Brevet FR2814477A1 — publié le 20020329

La présente invention concerne un rail de chemin de fer standard, et à ornière type"tramway", ayant leur champignon supérieur démontable et interchangeable monté sur un coussinet élastique amortisseur de chocs et de vibrations. Les rails actuels sont constitués de trois parties distinctes : - en partie supérieure, le champignon qui comporte la table de roulement et de circulation des trains ; - ein partie centrale, l'âme verticale qui relie les parties supérieures et inférieures du rail ; - ein partie inférieure, le patin qui repose sur les traverses de chemin de fer avec interposition d'une semelle élastique placée entre la base du patin, et le dessus des traverses. Il existe des nuisances et des phénomènes bien connus tels que le bruit de roulement des trains sur les rails, et l'usure ondulatoire de la table de roulement du champignon du rail. De plus, lorsque le champignon du rail présente des défauts, ou une certaine usure, on est obligé de procéder au remplacement total du rail, ce qui est très onéreux. Par ailleurs, sous l'effet des conditions climatiques (froid, gel, chaleur), c'est la structure totale du rail qui reçoit les contraintes, et ces contraintes sont naturellement très différentes pour chaque partie du rail : champignon, âme et patin, ce qui provoque parfois des efforts et des tensions sur les dispositifs de fixation du rail aux traverses. ulautre part, les problèmes liés à la fabrication du rail par laminage sont causés par la non homogénéité des épaisseurs pouvant créer des défauts internes au rail tels par exemple que les"taches ovales" dans le champignon dûes à la non évacuation de l'hydrogène de l'acier du rail s'il est refroidi trop vite. Le rail selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients et de réaliser d'importantes économies. En effet, il est constitué de deux parties principales : - le champignon sur lequel circulent les trains - le corps du rail (support champignon, âme et patin) Un coussinet élastique est interposé entre le dessus du corps du rail et le champignon interchangeable. Ce coussinet permet de réduire considérablement le bruit et les vibrations de circulation des trains, ainsi que l'usure ondulatoire due aux efforts verticaux et latéraux qui sont élastiquement amortis immédiatement sous le champignon du rail. ; En ce qui concerne les contraintes internes de l'acier liées aux effets climatiques, les deux parties du rail : champignon et corps du rail permettent ainsi de libérer les contraintes du champignon par rapport à celles du corps du rail, ce qui garantit une meilleure sécurité à l'ensemble de la voie par une réduction des efforts sur les dispositifs de fixation rail/traverses. Lorsque le champignon du rail présente un certain degré d'usure maximum, notamment en courbe : côte grand rayon, il est très facile de le remplacer par un champignon neuf, ce qui permet d'importantes économies lors de ces travaux. Enfin, l'homogénéité des épaisseurs du corps du rail laminé assure la réduction, voire l'élimination totale des défauts du corps du rail à cause du laminage. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente en coupe un rail de chemin de fer standard, vulgairement appelé type"Vignole", La figure 2 représente en coupe un rail à ornière type "tramway"couramment utilisé, Les figures 3,4 et 5 représentent à titre non limitatif des variantes en coupe du champignon de rail de chemin de fer standard. En référence à ces dessins, et selon la figure 1, le rail de chemin de fer standard comporte un patin (1), une âme centrale (2), et l'appui supérieur (3) sur lequel repose un coussinet élastique (4) supportant un champignon interchangeable (5). Mais, ce rail est assymétrique, car le côte supérieur (6) doit laisser libre passage aux roues 1 du Matériel roulant, et le côté opposé (7) est prévu pour recevoir les efforts latéraux transmis par les roues du matériel roulant, notamment en courbe, et qui'se trouvent ainsi amortis par le coussinet élastique intercalé entre le champignon (5) et le côté du rail (7). Dans la forme de réalisation selon la figure 2 relative à un profil de rail à ornière type"tramway", le principe est le même, mais la forme du champignon interchangeable (Sa) est différente, et vient en appui sur la partie centrale du rail (3a), avec interposition d'un coussinet élastique (4a) adapté à la configuration du profil du rail. Le corps du rail présente également un côté assymétrique (7a) prévu pour recevoir les efforts latéraux transmis par le matériel roulant, et amortis par le coussinet élastique (4a). La figure 3 représente une forme de champignon en T assurant une meilleure résistance verticale dans le cas de rails standards lourdement chargés. La figure 4 montre une partie inférieure de champignon de forme convexe, et la figure 5 une autre forme avec des parties inférieures rectilignes (8), (9) et (10), mais il est bien entendu que d'autres formes de champignon interchangeable peuvent être projetées, basées sur le même principe. Pour chacune de ces formes, le coussinet élastique doit naturellement être adapté à la forme du champignon considéré, et au type de rail. 1 L'adhérence du champignon démontable au coussinet élastique, ou du coussinet élastique au corps du rail supportant le coussinet et le champignon peut être obtenue par collage, ou par tout autre moyen de liaison. Mais, on peut aussi considérer qu'aucune liaison chimique ou mécanique n'est nécessaire entre les différents éléments puisque les charges roulantes suffisent largement à assurer les liaisons des différents éléments en place. En conclusion, il convient donc d'observer que les champignons (5) et (5a) représentés figures 1 et 2 présentent les élasticités suivantes : - double élasticité verticale par rapport aux traverses : . élasticité directe du coussinet sous le champignon . élasticité indirecte de la demelle caoutchouc sous le patin du rail - simple élasticité latérale par rapport au corps du rail par interposition d'un coussinet élastique. Toutes ces élasticités ont pour effet de réduire considérablement le bruit de circulation, les chocs et les vibrations, ainsi que l'usure ondulatoire de la table de roulement (13). Le rail selon l'invention peut être utilisé sur toutes les voies ferrées classiques, et les voies nécessitant l'usage de rail à ornière type"tramway-",... REVENDICATIONS 1-Rail de chemin de fer caractérisé en ce qu'il comporte un champignon en partie supérieure (5) et (5a) indépendant du corps du rail (3 et 3a), facilement démontable et interchangeable, permettant aussi d'assurer l'indépendance totale des contraintes internes de l'acier du champignon du rail par rapport à celles du corps du rail. 2-Rail de chemin de fer selon la revendication 1 caractérisé en ce que le champignon supérieur 5 et 5a repose sur le corps du rail (respectivement 3 et 3a) avec interposition d'un coussinet élastique (4 et 4a) dont la forme est adaptée à celle du champignon et du rail considéré, permettant ainsi de réduire considérablement le bruit de circulation des trains, et l'usure ondulatoire de la table de roulement (13), le rail ainsi constitué ayant une double élasticité verticale (1 amortisseur élastique sous le champignon + 1 amortisseur élastique sous le patin du rail). 3-Rail de chemin de fer selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte l'un de ses côtés supérieurs assymétrique (7 et 7a) destiné à recevoir les charges et les efforts latéraux transmis par le matériel roulant, donnant ainsi aux profils des rails une meilleure homogénéité des épaisseurs du corps du rail. 4-Rail de chemin de fer selon la revendication 3 caractérisé par le fait que le coussinet élastique (4 et 4a) est aussi intercalé entre le champignon (5 et Sa) et le côté latéral (7 et 7a) en vue d'amortir les charges latérales transmises par le matériel roulant, notamment en courbe.