Brevet FR2692293A1 — publié le 19931217

Dispositif pour le montage de rails L'invention concerne un dispositif pour le montage de rails d'une voie ferrée pour véhicules sur rails présentant un patin de rail et un champignon de rail, comprenant un support élastique entre l'appui et le patin de rail. Le roulement de véhicules sur rails sur des voies ferrées génère, en fonction du poids des véhicules sur rails et de la vitesse à laquelle lesdits véhicules circulent sur la voie ferrée, des efforts de chocs, des bruits et, notamment dans les courbes, des forces transversales variables Pour amortir les efforts de chocs, pour réduire les bruits et pour absorber les forces transversales, on connaît des supports qui sont constitués d'une pièce profilée laquelle est disposée le plus souvent indirectement entre le patin de rail et l'appui. En particulier dans des sections courbes d'une voie ferrée, il se produit, en plus des charges résultant du poids du véhicule sur rails, des forces transversales importantes générées par les forces de guidage des véhicules sur rails La mise en place d'une pièce profilée élastique entre le patin de rail et l'appui permet de commander lors de l'application d'une charge, le comportement du mouvement vertical d'une plaque d'appui supportant par exemple le patin de rail La conformation de cette pièce profilée élastique est déterminante pour son élasticité. Dans DE-A 2 210 741 est décrite une plaque intermé- diaire caoutchouteuse pour une fixation de rails, en particulier pour des rails posés sans traverses, par laquelle une pression d'appui du rail est transmise à une base par l'intermédiaire de la plaque intermédiaire. La plaque intermédiaire présente à l'intérieur, des canaux qui s'étendent parallèlement à la direction longitudinale du rail à des intervalles réguliers et irréguliers et qui agissent sur l'élasticité de la plaque intermédiaire Dans la région de chaque canal, la plaque intermédiaire est plus élastique et peut être comprimée plus facilement Vu en coupe transversale, les canaux d'une telle plaque intermédiaire disposés sur un axe médian forment une zone de noyau centrale située entre deux zones latérales extérieures. Une plaque intermédiaire caoutchouteuse de ce genre présente l'inconvénient qu'une charge verticale provoque une compression parallèle La génération supplémentaire de forces transversales a pour effet de déplacer la zone latérale extérieure tournée vers le rail parallèlement à la zone latérale extérieure tournée vers la base, en direction de la face extérieure du rail Il en résulte un déport du rail dans le sens vertical aussi bien que dans le sens horizontal La conséquence en est un élargissement considérable de l'écartement de la voie, ce qui peut entraîner, en particulier en cas de rupture des rails dans des sections courbes, un risque accru de déraillement. L'invention a pour objet de créer un dispositif pour le montage de rails qui assure la conservation de l'écartement indépendamment de la charge, et ce également dans des sections courbes. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le support élastique comporte au moins deux éléments inclinés sous différents angles par rapport au plan des voies ferrées, conformément à des rayons LS d'un point d'intersection S commun, dont l'inclinaison peut être modifiée dans un plan sensiblement perpendiculaire par rapport à l'axe longitudinal du rail et dont le point d'intersection S commun se situe à un niveau plus élevé que le patin de rail, du côté extérieur de la voie ferrée. Les éléments disposés éventuellement indirectement - de manière inclinée entre le patin de rail et l'appui ré- agissent à une charge verticale par une modification de leur inclinaison par rapport au plan de la voie ferrée Les éléments permettent d'obtenir une fixation circulaire du rail autour du point d'intersection commun des éléments inclinés. Lorsqu'un véhicule sur rails roule sur les rails, il existe, surtout dans des courbes, une tendance à un déport horizontal du rail, vers le côté extérieur de la voie, et à un enfoncement vertical, l'enfoncement vertical étant plus important sur le côté du rail tourné vers le milieu de la voie ferrée que sur le côté orienté vers l'extérieur de la voie Le déplacement horizontal du champignon de rail vers le milieu de la voie compense la tendance au déport horizontal du rail en direction du côté extérieur de la voie. Lors du franchissement de systèmes de fixation ainsi conformés, il se produit donc seulement un enfoncement vertical du champignon de rail Un élargissement de l'écartement ne se produit pas. Il est avantageux que les angles entre le plan de la voie ferrée et les éléments montés de manière inclinée soient compris entre 50 et 850 En fonction de la position du point d'intersection S commun et de la largeur du support élastique qui s'étend orthogonalement par rapport à l'extension longitudinale du rail, ainsi que de la distance entre au moins deux éléments inclinés, ces éléments peuvent être inclinés par rapport au plan des voies ferrées. Les éléments sont avantageusement constitués par des nervures d'une pièce profilée élastique Le support élastique se compose alors d'une zone de noyau centrale formée par des nervures et de deux zones latérales extérieures situées entre la zone de noyau centrale et le patin de rail ainsi qu'entre la zone de noyau centrale et l'appui Du fait de la conformation des zones latérales extérieures et des nervures sous la forme d'une pièce profilée d'un seul tenant, il existe un raccordement élastique, de type articulé, aux zones latérales ex- térieures respectives. Lors d'une charge, il se produit un basculement des nervures vers le côté extérieur de la voie ferrée La zone latérale tournée vers le patin de rail est ainsi déplacée par rapport à l'autre zone latérale extérieure tournée vers l'appui en direction du côté extérieur de la voie ferrée et appliquée dans la région plus proche du milieu de la voie contre l'autre zone latérale extérieure tournée vers l'appui. Le rail reposant sur la pièce profilée élastique, éventuellement avec interposition d'une plaque d'appui, décrit ainsi un mouvement circulaire autour du point d'intersection S commun des nervures inclinées Lors du franchissement du rail soutenu par un tel dispositif de support, il ne se produit qu'un enfoncement vertical du champignon de rail. Il est avantageux que les éléments soient conformés en leviers pivotants Les points de contact auxquels les le- viers pivotants sont rattachés à l'appui et au patin de rail peuvent par exemple être réalisés sous la forme de charnières De ce fait, le patin de rail se déplace de manière guidée autour des charnières montées sur l'appui sur la distance prédéterminée par les leviers pivotants. Les leviers pivotants assurent ainsi l'enfoncement vertical du champignon de rail lorsque celui-ci est soumis à une charge agissant verticalement ou en oblique par le haut Un élément élastique pour l'amortissement correspondant et sensiblement vertical est disposé éventuellement de manière indirecte entre le patin de rail et l'appui. Il est avantageux que les leviers pivotants soient encastrés dans une pièce profilée élastique Pour pouvoir obtenir avec une seule pièce profilée des propriétés d'élasticité définies, des corps de remplissage sont insérés dans les espaces vides entre les nervures qui s'étendent sensiblement dans la direction longitudinale du rail Ces corps de remplissage présentent une élasticité plus faible que celle du matériau de la pièce profilée Les nervures disposées entre les corps de remplissage n'assurent plus la fonction de soutien mais elles servent à l'appui élastique mutuel des différents corps de remplissage. Il est possible de monter le support élastique direc- tement entre le patin de rail et l'appui Pour un tel agencement, il est avantageux de fixer le rail à l'aide d'éléments qui enveloppent le support élastique. Dans le cas d'un autre agencement du support élastique, une plaque d'appui est disposée entre le patin de rail et l'appui La plaque d'appui est alors tellement forte que des éléments de fixation qui assurent la fixation du rail peuvent être montés sur ladite plaque d'appui Dans un tel agencement, le support et les éléments qui enveloppent la plaque d'appui ont pour seule fonction de maintenir ensemble le système de support en tant qu'unité de construction et d'absorber des forces verticales éventuelles Pour permettre également l'amortissement d'un mouvement de la plaque d'appui dirigé latéralement et verticalement vers le haut, le système comprend des éléments de guidage élastiques dans le sens latéral et, sur les éléments enveloppant éventuellement la plaque d'appui, des stabilisateurs élastiques. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente un dispositif à l'état non chargé; la figure 2 représente le dispositif de la fig 1 à l'état chargé; la figure 3 représente un autre dispositif à l'état non chargé. Les fig 1 à 3 montrent un dispositif pour le montage de rails, comprenant un rail 1 avec un patin de rail la, un champignon de rail ld avec une surface de tête lb et des flancs lc Le rail 1 est fixé sur une plaque d'appui 3 au moyen d'éléments de fixation 3 a Le guidage latéral horizontal du rail 1 est assuré à l'aide de saillies 3 b qui dépassent de la face supérieure de la plaque d'appui 3. Une pièce profilée élastique 5 et respectivement 9 repose, conformément aux fig 1 à 3, sur un appui 4 solidarisé avec le matériau de réception U au moyen d'éléments d'ancrage L'appui 4 présente des évidements 4 a ménagés dans la surface tournée vers le rail 1 et orientés dans la direction longitudinale du rail Ces évidements 4 a servent à recevoir des barres de guidage 4 b qui limitent au moins partiellement le mouvement latéral du dispositif Ces barres de guidage 4 b sont disposées latéralement, s'étendent dans la direction longitudinale du rail et présentent à la hauteur de la plaque d'appui 3 des évidements destinés à recevoir et à guider des éléments de guidage élastiques 6. Aux barres de guidage latérales 4 b font suite des éléments 4 c qui enveloppent au moins partiellement la plaque d'appui 3 et qui présentent également un évidement pour la réception de stabilisateurs élastiques 7 Les éléments de guidage élastiques 6 aussi bien que les stabilisateurs élastiques 7 sont sensiblement conformés de telle façon qu'ils s'étendent au moins en partie sur au moins toute la longueur du dispositif de montage dans la direction longitudinale du rail Les éléments enveloppants 4 c ainsi que les barres de guidage latérales 4 b sont couplés avec l'appui 4 à l'aide d'éléments de fixation non représentés en détail. Les barres de guidage latérales 4 b présentent des nervures de renforcement 4 e qui s'appuient sur la surface de l'appui 4 De ce fait des forces transversales générées, en particulier lors du franchissement de sections courbes, peuvent être évacuées plus facilement dans le matériau de réception U par l'intermédiaire de l'appui 4. Pour que le dispositif pour le montage de rails puisse opposer une résistance suffisante à un glissement éventuel des rails, la plaque d'appui 3 est conformée de telle façon qu'elle dépasse de l'appui 4 dans la direction longitu- dinale du rail, la partie en saillie non représentée de la plaque d'appui 3 s'étendant verticalement vers le bas et recouvrant au moins partiellement l'appui 4 Entre les parties de la plaque d'appui 3 dirigées vers le bas et l'appui 4 sont disposés des éléments élastiques supplémentaires non représentés qui absorbent élastiquement un glissement des rails Le recouvrement de l'appui 4 par la plaque d'appui 3 dans la direction longitudinale du rail n'est pas représenté dans les dessins. La pièce profilée 5 telle qu'elle est représentée dans les fig 1 et 2 se compose fondamentalement de deux zones latérales extérieures 5 d, 5 e et d'une zone de noyau centrale 5 f comportant les nervures 5 a Les nervures 5 a sont inclinées de telle façon que les prolongements imaginaires de leurs extensions longitudinales LS en forme de rayons ont un point d'intersection S commun qui, à l'extérieur de la voie ferrée, se situe à un niveau plus haut que le patin de rail la Les nervures 5 a situées plus près du milieu de la voie forment avec le plan de la voie un angle plus petit que les nervures 5 a situées plus près du côté extérieur de la voie. La fig 2 montre le dispositif pour le montage de rails 1 à l'état chargé lorsqu'une roue 2 d'un véhicule sur rails non représenté repose sur la surface de tête lb du rail 1 et touche le flanc lc du champignon de rail ld avec le bou- din de roue 2 a Des charges horizontales H et des charges verticales V du poids proportionnel qui se compose du poids propre du véhicule sur rails et du poids de la charge utile, sont transmises par la roue 2 au champignon id du rail 1. La charge appliquée au champignon de rail id provoque une déformation de la pièce profilée 5 Les nervures 5 a différemment inclinées entraînent un déplacement de la zone latérale extérieure 5 d tournée vers la plaque d'appui 3 par rapport à la zone latérale extérieure 5 e tournée vers l'appui 4 en direction du côté extérieur de la voie ferré. En même temps, il se produit une déformation verticale différemment accusée de la pièce profilée élastique 5. Dans la région dans laquelle les nervures 5 a forment avec le plan de la voie ferrée un angle plus faible, la déformation verticale est plus importante que dans la région o les nervures 5 a forment avec le plan de la voie un angle relativement grand C'est la raison pour laquelle la région de la pièce profilée élastique 5 dirigée vers le milieu de la voie accuse un enfoncement vertical plus important. Le déplacement parallèle des zones latérales 5 d, 5 e l'une par rapport à l'autre et l'enfoncement variable de la pièce profilée 5 peuvent être commandés en ce sens que, lors du franchissement du rail 1 soutenu par le dispositif de montage au moyen de véhicules sur rails, la position du champignon de rail Id ne varie sensiblement que dans la direction verticale V. Lors d'un enfoncement plus important d'un côté de la pièce profilée 5 sous l'effet d'une charge, il se produit un mouvement basculant du rail 1, ce qui a pour effet que le champignon de rail Id se déplace légèrement vers le milieu de la voie Pour compenser ce déport horizontal du champignon de rail id, un déplacement forcé des zones latérales extérieures 5 d, Se l'une par rapport à l'autre est provoqué par l'inclinaison différente des nervures Sa. Conformément à un autre mode de réalisation, une pièce profilée élastique 9 avec des leviers pivotants 8 indé- formables est insérée entre la plaque d'appui 3 et l'appui 4, comme cela est indiqué dans la fig 3 Les leviers pivotants 8 présentent, eux aussi, des inclinaisons différentes De même, les prolongements imaginaires de leurs extensions longitudinales LS ont un point d'intersection S commun qui se situe à l'extérieur de la voie ferrée, à un niveau supérieur à celui du patin de rail la Les éléments 9 a en forme de nervure disposés entre les leviers pivotants 8 sont déformés sous l'effet d'une charge. Une pièce profilée 9 munie de leviers pivotants 8 offre la possibilité d'absorber des charges plus importantes et de commander avec plus de précision le déplacement des zones latérales extérieures 9 b, 9 c de ladite pièce profilée 9 Les leviers pivotants 8 intégrés dans ladite pièce profilée 9 peuvent être réalisés à partir de métaux tels que des métaux légers, de matière plastique, de caoutchouc ou de bois. Une autre possibilité non représentée consiste à conformer la pièce profilée élastique 9 de telle façon qu'un milieu déformable y est intégré à la place des leviers pivotants 8 Cela offrirait la possibilité d'utiliser comme éléments amortisseurs du gaz, de l'air ou du liquide. Un tel élément amortisseur permet d'agir différemment sur le comportement élastique d'un dispositif pour le montage de rails 1, de manière à pouvoir prédéterminer les propriétés élastiques, en particulier pour des sections courbes. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour le montage de rails ( 1) d'une voie ferrée pour véhicules sur rails présentant un patin de rail (la) et un champignon de rail (ld), comprenant un support élastique entre l'appui ( 4) et le patin de rail (la), caractérisé en ce que le support élastique comporte au moins deux éléments inclinés sous différents angles par rapport au plan de la voie ferrée, conformément à des rayons (LS) d'un point d'intersection (S) commun, dont l'inclinaison peut être modifiée dans un plan sensiblement perpendiculaire par rapport à l'axe longitudinal du rail et dont le point d'intersection (S) commun se situe, à un niveau plus élevé que le patin de rail (la), sur un côté extérieur de la voie ferrée. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les angles entre le plan de la voie et les éléments inclinés sont compris entre 5 et 85 . 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments sont constitués par des nervures ( 5 a) d'une pièce profilée élastique ( 5). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments sont conformés en le- viers pivotants ( 8). 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les leviers pivotants ( 8) sont intégrés dans une pièce profilée élastique ( 9).