Brevet FR2710082A1 — publié le 19950324

-1 2710082 I. ce -r- E i l C- s5 (1) i.l t C- ti 10 1 t [Le d(?ve(loppement du transport terrestre rapide de grandes masses est. depuis plus d'utn siecle, dû. pour une large part, à I invernt.iorl du ra il. en acier. En dtehors de I 'innovation du rail soudé de grande longueur, le rail est resté presque exactement, dans sa forme et dans sa nature, identique à ce qu'il éttai t lors de son invention(VIGNOLE) Unre importante innovation qu[ tendait à réduire l'inconfort provoque par le frottement et, les chocs des roues en acier sur les rails en acier a été le métro sur pneus qui n'a pas connu le I ( déve I o)ppement. escompt. lai crrf'ant.ion du train à lrande vitesse n'a pas entrainé de charngemernt-s inportants dans la conception du rail. Il a é'te découvert par simple raisonnement. et c'est l'objet du préesernt brevet, qu' il tait possible aujourd'hui, grâce aux pr- ogres accomplis dans l' industrie du caoutchouc et des colles, d'associer (deux matières aussi différentes que l'acier et les élastomn.'r'es pour rtéa aliser ttun r-ail d'un type renouvel-4. Cette association d'une bainde de roulement linéaire d'un caoutchouc synthét. iq, îe choisi parmi la centaine de produits 0 fbabtriqtués à partir de polym.ères homogènes ou composites (ayant l 'ensemble des qual itfs requises pour cet usage particulier), cette bande,liée,par forme et par collaqe très intime,à un rail classique en acier susceptible c-e reprendre. lui, les efforts mécaniques cro'cs par le. roulement des rames à grande ou moyenne 2) vitesse donnera à l' infrastructure une éfficacité et un rendement sensib I emernt accrus. Le premier avantage, le plus évident, est la réduction du bruit provoque p[ar le glissement et les contact-chocs acier sur acier. Cette réduction drastique entraine aussi, indirectement, une amélioration du freinage ainsi qtu'une accélération de la montée en vitesse normale. Ce point est particulièrement important pour utin rseau metropol itain comportant des arrêts et démarrages fréquents. [Le contact él.astique des essieux et du chemin de roulement ainsi caout choutiAF r';dili t aussi l 'usure de l'ensemble des éléments de supportaqe e-t d'amortissement des wagons. -2- Parmi les caoutchoucs synthétiques développés dans la dernière décennie et qui se sont avéré s les mieux adaptés au transport lourd, il semble que les polybutadiènes, qui ont été retenus de préférence aux S.B. R. puis aux polyisoprènes, soient les formules répondant le mieux au cahier des charges applicables à cette bande de roulement particulière, soit: une forte résistance à l'écrasement sous charge élevée (plus de 100 Da N/cm linéaire) presque assimilable à un poinconnement, une faible hystéresis convenant à l'impact fréquent et rapide des rpoues de l'essieu, la r.sitance à l'abrasion ainsi qu'a l'oxydation et aux huiles. Dans certains cas une résitance aux basses températuretpourra être exiqee. La forme de cette bande (A) en léger trapèze bombé sur sa face supérieure permettra la meilleureinscription dans le logement réservé ou créé dans l'épaisseur du champignon (B) du rail (Fig 1) La mise en oeuvre de cette bande,obtenue par vulcanisation in situ ou/et collage intime, sera prévue en fonction de considérations techniques et économiques. La totale continuité du rail acier favorisera la pose et l'entretien de cette bande (A) mais ne s'imposera plus de la même façon qu'auparavant dans la mesureo cette nécessaire continuité sera assurée par la bande elle même,par collage ou soudage (Fig.2) Néanmoins la liaison entre les éléments en acier sera assurée par un enboitement mâle- femelle qui permettra à la bande de caoutchouc le franchissement, sans dommage,de l'espace libre entre deux rails (Fig 2). La bande, légèrement bombée, absorbera l'inévitable usure jusqu'au moment o s'établira,à nouveau le contact, acier de la roue sur acier du rail et qui commandera le rechappage ou le remplacement du caoutchouc. Epaisseur et largeur de la bande seront étudiées et définies en fonction du poids des rames, de leur vitesse et des fréquences. L'usure de cette bande(A) pourra s'extrapoler à partir de l'expérience acquise avec les gros pneus de camions. Ceux-ci, capables de parcourir 40 à 50 OOOKm,ont avec le sol rapeux des 3 routes 20 ?illions de contacts. La bande aura(dans le cas du métro) contacts par heure pendant 20 heures/j et devrait pouvoir durer plus de 5000 jours soit 15 ans. -3- Nota: La dur'et;éi du,caoutchouc de cette bande (A) sera élevée et au minimum de 98 Silores et tolé.rera une charge linéaire supérieure A l50 I)aN/cm. Les essais de fatigue confirmeront les remarquables qualités (le ce type de matériaru. Du fait de ces contacts amortis roues-rails les jantes des rotues verront leur durée de vie prolongé?e et ce poste d'entretien a |léqé. l,'usure de la bande provoqué;e par les multiples opérations 1) de freinage sera réduite par l'adoption du système, aujourdh'ui banal du retour sur le réseau d'une partie de l'énergie créé par ceS freinages. ILa ré(duction drastique dlu bruit provoqué par les contact- -chocs acier des roues sur acier des rails entraine, indirectement une rédtuction dle Il'usure des Mléments de supportage et d'amortis- -sement des wagons. [)e ce fait l'allégement des wagons et aussi l'allongement des rames peut être valablement envisagé avec pour conséquence l'au(mentat:ion du trafic et l'accroissement de la s;écurité des voyageurs placés dans un grand espace unique (les -agons sont alors li.és entre eux par des soufflets. Il faut é?qalement mentioner la possibilité d'industrialiser la p)roductiorl de la combinaison de moyens selon l'invention, notamment par la fabrication à la chaine de tels rails créés à partir d'é,lastomè. res de hautes performances,armés de cables ) d'acier et:ou de fibres de (carbone et possédant, moyennant une remise en cause du profil classique, une inertie comparable à celle des rails d'acier d'aujourd'hui. o a R veaxerld i cat i rs 1. Rail, caractérisé en ce qu'une bande de roulement (A) en matière à base de caoutchouc synthétique est combinétavec un rail en acier (B), 1 ite bande étant liée,par forme et par collage très intime,au rail. 2 Rail selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande de rOulement (A) se situe à la partie supérieure du rail, avantageusement dans un logement réservé ou créé dans l'épaisseur du champignon du rail. 3 Rail selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé Io en ce que la bande de roulement (A) est composée d'une matière de base de caoutchouc synthétique choisie parmi les produits fabriqués à partir de polymères ou composites appropriés. 4. Rail selon l'une quelconque des revendications là 3, caractérise en ce que le raccordement des bandes de roulement successives s'éffectue avantageusement par aboutement des extémités mâle/femelle par collage/vnllcanisation. 5. Rail selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la bande de roulement (A) présente: -une forte résistance à l'écrasement sous charge élévée, -une faible hystéresis convenant aux impacts fréquents des roues -une bonne résistance à l'abrasion, à l'oxydation et aux basses températures ainsi qu'.la destruction par les huiles. 6. Procédé pour l'amélioration des rails des voies férrées dans lequel on munit au moins unrle partie de la surface du dit rail (B) d'une bande formant bande de roulement longitudinale (A) pratiquement continue et constituée d'une matière à base de caoutchouc synthétique.armé de cables d'acier et/ou de fibres synthétiques formant, avec un profil approprié,le rail complet. O O