Brevet FR2852978A1 — publié le 20041001

L'invention concerne en général les voies ferrées, notamment pour tramways ou trains. Plus précisément, l'invention concerne selon un premier aspect un rail à gorge s'étendant 5 longitudinalement, comprenant une partie inférieure formant une semelle de forme allongée dans une direction transversale, une partie intermédiaire formant une âme, et une partie supérieure formant d'un premier côté transversal un champignon et d'un second côté transversal 10 opposé au premier une bavette, la bavette et le champignon définissant entre eux une gorge. Des rails de ce type sont connus de l'art antérieur, et sont utilisés dans des voies ferrées. Il est connu de les disposer dans des engravures et de 15 remplir les engravures d'une matière élastique, par exemple une résine, pour fixer et isoler électriquement les rails et amortir les vibrations. Les rails sont en appui sur la résine et subissent au passage du train ou du tramway des efforts verticaux 20 mais également transversaux. Les efforts transversaux tendent à faire tourner le rail autour d'un axe longitudinal, en particulier si, pour des raisons acoustiques ou vibratoires, on utilise une résine souple. Cette rotation est particulièrement gênante pour le 25 guidage du train ou du tramway. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de pallier le défaut mentionné ci-dessus. A cette fin, le rail de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le 30 préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que la semelle est dissymétrique dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, le rail présente, considéré en coupe dans un 35 plan perpendiculaire à la direction longitudinale, un axe central s'étendant perpendiculairement à la direction transversale et divisant la semelle en une première partie du côté du champignon et une seconde partie du côté de la bavette, ces parties présentant respectivement des première et seconde largeurs transversales, la première largeur étant supérieure à la seconde. Avantageusement, la première largeur est supérieure à la seconde d'au moins 4 centièmes de la largeur transversale totale de la semelle. De préférence, la première largeur est supérieure à la seconde d'au moins 5 millimètres. Par exemple, l'axe central divise la partie supérieure du rail de telle sorte que le champignon se trouve d'un premier côté de l'axe central, et la gorge et la bavette d'un second côté de l'axe central opposé au premier. Avantageusement, le champignon et la bavette s'inscrivent entre des premiers et seconds axes perpendiculaires à la direction transversale, l'axe central étant l'axe médian des premier et second axes. De préférence, le rail est non inertiel. Par exemple, le rail présente une hauteur perpendiculairement à la direction transversale inférieure à 100 millimètres, et une largeur transversale supérieure à sa hauteur. Avantageusement, le rail est inertiel et présente 25 une âme qui, considérée en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, s'étend sur une faible largeur autour d'un axe principal, ledit axe central correspondant alors à l'axe principal. Selon un second aspect, l'invention concerne 30 l'application du rail décrit ci-dessus à la constitution d'une voie ferrée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-dessous, à titre indicatif et nullement 35 limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue perspective d'une voie ferrée selon l'invention, montrant en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale les rails de l'invention disposés dans les engravures, - la figure 2 est une vue du rail de la figure 1 en coupe perpendiculairement à la direction longitudinale, correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 pour un second mode de réalisation de l'invention, et - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 2, pour une variante du second mode de 15 réalisation. Le rail à gorge représenté sur la figure 1 s'étend suivant une direction longitudinale. Il comprend, comme le montre la figure 2, une partie inférieure formant une semelle 10 de forme allongée dans une direction 20 transversale, une partie intermédiaire formant une âme 20, et une partie supérieure formant d'un premier côté transversal un champignon 30 et d'un second côté transversal opposé au premier une bavette 40, la bavette 30 et le champignon 40 définissant entre eux une gorge 50 25 ouverte d'un côté supérieur. Une face supérieure 31 du champignon, plane ou légèrement bombée, constitue une surface de roulement destinée à recevoir la table de roulement des roue d'un véhicule ferroviaire. Le mentonnet de ces mêmes roues 30 circule dans la gorge 50 du rail. L'âme 20 est délimitée de deux côtés transversaux opposés par deux surfaces latérales 21 concaves, de concavité tournées vers l'extérieur. Le rail repose sur une face inférieure 13 plane de 35 la semelle 10, parallèle aux directions transversale et longitudinale. Selon l'invention, la semelle 10 est dissymétrique dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. Plus précisément, on remarquera que le rail 5 présente, considéré en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale comme sur la figure 2, un axe central 61 s'étendant perpendiculairement à la direction transversale et divisant la semelle 10 en une première partie il du côté du champignon 30 et une 10 seconde partie 12 du côté de la bavette 40. Les première et seconde parties 11 et 12 présentent respectivement des première et seconde largeurs transversales, et la première largeur est supérieure à la seconde. La première largeur est supérieure à la seconde d'au moins 4 centièmes de la largeur transversale totale de la semelle 10. De préférence, la première largeur est supérieure à la seconde de huit centièmes de la largeur transversale totale de la semelle 10. Pour les rails de tailles courantes, on choisit ainsi la première largeur supérieure d'au moins 5 millimètres à la seconde. De préférence, on choisit la première largeur supérieure de 10 millimètres à la seconde. L'axe central 61 peut être défini de différentes façons. Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 4, le rail est inertiel et présente une âme 20 qui, considérée en coupe dans un plan perpendiculaire à 30 la direction longitudinale, s'étend sur une faible largeur transversale autour d'un axe principal 64 luimême perpendiculaire à la direction transversale. L'âme 20 est de hauteur comparable ou supérieure à celle de la partie supérieure du rail. L'axe central 61 correspondant alors à l'axe principal 64. Dans un deuxième mode de réalisation, représenté sur les figures 3 et 4, le rail est non inertiel et présente une âme 20 beaucoup plus large transversalement que le rail inertiel de la figure 2. On voit également 5 que cette âme 20 est de hauteur comparable ou inférieure à celle de la partie supérieure du rail. Dans une première variante de réalisation, représentée sur la figure 4, l'axe central 61 est l'axe divisant la partie supérieure du rail de telle sorte que 10 le champignon 30 se trouve d'un premier côté de l'axe central 61 et la gorge 50 et la bavette 40 d'un second côté de l'axe central 61 opposé au premier. L'axe central 61 définit alors sensiblement le point de jonction entre la gorge 50 et le champignon 30. Dans une seconde variante de réalisation représentée sur la figure 3, le champignon 30 et la bavette 40 s'inscrivent entre des premiers et seconds axes 62 et 63 mutuellement parallèles et perpendiculaires à la direction transversale. Le champignon 30 présente un premier côté latéral extérieur 32 opposé à la bavette 40 et tangent au premier axe 62. La bavette 40 présente un second côté latéral extérieur 41 opposé au champignon et tangent au second 25 axe 63. L'axe central 61 est alors l'axe médian des premier et second axes 62 et 63. L'invention est particulièrement adaptée à un rail présentant une hauteur perpendiculairement à la direction 30 transversale inférieure à 100 millimètres, et une largeur transversale supérieure à sa hauteur. De préférence, le rail présente une hauteur de 85 millimètres environ et une largeur transversale de 120 millimètres environ, comme les rails illustrés sur les 35 figures 3 et 4. Le rail de la figure 3 comprend un champignon 30 dont la face supérieure 31 présente une largeur transversale de 56 millimètres environ. Son premier côté latéral extérieur 32 présente une hauteur de 30 millimètres environ. Il est perpendiculaire à la direction latérale. La gorge 50 présente une largeur transversale de 36 millimètres, mesurée au niveau de son ouverture, et une profondeur de 46 millimètres environ. Elle présente un profil en V dont la pointe serait arrondie. La bavette 40 présente une face supérieure de 10 largeur 19 millimètres environ et son second côté latéral extérieur 41 présente une hauteur de 46 millimètres environ. Ce côté est sensiblement perpendiculaire à la direction transversale. La hauteur des première et seconde parties 11 et 12 15 de la semelle 10 est de 18 millimètres environ. La première largeur transversale de la première partie est de 66 millimètres et la seconde largeur transversale de la seconde partie de 55 millimètres environ. On notera que la seconde partie 12 de la semelle 10 20 est d'aplomb avec la bavette 40. En revanche, la première partie il de la semelle 10 fait saillie transversalement vers l'extérieur par rapport au champignon 30. Le rail de la figure 4 est très proche de celui de 25 la figure 3 et seules les différences entre les deux rails seront décrites ici. La bavette 40 est plus étroite que celle de la figure 2, et présente une largeur transversale d'environ 16 millimètres. Le second côté latéral extérieur 41 est 30 incliné vers l'extérieur du rail à partir de la face latérale concave 21 correspondante de l'âme 20. La gorge 50 présente une largeur transversale de 41 millimètres environ, mesurée au niveau de son ouverture. Son côté tourné vers le champignon 30 est sensiblement 35 perpendiculaire à la direction transversale. La face supérieure 31 du champignon 30 présente une légère inclinaison vers la gorge 50. Le rail décrit ci-dessus peut être appliqué à la constitution d'une voie ferrée, pour train ou tramway. Cette voie comprend typiquement un massif de béton 70, deux engravures parallèles 71 ménagées dans le massif de 5 béton 70, deux rails 72 du type décrit ci-dessus disposés chacun dans une engravure 71 différente, et un matériau élastique 73 remplissant les engravures 71, autour des rails 72 et en dessous de celui-ci. Les rails 72 sont en appui continu sur le matériau élastique 73 par leurs 10 faces inférieures respectives. Les rails 72 sont orientés dans les engravures de telle sorte que les bavettes 40 soient du côté intérieur de la voie, c'est-à-dire du côté de l'autre rail, et les champignons 30 du côté extérieur. On va maintenant expliquer l'effet obtenu du fait de la dissymétrie de la semelle du rail. Comme mentionné plus haut, le rail subit au passage d'un convoi ferroviaire un effort vertical, et, dans certains cas, un effort transversal. Cet effort résulte 20 par exemple de la force du vent soufflant sur le convoi. Il est également particulièrement important dans les courbes de la voie. Cet effort transversal est repris essentiellement par le champignon d'un des deux rails parallèles. Dans le 25 cas d'une courbe, ce champignon est celui du rail extérieur à la courbe. Pour un effort créé par le vent, le champignon est celui du rail opposé à la direction dont vient le vent. Quand on considère le rail en coupe perpendiculairement à son axe longitudinal, cet effort transversal crée un moment de rotation M autour d'un centre de rotation C situé dans le plan de la roue du convoi roulant sur ledit rail. Ce plan, considéré en coupe, correspond 35 approximativement à l'axe central 61 du rail décrit cidessus. Le moment M tend à faire pivoter la première partie il de la semelle 10 dans le sens d'un enfoncement dans la surface supportant le rail, et tend à faire pivoter la seconde partie 12 de la semelle 10 dans le sens d'un décollement de la surface supportant le rail. Cette surface, dans l'exemple de réalisation de la figure 1, est constituée d'une résine souple, offrant une faible résistance à l'enfoncement de la première partie il de la semelle 10. Le rail tend donc à pivoter autour d'un axe longitudinal. Le rail de l'invention présente une semelle de largeur transversale sensiblement identique à celle des rails de l'art antérieur. Cette largeur est commandée par 15 la nécessité de reprendre et de répartir les efforts verticaux subis par le rail et par des contraintes de fabrication. En revanche, cette largeur est répartie de façon dissymétrique autour de l'axe central, la première partie 20 de la semelle, située côté champignon, étant plus large que la seconde située côté bavette. Dans les rails de l'art antérieur, la semelle est symétrique par rapport à l'axe central, les première et seconde parties étant de même largeur. Cet élargissement de la semelle côté champignon accroît la stabilité du rail et sa résistance au moment de rotation résultant des efforts transversaux. La première partie de la semelle étant en appui sur une plus grande longueur, elle peut plus difficilement s'enfoncer 30 dans la couche de résine sous-jacente. De manière surprenante, des essais ont montré qu'une différence de largeur de 10 millimètres permettait d'obtenir un effet de stabilisation très satisfaisant, une différence de 5 millimètres étant jugée en 35 conséquence suffisante pour obtenir un effet significatif. On peut alors, avec des rails de ce type, utiliser des résines plus souples que dans l'art antérieur, possédant une meilleure capacité d'amortissement des vibrations. REVENDICATIONS 1. Rail à gorge s'étendant longitudinalement, 5 comprenant une partie inférieure formant une semelle (10) de forme allongée dans une direction transversale, une partie intermédiaire formant une âme (20), et une partie supérieure formant d'un premier côté transversal un champignon (30) et d'un second côté transversal opposé au 10 premier une bavette (40), la bavette (40) et le champignon (30) définissant entre eux une gorge (50) , caractérisé en ce que la semelle (10) est dissymétrique dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale. 2. Rail selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente, considéré en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, un axe central (61) s'étendant perpendiculairement à la direction transversale et divisant la semelle (10) en une 20 première partie (11) du côté du champignon (30) et une seconde partie (12) du côté de la bavette (40), ces parties présentant respectivement des première et seconde largeurs transversales, la première largeur étant supérieure à la seconde. 3. Rail selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première largeur est supérieure à la seconde d'au moins 4 centièmes de la largeur transversale totale de la semelle (10). 4. Rail selon la revendication 2 ou 3, caractérisée 30 en ce que la première largeur est supérieure à la seconde d'au moins 5 millimètres. 5. Rail selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'axe central (61) divise la partie supérieure du rail de telle sorte que le 35 champignon (30) se trouve d'un premier côté de l'axe central (61), et la gorge (50) et la bavette (30) d'un second côté de l'axe central (61) opposé au premier. 6. Rail selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le champignon (30) et la bavette (40) s'inscrivent entre des premiers et seconds axes (62, 63) perpendiculaires à la direction 5 transversale, l'axe central (61) étant l'axe médian des premier et second axes (62, 63). 7. Rail selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est non inertiel. 8. Rail selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une hauteur perpendiculairement à la direction transversale inférieure à 100 millimètres, et une largeur transversale supérieure à sa hauteur. 9. Rail selon l'une quelconque des revendications 2 15 à 4, caractérisé en ce qu'il est inertiel et présente une âme (20) qui, considérée en coupe dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, s'étend sur une faible largeur autour d'un axe principal (64), ledit axe central (61) correspondant alors à l'axe principal 20 (64). 10. Application à la constitution d'une voie ferrée comprenant au moins une engravure (71), un rail (72) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8 disposé dans l'engravure (71), et un matériau élastique (73) 25 remplissant l'engravure (71) autour du rail (72), le rail (72) étant en appui continu sur le matériau élastique (73).