Brevet FR2922229A1 — publié le 20090417

Rails à gorge La présente invention concerne des rails à gorge comportant un patin d'appui portant une âme surmontée par un champignon et une bavette délimitant entre eux une ornière, le champignon délimitant une surface supérieure de roule- ment faiblement convexe par rapport à un plan de roulement selon un premier rayon de courbure et, en regard de la bavette, une face latérale de guidage sensiblement plane, le patin présentant une face d'appui inférieure perpendiculairement à laquelle est défini un plan vertical du rail. Les rails à gorge sont utilisés pour la réalisation de réseaux ferrés en zone urbaine ou périurbaine, notamment afin de permettre que les voies soient intégrées à la chaussée pour la circulation de véhicules de tout type. De tels réseaux ferrés en zone urbaine sont très souvent réalisés en utilisant soit du rail à gorge, soit du rail vignole suivant les zones de circulation routière. En zone périurbaine, les voies sont couramment raccordées à des réseaux ferrés nouveaux ou exis- tants, c'est-à-dire des réseaux dont les voies sont constituées de rails dépourvus de gorge, c'est-à-dire de rails de type "vignole". En Europe, les rails de type "vignole" sont définis notamment par la norme EN 13674-1. Les rails ayant un profil 49E1 ou 54E3 défini dans cette norme sont couramment retenus pour les réseaux urbains et périurbains installés en Europe. Une autre norme européenne EN 14811 prévoit un certain nombre de rails à gorge susceptibles d'être raccordés aux rails précédemment cités. II s'agit par exemple des profils 60R1, 59R1, 59R2 60R2. Il existe d'autres rails non normalisés tels que les profils, R155-NK ou R154-G2. Quel que soit le type de montage de ces rails, que ceux-ci soient posés verticalement ou avec une inclinaison, le fran- chissement de l'interconnexion entre le réseau en rails à gorge et le réseau en rails "vignole" provoque un inconfort pour les passagers du véhicule circulant sur la voie. En effet les profils des champignons des rails connus actuellement ne sont pas raccordables directement du fait de leur différence de géométrie, il est impos- Bible d'obtenir la continuité géométrique du plan de roulement supérieur, et simultanément la continuité géométrique de la face de guidage latérale. Le confort optimal et la réduction des nuisances sonores ne peuvent être obtenus que lorsque le guidage des roues est assuré sans aucune discontinuité, quel que soit le ni-veau d'usure des roues. On connaît selon le brevet N° 2 827 879 un rail à gorge dont la table de roulement supérieure présente une tangente inclinée par rapport à la face plane d'appui, mais ce rail n'offre pas de solution de continuité au raccordement avec un rail de type vignole 49E1 ou 54E3 auquel il serait associé. Egalement selon le brevet N° 2 854 410, on connaît un rail à gorge caractérisé en ce que la face supérieure de roulement est raccordée à la face latérale de guidage inclinée avec une pente de 1/20 par deux portions convexes succes- sives de rayons de courbure sensiblement égaux à 60 mm et 13 mm. On constate que les rails présentant cette caractérisation ne peuvent offrir de solution de continuité au raccordement avec un rail de type vignole 49E1 ou 54E3 auquel ils seraient associés. L'invention a pour but de proposer un rail à gorge permettant d'offrir une so- lution de continuité au raccordement avec un rail de type vignole 49E1 ou 54E3 ou tout rail ayant des caractéristique similaires au niveau du champignon et de pro-curer un confort amélioré aux passagers lors du franchissement d'une liaison d'un type de rail à l'autre. A cet effet, l'invention a pour objet un rail à gorge du type précité, caractéri- sé en ce que, en section, la surface supérieure de roulement est reliée à la face latérale de guidage par deux régions convexes successives de la surface supérieure de roulement à la face latérale de guidage ayant un deuxième et un troisième rayons de courbure respectivement sensiblement égaux à 80 mm et 13 mm, et la face latérale de guidage est inclinée par rapport au plan vertical du rail avec une pente sensiblement égale à l'une des valeurs 1/17,2 et 1/30,22. Suivant des modes particuliers de réalisation, le rail à gorge comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le premier rayon de courbure de la surface supérieure de roulement est sensiblement égal à 300 mm ; 0 - le plan de roulement défini par la surface supérieure de roulement s'étend parallèlement à la surface d'appui inférieure du patin ; - le plan de roulement défini par la surface supérieure de roulement est incliné au 1/40e par rapport à la face d'appui inférieure du patin ; - la largeur du patin est égale à 125 mm, l'épaisseur du patin au bord est égale à 10,5 mm et la pente de la surface supérieure du patin au voisinage du bord de 1/7,81 par rapport à la surface d'appui du patin ; - la hauteur du rail est égale à 149 mm ; et - la distance entre la face latérale de guidage et une face latérale du patin est tolérancée à � 1 mm, de sorte que le rail peut être posé sans réglages additionnels sur des supports prépositionnés ou sur des traverses réalisées en série. L'invention a également pour objet une voie de chemin de fer, pour tramway ou tram- train comportant successivement un rail "vignole" de profil 49E1 ou 54-E3 de la norme EN 13674-1 et un rail à gorge tel que défini ci-dessus où le plan médian de l'âme du rail "vignole" et le plan vertical du rail à gorge sont disposés avec une même inclinaison par rapport à l'horizontale, notamment 0° et 1/40ème et en ce que la face latérale de guidage est inclinée par rapport au plan de roulement avec une pente sensiblement égale à 1/17,2 et le plan médian de l'âme du rail "vignole � et le plan vertical du rail à gorge sont disposés avec un décalage angulaire de 1/40ème, et en ce que la face latérale de guidage est inclinée par rapport au plan de roulement avec une pente sensiblement égale à 1/30,22. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur les-quels : - la Figure 1 est un profil en section d'un rail à gorge selon l'invention ; -la Figure 2 est une vue en section du raccordement entre un profil de rail à gorge selon l'invention tel que représenté sur la Figure 1 et un rail "vignole" de type 49E1. - la Figure 3 est une vue identique à celle de la Figure 1 d'une variante de réalisation d'un rail à gorge, à savoir avec la table de roulement inclinée au 1/40e selon l'invention ; et - la Figure 4 est une vue identique à celle de la Figure 2 montrant le raccor- dement du rail à gorge selon l'invention de la Figure 3 à un rail "vignole" 49E1. Le rail à gorge illustré sur la Figure 1 est destiné à constituer un rail pour voie courante, ou pour un appareil de voie. Un tel rail est propre à être installé dans une chaussée affleurant sensiblement la partie supérieure du rail. Comme connu en soi, un tel rail comporte un patin 12, une âme verticale 14 reposant dans la partie médiane du patin 12 et un champignon 16 surmontant l'âme 14. Une bavette 18 prolonge latéralement le champignon 16 au sommet de l'âme 14. Une gorge 20 s'ouvrant sur le dessus est délimitée entre le champignon 16 et la bavette 18. De façon conventionnelle, dans la présente demande, l'expression "sensiblement égal à" exprimera une relation d'égalité à plus ou moins 5 %. Le patin 12 présente une surface d'appui 22 plane propre à être posée sur une traverse, ou sur une dalle en béton ou tout autre support approprié préinstallé. ] 0 Cette surface d'appui a une largeur de 125 mm, le patin ayant une épaisseur comprise entre 10,5 mm au niveau de ses bords latéraux et 27,5 mm dans sa partie médiane depuis laquelle s'étend l'âme 14. Les faces supérieures du patin convergent vers l'âme et définissent avec la surface d'appui 22 du patin une pente de 117,81 au voisinage du bord puis une pente de 1/3 au voisinage de l'âme 14. 15 L'âme 14 a une épaisseur de 13 mm, Le plan vertical P du rail formant ici le plan médian de l'âme 14 s'étend rigoureusement perpendiculairement à la surface d'appui 22 du patin. Le champignon 16 s'étend dans le prolongement de l'âme 14. II présente une portion en porte-à-faux latérale par rapport à l'âme 14 tournée du côté opposé 20 à la bavette 18. Le champignon du rail à gorge suivant la Figure 1 présente une surface supérieure de roulement 24 faiblement convexe délimitant un plan de roulement PR s'étendant perpendiculairement au plan vertical P du rail et parallèlement à la sur-face d'appui 22. 25 La surface supérieure de roulement 24 est cylindrique de section en arc de cercle. Elle présente un grand rayon de courbure RI sensiblement égal à 300 mm. Le centre de la surface supérieure de roulement est déporté de 18,5 mm par rapport au plan vertical du rail du côté opposé à la bavette 18. A l'opposé de la bavette 18, le champignon 16 est délimité par une face la- 30 térale extérieure 26 s'étendant parallèlement au plan vertical du rail. Cette face latérale 26 est reliée à la surface supérieure de roulement 24 par un congé de rayon de 8 mm prolongé par une portion convexe dont le rayon de courbure est égal à 80 mm. La face inférieure 28 du champignon est inclinée avec une pente de 1/3 par rapport au plan de roulement PR. La hauteur hl du champignon, mesurée suivant la direction du plan vertical P du rail depuis le plan de roulement PR jusqu'au point d'intersection de la face inférieure 28 avec le plan vertical P du rail considéré comme le plan médian de l'âme est égal à 40,5 mm. En regard de la bavette 18, le champignon 16 présente une face latérale de guidage 30 sensiblement plane et propre à assurer un guidage latéral de la roue du véhicule par contact avec le mentonnet de celle-ci. Cette face latérale de guidage 30 présente une pente de 1/17,2 par rapport au plan vertical P du rail. Ainsi, la surface de guidage 30 et le plan vertical P du rail délimitent un angle obtus s'ou- vrant vers le patin 12 du rail. Cette face latérale de guidage 30 est reliée à la surface supérieure de roulement 24 par deux tronçons convexes 32, 34 ayant respectivement de la surface 24 vers la face 30 un rayon R2 de 80 mm et un rayon R3 de 13 mm. Dans ce mode de réalisation, l'extrémité supérieure de la bavette 18 s'étend dans le plan de roulement PR. La largeur de l'ornière 20, mesurée à 14 mm du plan de roulement PR est sensiblement égale à 36 mm. En variante, cette largeur est sensiblement égale à 41 mm. La bavette présente sous l'ornière 20 une face inférieure 40 ayant une pente de 115ême par rapport au plan de roulement PR. La hauteur h2 de la bavette, mesurée suivant le plan médian de l'âme 14 entre le plan de roulement PR et le point d'intersection entre la face inférieure 40 et le plan vertical P du rail est égale à 64,63 mm. La hauteur totale h du rail prise entre le plan de roulement PR et la face inférieure 22 est égale à 149 mm. La distance D entre la face latérale de guidage 30 et une face latérale du patin du côté opposé à la face latérale est tolérancée à � 1 mm, de sorte que le rail peut être posé sans réglages additionnels sur des supports prépositionnés ou sur des traverses réalisées en série. Sur la Figure 2 est représenté le raccordement entre un rail "vignole" V de profil 49E1 représenté en trait mixte et le rail à gorge selon l'invention de la Figure 1 représenté en trait plein. Sur cette Figure, les deux rails sont posés de sorte que les plans verticaux des rails notés respectivement Q et P pour le rail "vignole" et le rail à gorge soient parallèles. Les plans de roulement sont également parallèles entre eux. On constate un raccordement parfait entre les deux rails, au niveau de la surface supérieure de roulement, de la face latérale de guidage et des régions convexes de raccordement entre celles-ci. De manière analogue, un tel raccordement parfait est constaté dans le raccordement entre un rail de profil 54E3 et le rail à gorge de la Figure 1. Les rails à gorge et "vignole" peuvent ainsi être posés tous deux soit verticalement, c'est-à-dire avec les plans verticaux Q et P rigoureusement verticaux, soit tous deux avec une même inclinaison par exemple au 1/20ème, 1/30ème, ou 1/40ème par rapport à la verticale. Sur la Figure 3 est représenté un autre mode de réalisation du rail selon l'invention. Les éléments identiques ou correspondant à ceux de la Figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de références. Ce mode de réalisation se distingue essentiellement par l'inclinaison de la face latérale de guidage notée 60 et de la surface supérieure de roulement notée 61. Dans ce mode de réalisation, la pente de la face de guidage 60 par rapport au plan vertical P du rail est égale à 1/30,22. Le centre de la surface supérieure de roulement 61 est déporté de 25,64 mm par rapport au plan médian de l'âme 14, son rayon restant égal à 300 mm. Les rayons R2 et R3 des tronçons convexes 32 et 34 sont respectivement égaux à 80 et 13 mm. Le champignon du rail à gorge suivant la Figure 3 présente une surface supérieure de roulement 61 faiblement convexe définissant un plan de roulement PR1 s'étendant avec une inclinaison au 1/40 par rapport à la surface d'appui 22 du patin. Dans le mode de réalisation envisagé, la largeur de l'ornière 20 est sensiblement égale à 41 mm. Celle-ci est sensiblement égale à 36 mm dans un autre mode de réalisation. Les autres dimensions du rail suivant la Figure 3 sont identiques à celles du rail de la Figure 1. Sur la Figure 4, le rail de la Figure 3 est représenté monté dans le prolongement d'un rail "vignole" V de profil 49E1 posé au 1/40e. Le plan longitudinal P du rail à gorge est vertical. Ainsi, le plan P est décalé angulairement par rapport au plan vertical Q, seul le plan de roulement PR1 est incliné au 1/40°, le rail "vi- gnole", type 49E1 ou 54E3 est posé incliné au 40ème alors que le rail de la Figure 3 est posé avec son plan vertical rigoureusement vertical. Dans les différents cas envisagés, avec un tel montage, on constate un raccordement parfait entre les faces supérieures de roulement et les faces latéra- les de guidage ainsi que des régions convexes successives de raccordement entre ces deux surfaces. On comprend que la parfaite continuité entre les rails assure un confort amélioré des passagers, puisque aucune secousse n'est ressentie lors de la circulation du véhicule sur le raccordement. Elle supprime les nuisances acoustiques et l0 vibratoires et améliore ainsi l'environnement. REVENDICATIONS 1.- Rail à gorge (10) comportant un patin (12) d'appui portant une âme (14) surmontée par un champignon (16) et une bavette (18) délimitant entre eux une ornière (20), le champignon (16) délimitant une surface supérieure de roulement (24 ; 61) faiblement convexe par rapport à un plan de roulement (PR ; PR1) selon un premier rayon de courbure (R1) et, en regard de la bavette (18), une face latérale de guidage (30 ; 60) sensiblement plane, le patin (12) présentant une face d'appui inférieure (22) perpendiculairement à laquelle est défini un plan vertical (P) du rail, caractérisé en ce que, en section, la surface supérieure de roulement (24 ; 61) est reliée à la face latérale de guidage par deux régions convexes successives (32 ; 34) de la surface supérieure de roulement (24 ; 61) à la face latérale de guidage (30 ; 60) ayant un deuxième (R2) et un troisième (R3) rayons de courbure respectivement sensiblement égaux à 80 mm et 13 mm, et en ce que la face latérale de guidage (30 ; 60) est inclinée par rapport au plan vertical (P) du rail avec une pente sensiblement égale à l'une des valeurs 1/17,2 et 1/30,22. 2.- Rail à gorge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier rayon de courbure (R1) de la surface supérieure de roulement (24 ; 61) est sensiblement égal à 300 mm. 3.- Rail à gorge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan de roulement (PR) défini par la surface supérieure de roulement (24) s'étend parallèlement à la surface d'appui inférieure (22) du patin (12). 4.- Rail à gorge selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le plan de roulement (PR1) défini par la surface supérieure de roule- ment (61) est incliné au 1/40e par rapport à la face d'appui inférieure (22) du patin. 5.- Rail à gorge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la largeur du patin (12) est égale à 125 mm, l'épaisseur du patin (12) au bord est égale à 10,5 mm et la pente de la surface supérieure du patin au voisinage du bord de 1/7,81 par rapport à la surface d'appui (22) du patin (12). 6.- Rail à gorge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la hauteur du rail est égale à 149 mm. 7.- Rail à gorge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance (D) entre la face latérale de guidage (30 ; 60) et une face latérale du patin (12) est tolérancée à � 1 mm, de sorte que le rail peut être posé sans réglages additionnels sur des supports prépositionnés ou sur des traverses réalisées en série. 8.- Voie de chemin de fer comportant successivement un rail "vignole" (V) de profil 49E1 ou 54-E3 de la norme EN 13674-1 et un rail à gorge (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9.- Voie selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plan médian (Q) de l'âme du rail "vignole" (V) et le plan vertical (P) du rail à gorge (10) sont disposés avec une même inclinaison par rapport à l'horizontale, notamment 0° et 1/40ème et en ce que la face latérale de guidage (30) est inclinée par rapport au plan de roulement (PR) avec une pente sensiblement égale à 1/17,2. 10.- Voie selon la revendication 8, caractérisée en ce que le plan médian (Q) de l'âme du rail "vignole" (V) et le plan vertical (P) du rail à gorge (10) sont disposés avec un décalage angulaire de 1/40ème, et en ce que la face latérale de guidage (60) est inclinée par rapport au plan de roulement (PR) avec une pente sensiblement égale à 1/30,22.