transversal approximativement parallèle à ce plan, progressif de son boudin du champignon. La position théorique de la roue qui s abaisse est représentée en trait discontinu sur la partie gauche de la Figure 4. C'est ce changement de niveau qui est, en partie, à l'origine des chocs qui se produisent au franchissement d'un coeur de croisement. Sur la Figure 3, on voit que l'essieu a sa roue de gauche dont les profils 51 et s2 roulent sur la patte de lièvre alors que sa roue opposée de droite roule par ces mêmes profils sur le rail extérieur avant d'être "rappelée" par le contre-rail dont la fonction est de protéger la pointe de coeur d'une attaque frontale par le boudin. Sur la Figure 4, la roue de droite a été rappelée par le contre-rail et roule sur le rail extérieur par ses profils 52 et s3 alors que la roue opposée de gauche ne roule sur la patte de lièvre que par son profil s3 et, de ce fait, s'est abaissée dans son cheminement relativement au plan de roulement1 sa position théorique étant illustrée en trait discontinu. Le but de l'invention est d'éviter à la roue de s'abaisser et, pour ce faire, on donne selon l'invention une configuration particulière aux pattes de lièvre de manière que la roue y roule aussi grâce au segment externe sl de son profil. On observera que le problème est d'autant plus compliqué que les rails courants, aussi bien intérieurs qu extérieurs, de chaque itinéraire avant le croisement proprement dit sont très souvent inclinés l'un vers l'autre par rapport à la verticale, comme cela ressort notamment de la Figure 9 alors que pour le coeur de croisement, la pointe et les pattes de lièvre sont pratiquement verticales. Le passage de l'orientation oblique du rail courant à l'orientation verticale du rail du coeur se fait par une torsion, torsion qui est par exemple obtenue par un calage sous le patin du rail. Un coeur de croisement fait de rails assemblés est obtenu à l'aide d'entretoises E et de boulons B, comme illustré schématiquement par exemple sur la Figure 5. On se reportera maintenant plus particulièrement à la Figure 8 qui représente en détail un coeur de croisement selon l'invention vu de dessus. On voit que chaque patte de lièvre 40 est faite en un rail 400 avec un champignon 401 dont la surface de roulement 41 définit habituellement le plan de roulement n (Pi). Cette surface de roulement 41 du champignon 401 pour la partie de la patte de lièvre située au droit de la lacune 30 et de l'ornière 50 face à la pointe 20, est surélevée au moins localement. Comme cela ressort particulièrement bien des vues en coupe des Figures 11 à 14, cette partie surélevée de la patte de lièvre comprend une zone 42 surélevée par rapport au plan de roulement n (Pi) et qui est approximativement en quadrilatère 420, oblique par rapport au rail. L'un des côtés 421 de ce quadrilatère 420 s'étend transversalement, approximativement de l'extrémité 302 de la lacune 30, proche de la pointe 20, à l'extrémité 301 de la lacune 30 opposée. Ceci apparait clairement sur la Figure 8. Ceci permet de soutenir la roue lors d'une prise de coeur en pointe. Cette partie comprend aussi une plage 43 à niveau avec la plan de roulement n (Pi) et qui est approximativement en parallélogramme 430 et contiguë à cette zone en quadrilatère 420. Cette plage est située pour l'essentiel au droit de la pointe 20. Ceci permet dréviter le choc de la roue lors d'une prise de coeur en talon. Comme cela ressort particulièrement bien de l'examen des Figures 9 à 14, on voit que la zone 42 surélevée correspond à la surface de roulement S traditionnelle d'un champignon C de rail et que le relèvement résulte d'un calage approprié sous le patin de la patte de lièvre, calage qui permet de compenser l'absence locale de métal sur le champignon, alors que la plage 43 demeure au niveau du plan de roulement La plage 43 par exemple "délardée" répond au besoin de la prise de coeur en talon, c'est-à-dire dans le sens où l'essieu quittant le rail intérieur courant et se dirigeant vers la pointe avant d'aborder la patte de lièvre doit aborder sans heurt cette dernière par le segment sl du profil de la roue même dans la cas d'usure des segments s2 et s3. Les pattes de lièvre du coeur de croisement selon l'invention sont assemblées avec les pointe et contrepointe à l'aide d'entretoises et de boulons comme illustré schématiquement. Ce coeur de croisement peut être fait en rails soudés. L'absence de matière de la plage 43 qui permet de ménager la zone 42 surélevée peut être obtenue avec ou sans enlèvement de matériau. Dans le cas d'une confection sans enlèvement de matériau, on peut procéder par forgeage ou étirage du rail pour, par exemple, en réduire l'âme afin d'obtenir une hauteur suffisante qui dispense d'avoir recours à des cales ou à des platines modifiées. On comprend donc tout l'intérêt d'un coeur de croisement selon l'invention, en particulier pour les voies ferrées où doivent circuler des convois de plus en plus pesants et de plus en plus rapides. Le coeur de croisement selon l'invention trouve son application dans tous les appareils de voies qui assurent les séparations ou réunions d'itinéraires et ceux qui assurent leurs intersections. REVENDICATIONS 1 - Coeur de croisement (10) à pointe (20) fixe pour appareil de voie ferrée permettant de maintenir relativement constant le niveau du plan de roulement (fil) d'une roue qui en franchit la lacune (30) en roulant sur l'une ou l'autre de ses deux pattes de lièvre (40) avec traversée de l'une ou l'autre de ses deux ornières (50), caractérisé en ce que chaque patte de lièvre (40) est faite en un rail (400) avec un champignon (401) dont la surface de roulement (41) définit habituellement le plan de roulement (n), et en ce que cette surface de roulement (41) du champignon (401) pour la partie de la patte de lièvre située au droit de la lacune (30) et de l'or- nière (50) face à la pointe (20) présente une zone (42) surélevée par rapport à ce plan de roulement (n) et approximativement en quadrilatère (420) oblique par rapport au rail et dont un côté (421) s'étend transversalement approximativement de l'extrémité (302) de la lacune (30) proche de la pointe (20) à l'extrémité (301) opposée de la lacune (30) afin de soutenir la roue lors d'une prise de coeur en pointe et une plage (43) à niveau avec ce plan de roulement (n) et appro ximativement en parallélogramme (430) et contiguë à cette zone en quadrilatère (420) et qui est située pour l'essentiel au droit de la pointe (20) afin d'éviter le choc de la roue lors d'une prise de coeur en talon. 2 - Coeur de croisement conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la plage (43) est obtenue par une absence de matière du champignon à proximité de la zone (42) surélevée. 3 - Coeur de croisement conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la patte de lièvre (40) est obtenue sans enlèvement de matériau. 4 - Coeur de croisement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la patte de lièvre (40) est obtenue par étirage. 5 - Coeur de croisement conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la patte de lièvre (40) est obtenue par forgéage. 6 - Coeur de croisement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la patte de lièvre (40) est faite en rail. 7 - Coeur de croisement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est fait en rails assemblés à l'aide d'entretoises et de boulons. 8 - Coeur de croisement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est fait en rails soudés.