Brevet FR2693750A1 — publié le 19940121

Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast. Dans la quasi totalité des réseaux de chemin de fer, la voie ferrée est constituée de rails fixés sur des traverses placées perpendiculairement au rail, lesdites traverses reposent sur une épaisseur de pierres appelée ballast. Cette conception traditionnelle de la voie a connu un très large succès et a démontré sa parfaite adaptation à des types de trafic ferroviaire variés. I1 existe cependant des cas où une autre technique de voie ferrée est préférée à cette voie traditionnelle, en particulier lorsque l'approvisionnement, l'acheminement ou l'entretien du ballast et de la voie se révèle problématique: ceci est le cas notamment en zone d'accès difficile tel qu'en tunnel. On utilise alors une voie dite "voie sans ballast" dont l'assise est faite de béton en remplacement du lit de pierres. Un mode de réalisation particulièrement répandu de voie sans ballast comprend comme représenté sur la figure 1 une traverse constituée de deux blocs de béton ou blochets reliés ensemble par une cornière appelée entretoise. La forme de la partie inférieure des blocs en béton est conçue de façon à s'adapter parfaitement à la forme d'une coque enveloppante en élastomère qui est appelée chausson. Entre la face inférieure du bloc de béton et le fond de l'enveloppe est généralement disposée une semelle en élastomère dont la surface est sensiblement égale à la surface de la face inférieure du bloc. Cette semelle possède une souplesse adaptée à la nature du trafic sur la ligne et confère à la voie une élasticité dans le sens vertical remplaçant ou améliorant l'élasticité que procure le ballast de conception traditionnelle. Les parois latérales de l'enveloppe sont pourvues de reliefs du type cannelures qui assurent une certaine élasticité dans le plan horizontal. A la partie supérieure de l'enveloppe un bourrelet, disposé sur tout le contour, permet une tenue correcte de l'enveloppe sur les blocs de béton en évitant un braillement excessif. Ce bourrelet combiné à une géométrie particulière des blocs de béton, limite l'introduction éventuelle d'eau entre l'enveloppe et le bloc. Lors de la pose de la voie, l'ensemble constitué par les rails et les traverses reliés entre eux par un système de fixation, est positionné dans l'espace à l'aide de dispositifs de calage et l'on coule un mortier dit de calage venant fixer la voie dans une position géométrique déterminée une fois pour toutes. Le mortier est coulé jusqu'à une hauteur légèrement inférieure au niveau du bord inférieur du bourrelet du chausson; la partie inférieure de l'enveloppe est alors entourée de mortier en formant un logement en forme d'alvéole. Ce type de voie sans ballast est principalement utilisé pour des applications en tunnel, pour les réseaux métropolitains ou pour les lignes classiques des réseaux ferrés où les trains circulent à des vitesses en deça du domaine de la grande vitesse dont on peut situer le seuil inférieur approximativement à 200 km/h. Les voies grandes vitesses posent en effet un problème particulier qui réside dans le fait que les mouvements dynamiques du rail et de la traverse au passage des convois sont sensiblement plus importants que sur une voie destinée à une circulation à vitesse normale; or il apparaît au regard de la figure 1 que rien ne limite le déplacement vers le haut du rail et de la traverse si ce n'est la gravité s'exerçant sur ces éléments. il en ressort qu'un soulèvement des blocs et du rail généré par des ondes de déformation de la voie ne peut être exclu. Ce soulèvement peut se révéler critique si son amplitude est telle qu'un jeu entre le bloc et la semelle ou entre la semelle et le fond de l'enveloppe puisse avoir lieu, il peut en résulter alors un choc lors du mouvement de descente du bloc au moment de l'annulation du jeu. L'invention objet du brevet a donc pour but d'apporter une solution à ce problème non encore résolu à ce jour. Dans ce but, des dispositifs particuliers ont été conçus de façon à fixer élastiquement la traverse dans le sens vertical en exerçant une force de rappel vers le bas lorsque la traverse a tendance à se soulever. Cette liaison élastique complète la liaison élastique procurée par la semelle pour former une liaison élastique bilatérale. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast comprenant au moins un bloc de béton reposant sur une semelle souple ; l'ensemble étant maintenu dans une coque en matériau élastomère ancrée dans un lit de béton qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet, caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable et possède une surface maximale à un niveau situé immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque de façon à limiter le déplacement relatif du bloc et de la coque par une retenue élastique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la section horizontale dudit bloc est variable par modification de sa largueur. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'épaisseur du bourrelet est variable le long du bord supérieur de ladite coque. Selon une autre caractéristique, les parois latérales internes de la coque sont pourvues de cannelures horizontales destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure dudit bloc. Selon encore une autre caractéristique, ledit bourrelet comporte en outre un organe de serrage sur la partie supérieure dudit bloc. Selon une variante de réalisation, les parois latérales externes de ladite coque sont pourvues de saillies périphériques pour renforcer l'ancrage dans le lit de mortier. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins sur lesquels: - les figures la et lb représentent un mode de réalisation traditionnel d'un dispositif de support d'un rail, en voie sans ballast respectivement en vue de côté et en vue de dessus; - la figure 2 représente une vue de détail en coupe d'un chausson traditionnel; - les figures 3a et 3b représentent respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'un mode de réalisation du bloc de béton utilisé dans le dispositif de l'invention; - la figure 4 représente une vue de dessus du dispositif de l'invention; et, - la figure 5 représente une vue de côté en coupe du dispositif de l'invention. Le dispositif traditionnel de support de rails représenté sur les figures la et lb comprend une traverse constituée de deux blocs de béton ou blochets 2,3 disposés symétriquement et, éventuellement, reliés par une cornière ou entretoise 4 et sur lesquels reposent les rails R1 et R2. Les blocs 2,3 reposent sur une semelle souple 10 et l'ensemble bloc/semelle est placé dans une coque ou chausson 5,6 en matériau élastomère qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet 8. La coque 5,6 est ancrée et noyée jusqu'au niveau du bourrelet 8 dans un lit de mortier B. La figure 2 représente une vue de détail en coupe de l'ensemble constitué du bloc 2 et de la coque 5 représenté sur les figures la, lb. La face interne de la paroi latérale de la coque 5 est avantageusement pourvue de cannelures ou d'alvéoles 7 destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure du bloc pour renforcer la tenue dudit bloc 2 par effet de ventouse et assurer une certaine élasticité dans le plan horizontal. Les figures 3a et 3b représentent un mode de réalisation d'un bloc de béton utilisé dans le dispositif de l'invention. Sur ces figures, le bloc 12 a une géométrie différente des blocs 2 et 3 précédemment décrits. En partant de la base vers le haut, la section horizontale du bloc a une surface variable qui augmente tout d'abord pour atteindre un maximum situé à un niveau qui se trouve immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque de façon à limiter le déplacement relatif du bloc et de la coque par une retenue élastique. En d'autres termes, la coque 15 possède une hauteur telle qu'une fois le bloc en place dans celle-ci le bord supérieur de l'enveloppe se situe audessus du contour où la surface de la section horizontale du béton est maximale mais la largeur de la coque vide est telle qu'il est alors nécessaire de déformer élastiquement son bord supérieur afin de le faire passer audessus du niveau où la largeur du bloc est maximale. Sur les figures 3a et 3b, cette caractéristique est obtenue en réalisant le bloc avec une largeur variable ; la partie inférieure 12a étant à faces latérales divergentes tandis que la partie supérieure 12b est à faces latérales convergentes. De cette façon, la coque 15 enveloppe de façon ferme et étanche le bloc 12 par retenue du bourrelet 18 au-dessus des faces latérales divergentes. De manière avantageuse, le bourrelet 18 comporte un organe de serrage, par exemple une sangle 19 qui vient plaquer le bourrelet 18 sur les parois du bloc 12. Ce plaquage sera d'autant plus efficace que l'épaisseur du bourrelet sera variable le long du bord supérieur de la coque pour obtenir une répartition de pression convenable sur le contour. La figure 4 représente en vue de dessus une coupe de la coque dans un plan horizontal situé à la hauteur du bourrelet. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de serrage pourra être incorporé à l'enveloppe lors du moulage de celle-ci et agira donc à l'intérieur de la matière de la façon d'un ressort. On pourra ainsi prévoir un organe de serrage élastique (cordon....) logé dans un conduit interne ménagé dans ledit bourrelet 18. Il apparaît clairement que grâce à ce dispositif, bloc et coque enveloppe deviennent solidaires dès lors que le dispositif de serrage est en place. En effet, le dispositif de serrage enserre le bloc à un endroit où sa section dans un plan horizontal évolue de façon décroissante ce qui par conséquent bloque tout déplacement relatif vers le haut entre bloc et enveloppe. On remarquera en outre que grâce à l'effort de serrage l'étanchéité entre l'enveloppe et bloc est très fortement améliorée grâce à la pression de contact du bourrelet qui s'exerce sur tout le pourtour de l'enveloppe. Afin de contrôler le mouvement du bloc par rapport à un repère absolu, les parois latérales de la partie inférieure de la coque sont pourvues de saillies périphériques 15a. Ces saillies ont une géométrie adaptée pour renforcer la tenue de l'ancrage de l'enveloppe dans le béton et éviter un décollement éventuel de l'ensemble bloc-enveloppe vis-à-vis du logement en forme d'alvéole dans le béton: la figure illustre la zone d'accrochage de l'enveloppe dans le béton. REVENDICATIONS 1. Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast comprenant au moins un bloc de béton (12,13) reposant sur une semelle souple (10) ; l'ensemble étant maintenu dans une coque (15) en matériau élastomère ancrée dans un lit de mortier (B) qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet (18), caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable et possède une surface maximale à un niveau situé immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque (15) de façon à limiter le déplacement relatif du bloc (12,13) et de la coque (15) par une retenue élastique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable par modification de sa largeur. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du bourrelet (18) est variable le long du bord supérieur de ladite coque (15). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales internes de la coque (15) sont pourvues de cannelures horizontales (7) destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure dudit bloc. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bourrelet comporte en outre un organe de serrage (19) sur la partie supérieure dudit bloc. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales externes de ladite coque sont pourvues de saillies périphériques (1 Sa) pour renforcer l'ancrage dans le lit de mortier.