Brevet FR2722807A1 — publié le 19960126

La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un rail de chemin de fer sur une traverse. De manière générale, les dispositifs de ce type comprennent notamment d'une part, une semelle souple de support placée sur la table d'appui de la traverse et sur laquelle repose la base du rail et, d'autre part, des attaches latérales constituées de ressorts sous forme d'une boucle, retenue en appui sur le rail par engagement de l'une de ses branches dans un insert ancré dans la traverse. Par déformation élastique, l'attache exerce sur le rail un effort dirigé vers le bas et sur l'insert un effort dirigé vers le haut. La déformation élastique de l'attache étant directement fonction du positionnement de l'insert dans la traverse, on s'aperçoit qu'une variation de ce positionnement lors de la fabrication des traverses entraînera des variations non souhaitées de l'effort d'appui sur le rail. De plus, la présence d'un insert ancré dans la traverse complique la conception de la traverse et peut fragiliser cette dernière, notamment vis-à-vis des efforts latéraux dans les courbes de faible rayon. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques de manière satisfaisante. Ce but est atteint selon l'invention au moyen d'un dispositif de fixation d'un rail de chemin de fer sur une traverse, comprenant notamment une semelle souple de support et des attaches latérales constituées de boucles, caractérisé en ce que ladite traverse comporte une cavité longitudinale dans laquelle est logée la semelle de support et en ce que lesdites attaches latérales sont constituées de ressorts comportant au moins une boucle hélicoïdale destinée à être mise en appui sous tension par déformation élastique et verrouillage d'au moins un tronçon en butée de retenue contre les bords internes de ladite cavité et en appui sur la base du rail. La boucle hélicoïdale comporte éventuellement plusieurs spires. Cette conception permet la réalisation de ressorts d'attache très souples aptes à coopérer avec des semelles de support de très faible raideur de l'ordre de 20 kN/mm. Selon une caractéristique avantageuse, au moins l'un des tronçons d'extrémité des attaches est cintré pour épouser en contact d'appui, le rebord de la base du rail. Selon une première variante de réalisation, le ressort d'attache comporte une boucle hélicoïdale et deux tronçons d'extrémité dont l'un est en appui sur la base du rail et l'autre en appui sur la paroi interne de la cavité. Selon une variante préférentielle de réalisation, le ressort d'attache est symétrique par rapport à un axe transversal au rail et comporte deux boucles hélicoïdales séparées par un tronçon de liaison destiné à s'étendre au moins partiellement en contact d'appui à la fois contre les bords internes de ladite cavité et sur la base du rail. Le tronçon de liaison peut être rectiligne ou courbe et se raccorde éventuellement aux boucles hélicoïdales par deux coudes épousant le rebord de la base du rail. Selon une autre caractéristique, la partie supérieure des bords internes de ladite cavité est pourvu d'un renflement faisant saillie vers l'intérieur de l'embouchure de façon à définir une face d'appui inférieure de verrouillage pour les tronçons d'extrémité ou le tronçon de liaison des ressorts. En outre, le profil de la face d'appui inférieure du renflement épouse celui du tronçon d'extrémité ou du tronçon de liaison pour permettre un encliquetage de ce dernier. Selon une variante, ladite cavité comporte des bords internes inclinés de façon à former une embouchure rétrécie dont la largeur est légèrement supérieure à celle de la base du rail. Eventuellement, la partie supérieure des bords internes de ladite cavité fait saillie au-dessus du niveau de la face supérieure de la traverse. De préférence, la face interne de ladite cavité est solidaire d'une garniture constituée d'une selle de préférence métallique et/ou d'une couche de matériau électriquement isolant ; cette couche peut revêtir soit la paroi externe de la selle soit la paroi interne de la cavité ou de la selle ou encore toute autre combinaison ; appliquée sur la paroi externe de la selle, elle garantira une bonne adhérence avec le béton et par suite, un accrochage satisfaisant avec la traverse. Pour être appliquée sur la paroi interne de la cavité ou de la selle, le matériau sera choisi en fonction de ses caractéristiques de frottement. Une première possibilité consiste à réaliser lesdits ressorts en boucle avec une tige de section circulaire ou quadrilatère. Une autre possibilité consiste à réaliser lesdits ressorts en boucle avec une lame de section parallélépipédique, à partir d'acier plat en bande. Selon encore une autre caractéristique, la résultante des forces d'appui des ressorts sur la base du rail est inclinée d'un angle compris entre 20 et 60 par rapport à la verticale. Par réaction, cette résultante des forces est encaissée par la face interne inclinée de la cavité. Un autre objet de l'invention est un procédé de montage d'un dispositif de fixation de rail du type précédent, caractérisé en ce qu'on choisit au préalable la raideur, la géométrie et les dimensions des ressorts principalement en fonction de l'épaisseur et de la souplesse de la semelle de support de façon à obtenir un appui des attaches sur la base du rail selon une résultante inclinée par rapport à la verticale d'un angle compris entre 20 et 60. par mise sous tension et verrouillage des ressorts dans ladite cavité. Le dispositif de l'invention est symétrique par rapport à l'axe transversal médian du rail et possède de ce fait une meilleure efficacité. Par ailleurs, le montage des attaches est très facile et s'affranchit de la présence d'une pièce supplémentaire tel qu'un insert. L'effort d'appui sur le rail obtenu par déformation élastique du ressort d'attache ne dépend que de la géométrie de la cavité et est donc indépendant de la précision de positionnement de cette cavité par rapport à la traverse; ceci garantissant une excellente constance de l'effort d'appui. La cavité longitudinale destinée au logement du rail et au verrouillage des attaches peut être réalisée dès la fabrication de la traverse. Lorsque la cavité est pourvue d'une garniture comprenant une selle métallique, la géométrie spécifique de la cavité garantit un ancrage fiable de la table d'appui dans la traverse. 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 des vues latérales en coupe longitudinale partielle selon les lignes Ia et Ib du dispositif de l'invention respectivement selon deux modes de réalisation; - la figure 2 représente une vue en coupe transversale du dispositif de l'invention selon la ligne Il-Il ; la partie gauche correspondant au mode de réalisation de la figure la et la partie droite à celui de la figure lb - la figure 3 représente une demi-vue en coupe verticale d'un second mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 représente une demi-vue en coupe verticale d'un troisième mode de réalisation avec l'attache avant montage; - la figure 5 représente une demi-vue en coupe verticale du mode de réalisation de la figure 4 avec l'attache en position montée; - les figures 6 et 7 représentent des demi-vues en coupe verticale de deux autres modes de réalisation de l'invention avec les attaches en position montée ; et, - la figure 8 représente une vue en coupe d'encore un autre mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de l'invention représenté sur les figures la et lb, en vue latérale, est destiné à la fixation du rail R sur une traverse T généralement en béton au moyen d'attaches en boucles 1. Selon l'invention, la traverse T comporte une cavité longitudinale 2 dans laquelle est logée la semelle souple de support 3 de la base du rail R. La cavité 2 est ménagée sur toute la largeur de la traverse T. La souplesse et l'épaisseur de la semelle 3 sont déterminées de façon à ce que l'enfoncement au passage des charges roulantes crée un jeu permettant la rotation éventuelle du rail notamment dans les courbes. Cette rotation est cependant avantageusement limitée grâce au rétablissement d'un contact du tronçon d'extrémité 12 ou du tronçon de liaison 11 avec la paroi interne de la cavité 2. Les attaches latérales sont constituées de ressorts 1 de préférence métalliques, comportant au moins une boucle hélicoïdale 10 à une ou plusieurs spires 100. Les boucles 10 sont déformées de façon élastique pour créer l'effort d'appui sur la base du rail R. Cet appui est réalisé par mise sous tension des boucles 10 et est maintenu par verrouillage des tronçons d'extrémité 12 en butée de retenue contre les bords internes 20 de la cavité 2. La tendance de la boucle à se détendre produit un appui forcé d'au moins un tronçon contre le rebord B du rail. La qualité du contact entre les tronçons d'extrémité 11 et les bords internes 20 de la cavité 2 est amélioré en recouvrant de manière solidaire les parois et notamment les bords internes 20 avec une garniture 21 constituée d'une selle de préférence métallique et/ou d'une couche d'un matériau approprié possèdant de bonnes propriétés d'isolation électrique. Cette couche peut révêtir soit la paroi externe de la selle soit la paroi interne de la cavité 2 ou de la selle métallique ou toute autre combinaison. Appliquée sur la paroi externe de la selle (voir figure 8), elle garantira, grâce à de bonnes propriétés d'adhérence, une liaison d'accrochage satisfaisante avec le béton de la traverse T tandis qu'appliquée sur la paroi interne de la cavité ou de la selle, elle participera aux phénomènes de friction. Dans le mode de réalisation des figures la,lb et 2, les ressorts d'attaches 1 sont symétriques par rapport à un axe transversal au rail et comportent deux boucles hélicoïdales 10 séparées par un tronçon de liaison 1 1 destiné à s'étendre au moins partiellement en contact d'appui avec les bords internes 20 de la paroi de la cavité 2 ou de la garniture 21. Le tronçon de liaison 11 peut être rectiligne comme représenté sur les figures lb et 2 (partie droite) en épousant le rebord latéral B de la base du rail R. Dans ce cas, le tronçon de liaison 11 se raccorde aux boucles hélicoïdales 10 par deux coudes 110 qui, en l'absence de charges roulantes, sont en contact avec les bords internes 20. Le tronçon de liaison 1 1 forme ainsi une entretoise de calage du rail par contact avec les bords internes 20 et le rebord B du rail R. Toujours selon ce mode de réalisation, le tronçon d'extrémité 12 est rectiligne et s'étend au contact des bords internes 20 sur toute sa longueur. Dans cette position, le tronçon d'extrémité est sans contact avec le rail dans sa position de montage. Le tronçon de liaison 11 peut aussi être courbe comme représenté sur les figures la et 2 (partie gauche). Dans ce cas, le tronçon de liaison 11 est écarté du rebord B du rail R mais prend contact sur toute sa longueur avec les bords internes 20 de la cavité 2 ; le tronçon d'extrémité 12, est quant à lui, cintré pour épouser en contact d'appui le rebord B du rail R. Cet effort d'appui s'exerce sur le rail via les parties coudées des tronçons d'extrémité 12 (figure la) ou via les coudes 110 du tronçon de liaison 11 (figure lb) ; cet effort d'appui sur le rail est équilibré par un effort de réaction du tronçon de liaison 11 ou des tronçons d'extrémité 12 sur les bords internes 20. La cavité 2 comporte des bords internes 20 inclinés de façon à former une embouchure rétrécie dont la largeur est légèrement supérieure à celle de la base du rail R, ce qui permet de positionner avec une bonne précision le rail sur la semelle 3. Dans le mode de réalisation du dispositif de l'invention, tel que représenté sur la figure 3, la partie supérieure des bords internes 20 de la cavité 2 est pourvue d'un renflement 22. Ce renflement fait saillie vers l'intérieur de l'embouchure de façon à définir une face d'appui inférieure 22a de verrouillage pour les tronçons d'extrémité 12a,12b. Après déformation élastique de la boucle 10, les tronçons d'extrémité 12a,12b viennent s'encliqueter dans la cavité 2 entre le rebord B du rail R et le renflement 22 et restent ainsi en butée de retenue contre la face d'appui inférieure 22a dont le profil épouse celui des tronçons d'extrémité. La figure 4 représente un ressort d'attache 1 avant montage dans la cavité 2. La boucle est ici réalisée avec une section quadrilatère carrée. Le tronçon de liaison 1 1 repose sur la partie supérieure des bords internes 20 de la cavité 2 tandis que le tronçon d'extrémité 12 repose sur le rebord B de la base du rail R. La partie supérieure des bords interne 20 possède une face inclinée 23 s'étendant jusqu'au renflement 22 pouvant faire saillie au-dessus du niveau de la face supérieure de la traverse. La face inclinée 23 assure le contact de glissement du tronçon de liaison 11 du ressort 1 par appui sur la boucle 10 selon la direction F vers l'intérieur de la cavité 2 jusqu'à ce qu'il vienne se verrouiller par encliquetage sous le renflement 22 au contact de la face inférieure d'appui 22a. Simultanément, le tronçon d'extrémité 12 glisse sur la base du rail R vers l'intérieur de la cavité 2 pour venir se verrouiller en butée entre les bords internes 20 et le rebord B de ladite base comme représenté sur la figure 5. La boucle 10 est alors sous tension et crée l'effort d'appui sur le rail via la partie coudée du tronçon d'extrémité 12. Le tronçon de liaison est en appui local sur une face inclinée 26 située en retrait par rapport au prolongement longitudinal de la partie supérieure à renflement 22. La figure 6 représente un autre mode de réalisation dans lequel la partie supérieure des bords internes 20 comporte un rebord arrondi 24 surplombant un logement en creux 25 destiné à recevoir le tronçon de liaison 11 pour le verrouiller par encliquetage après glissement et déformation élastique au contact du rebord 24. La figure 7 est à rapprocher de la figure 4 et représente encore un autre mode de réalisation dans lequel le tronçon d'extrémité 12 est verrouillé en subissant d'abord une déformation élastique au contact de la face inclinée 23 située à la partie supérieure des bords interne 20 puis par encliquetage sous le renflement 22 au contact de la face inférieure d'appui 22a. Le tronçon de liaison 11 est, quant à lui, coincé dans la cavité 2 entre le rebord B de la base du rail R et les bords interne 20 en épousant ledit rebord B par les coudes 110 (voir figure 2 partie droite). La figure 8 représente encore un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la boucle hélicoïdale 10 est disymétrique et comporte un premier tronçon d'extrémité 12a en appui sur la base du rail R en épousant son rebord B et un second tronçon d'extrémité 12b en appui contre le bord interne 20 de la cavité 2. De préférence, dans ce mode de réalisation, la boucle 10 est réalisée à partir d'acier plat en bande et la couche de matériau électriquement isolant est appliquée sur la paroi externe de la garniture 21 en contact avec le béton de la traverse T pour améliorer l'accrochage. Dans tous les modes de réalisation représentés, la direction de la résultante des forces d'appui des boucles 10 des ressorts 1 sur la base du rail R est inclinée d'un angle a compris entre 20- et 60 par rapport à la verticale. Le dispositif de fixation du rail est assemblé en choisissant au préalable, la raideur, la géométrie et les dimensions des ressorts d'attache 1 en boucle 10 principalement en fonction de l'épaisseur et de la souplesse de la semelle 3 de support de façon à obtenir un effort d'appui des ressorts sur la base du rail R, dirigé selon une résultante inclinée d'un angle ce par rapport à la verticale par mise sous tension et verrouillage des boucles 10 dans la cavité 2. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un rail (R) de chemin de fer sur une traverse (T), comprenant notamment une semelle souple (3) de support et des attaches latérales constituées de boucles (10), caractérisé en ce que ladite traverse (T) comporte une cavité longitudinale (2) dans laquelle est logée la semelle de support (3) et en ce que lesdites attaches latérales (1) sont constituées de ressorts comportant au moins une boucle hélicoïdale (10) destinée à être mise sous tension par déformation élastique et verrouillage d'au moins un tronçon en butée de retenue contre les bords internes (20) de ladite cavité (2) et en appui sur la base du rail R. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des tronçons d'extrémité (12) des attaches (1) est cintré pour épouser en contact d'appui le rebord (B) de la base du rail (R). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits ressorts d'attache comportent une boucle hélicoïdale (10) et deux tronçons d'extrémité (12a,12b) dont l'un (12a) est en appui sur la base du rail (R) et l'autre (12b) en appui contre le bord interne (20) de la cavité (2). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts d'attache (1) sont symétriques par rapport à un axe transversal au rail R et comportent deux boucles hélicoïdales (10) séparées par un tronçon de liaison (11) destiné à s'étendre au moins partiellement en contact d'appui à la fois contre les bords internes (20) de ladite cavité et sur la base du rail. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie supérieure des bords internes (20) de ladite cavité (2) est pourvue d'un renflement (22) faisant saillie vers l'intérieur de l'embouchure de façon à définir une face d'appui inférieure (22a) de verrouillage pour les tronçons d'extrémité (12) ou le tronçon de liaison (11) des ressorts (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite cavité (2) comporte des bords internes (20) inclinés de façon à former une embouchure rétrécie dont la largeur est légèrement supérieure à celle de la base du rail. 7. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit tronçon de liaison (11) est rectiligne. 8. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit tronçon de liaison (11) est courbe. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit tronçon de liaison (11) se raccorde aux boucles hélicoïdales (10) par deux coudes (110) épousant le rebord (B) de la base du rail (R). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face interne de ladite cavité (2) est solidaire d'une garniture constituée d'une selle de préférence métallique et/ou d'une couche d'un matériau (21) à la fois bon isolant électrique, ayant une bonne adhérence avec le béton, et assurant un contact de friction avec le matériau constitutif de la boucle (10). 11. Dispositif selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boucle hélicoïdale (10) comporte plusieurs spires (100). 12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits ressorts (1) en boucle (10) sont réalisés avec une lame de section parallélépipédique à partir d'acier plat en bande. 13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits ressorts (1) en boucle (10) sont réalisés avec une tige de section circulaire ou quadrilatère. 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la direction de la résultante des forces d'appui des ressorts sur la base du rail est inclinée d'un angle a compris entre 20 et 60 par rapport à la verticale. 15. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure des bords internes (20) de ladite cavité (2) fait saillie au-dessus du niveau de la face supérieure de la traverse T. 16. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le profil de la face d'appui inférieure (22a) du renflement (22) épouse celui du tronçon d'extrémité (12) ou du tronçon de liaison (11) pour permettre un encliquetage de ce dernier. 17. Procédé de montage d'un dispositif de fixation de rail selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on choisit au préalable la raideur, la géométrie et les dimensions des ressorts d'attache (1) principalement en fonction de l'épaisseur et de la souplesse de la semelle de support (3) de façon à obtenir un appui des attaches (1) sur la base du rail dirigé selon une résultante inclinée par rapport à la verticale d'un angle a compris entre 20 et 60 par mise sous tension et verrouillage des boucles (10) dans ladite cavité (2).