Brevet FR3009001A1 — publié le 20150130

Branchement de voie ferrée permettant une circulation à vitesse élevée sur voie déviée, et coeur de croisement à pointe fixe associé. L'invention concerne un branchement de voie ferré permettant aux véhicules ferroviaires de circuler à vitesse élevée sur voie déviée. L'invention concerne en outre un coeur de croisement à pointe fixe permettant de réaliser un tel branchement. Un branchement de voie ferré forme séparation d'une voie en deux voies, en étant constitué d'une voie directe dans la continuité de la voie d'origine, et d'une voie déviée. Deux branchements peuvent être combinés pour constituer une communication permettant de raccorder deux voies principales parallèles entre elles. Pour ce faire, la voie déviée de raccordement s'étend depuis le branchement situé sur une première voie principale jusqu'au branchement de la deuxième voie principale. Cette voie déviée de raccordement comporte deux parties de voies déviées de courbures opposées. Une voie déviée comporte une partie courbe qui s'étend depuis la voie d'origine et qui se raccorde à une voie en alignement par une courbe de rayon infini. Le terme de « voie déviée » sera utilisé dans la suite du texte pour définir cette partie courbe. La voie déviée peut être à courbure fixe dans son intégralité, ou bien comporter une partie à courbure fixe qui s'étend depuis la voie d'origine et qui se prolonge par une partie à courbure variable de type clothoïde. La partie à courbure fixe s'étend entre un point de jonction situé entre les deux files de rails de la voie principale, jusqu'à un point extrémal de rayon infini situé en dehors des deux files de rails de la voie origine. Dans le cas d'une communication, de ce point extrémal s'étend la voie déviée à courbure opposée dont la courbure est uniquement fixe, ou constituée 30 d'une partie à courbure variable de type clothoïde et d'une nouvelle partie à courbure fixe qui se raccorde à la seconde voie principale. La voie déviée inclut un coeur de croisement au niveau duquel la file de rail intérieure de la voie principale croise la file de rail extérieure de la voie déviée. Le coeur de croisement peut être de type à pointe mobile ou à pointe fixe. L'invention se situe dans le cadre d'un coeur de croisement à pointe fixe dont les coûts de production sont moindres comparé aux coeurs de croisement à pointe mobile. Un branchement de voie ferrée doit répondre à plusieurs contraintes. s En premier lieu, des conditions limites en termes d'insuffisance de dévers sont fixées par des normes européennes. L'insuffisance de dévers correspond à la sensation pour les passagers d'un véhicule ferroviaire d'être poussés vers l'extérieur d'une courbe par l'effet de la force centrifuge. En voie courante, hors branchement, pour éviter cette sensation, la file de rail extérieure à la courbe est 10 relevée, la différence de niveau entre les deux files de rails se dénommant le dévers. Le véhicule se penche alors vers l'intérieur de la courbe en s'opposant à la force centrifuge. Dans un branchement, les rails sont disposées au même niveau, mais doivent néanmoins respecter les normes d'insuffisance de dévers. Par ailleurs, les coeurs de croisement en acier moulé à pointe fixe sont 15 soumis à des contraintes industrielles de production. Notamment, la longueur du coeur de croisement doit être inférieure ou égale à 11,8 mètres, cette valeur étant liée à la longueur du four et de la piscine de trempe. En outre, la distance entre files de roulement en entrée de coeur doit être supérieur ou égal à 82 millimètres et l'écartement en sortie de coeur doit être 20 supérieur ou égal à 258 millimètres afin de respecter une distance minimale de 20 millimètres entre les patins aux abouts du coeur de croisement pour réaliser les soudures électriques de raccord au rail. Par ailleurs, l'angle situé en sortie du coeur de croisement ou encore dénommé l'angle à la pointe théorique, est défini selon la vitesse maximale 25 pouvant être empruntée par le véhicule dans la voie déviée en respectant les contraintes relatives à l'insuffisance de dévers. Actuellement, pour permettre une vitesse de 140km/h en voie déviée sur un branchement à pointe fixe, une voie déviée comporte les caractéristiques suivantes : la courbure est fixe et présente un rayon de 3000 mètres et une 30 longueur de 84,751 mètres. L'angle à la pointe théorique est de 1,97 grade. Par ailleurs, l'entraxe de communication défini par la distance entre les files de rails extérieures des deux voies principales parallèles à raccorder est de 4,2 mètres. On parlera dans la suite du texte de demi-entraxe défini par la distance entre la file extérieure d'une voie principale et un point situé à mi-distance entre les deux rails de la voie déviée et au niveau du point extrémal. Dans cette configuration, une vitesse supérieure à 140 km/h n'est pas possible en raison des contraintes liées à la variation de l'insuffisance de devers. Dans ce contexte, la présente invention vise un branchement de voie ferrée permettant la circulation des véhicules à une vitesse supérieure à 140km/h en voie déviée, tout en respectant les contraintes liés à l'insuffisance de dévers et en se rapprochant de la longueur du branchement actuellement utilisé afin de conserver au mieux l'équipement caténaire en place pour faciliter la substitution des deux branchements. La présente invention vise notamment la circulation des véhicules à une vitesse de 160 km/h en voie déviée. A cet effet, le branchement de l'invention est essentiellement caractérisé en ce que la partie à courbure variable comporte un coeur de croisement à pointe fixe pour lequel : - la longueur du coeur de croisement à pointe fixe est inférieure ou égale à 11,8 mètres, - la distance entre files de roulement en entrée de coeur est supérieure ou égale à 82 millimètres, - la distance entre files de roulement en sortie de coeur est supérieure ou égale à 258 millimètres, et - l'angle a à la pointe théorique est compris entre 1,7 et 1,96 grade. et en ce que : - le rayon R de la partie à courbure fixe du branchement est de 3000 mètres, - la longueur de la partie à courbure fixe est comprise entre 60 et 70 mètres, et 25 - la longueur de la partie à courbure variable est comprise entre 44 et 53 mètres. Le branchement de l'invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : - la longueur de la partie à courbure fixe est de 65,049 mètres, la longueur 30 de la partie à courbure variable est de 51 mètres, et l'angle a à la pointe théorique est de 1,816705 grade. - le branchement est utilisé en communication et le demi-entraxe de communication défini par la distance entre la file de rail extérieure de la voie principale et le point extrémal de la partie à courbure variable de la voie déviée au niveau duquel le rayon Rx est infini, est supérieur à 1,835 mètres. - le demi-entraxe de communication est de 2,1 mètres. L'invention porte également sur le coeur de croisement utilisé pour réaliser le branchement précédemment défini, et qui est essentiellement caractérisé en ce que la longueur du coeur de croisement à pointe fixe est inférieure ou égale à 11,8 mètres, la distance entre files de roulement en entrée de coeur est supérieure ou égal à 82 millimètres, la distance entre files de roulement en sortie de coeur est supérieure ou égal à 258 millimètres, et l'angle a à la pointe théorique lo est compris entre 1,7 et 1,96 grade. Avantageusement, l'angle a à la pointe théorique est de 1,816705 grade. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure unique qui représente schématiquement le 15 branchement de voie ferrée de l'invention. En référence à cette figure, le branchement de voie ferrée de l'invention 1 permet le raccordement entre une voie principale rectiligne 2 et une voie déviée 3. Chacune des voies rectiligne 2 et déviée 3 comporte deux files de rails parallèles 2a,2b ;3a,3b d'écartement El de 1435 millimètres. Sur cette figure, seules les 20 files de rail 2b,3b des voies rectiligne 2 et déviée 3 qui sont impliquées dans le croisement sont représentées en ligne continue pour des questions de clarté. Les références sont également portées uniquement sur ces files de rails 2b,3b. Le point d'intersection entre les files 2b et 3b est la pointe théorique de l'appareil 9. Par ailleurs, dans le cas de branchements utilisés en communication, la voie 25 déviée 3 représentée sur cette figure correspond à la moitié de la voie déviée totale de raccordement permettant le raccordement de la voie principale 2 jusqu'à une autre voie principale parallèle non représentée. Les deux files de rails 3a,3b de la voie déviée 3 comportent une partie à courbure fixe 4 s'étendant dans le prolongement et depuis la voie principale 2, et 30 une partie à courbure variable 5 qui s'étend dans le prolongement de la partie à courbure fixe 4. La file de rail 3b impliquée dans le croisement comporte, au niveau de la partie à courbure variable 5, un coeur de croisement à pointe fixe 6 de l'invention définissant le croisement des deux files de rails concernées 2b,3b des voies principale 2 et déviée 3. Plus précisément, la partie à courbure variable 5 s'étend depuis un point de jonction 7 avec la partie à courbure fixe 4 situé entre les deux files de rails 2a,2b de la voie principale 2, jusqu'à un point extrémal 8 situé en dehors de ces deux files de rail 2a,2b. La partie à courbure fixe 4 présente un rayon de courbure R constant tandis que la partie à courbure variable de type clothoïde 5 présente un rayon de courbure Rx qui varie depuis la valeur R au niveau du point de jonction 7, jusqu'à une valeur infinie au niveau du point extrémal 8. On considérera également le demi-entraxe de communication E2 défini par la distance entre la file de rail extérieure 2a de la voie principale 2 et un point 8a situé à mi-distance entre les deux rails 3a,3b de la voie déviée 3 et au niveau du point extrémal 8. Comme expliqué précédemment, le branchement de l'invention est, comme les branchements existants, soumis à des contraintes. On rappellera que la longueur L3 du coeur de croisement à pointe fixe 6 doit être inférieure ou égale à 11,8 mètres, la distance entre files de roulement F1 en entrée de coeur doit être supérieure ou égale à 82 millimètres, et que la distance entre files de roulement en sortie de coeur F2 doit être supérieure ou égale à 258 millimètres. Par ailleurs, en considérant la circulation des véhicules à 160km/h en voie déviée, la variation brusque de l'insuffisance de dévers au niveau de la partie à courbure fixe 4 doit respecter la contrainte suivante : A/h. __107 mm En considérant également la circulation des véhicules à 160km/h en voie déviée, le taux de variation de l'insuffisance de dévers au niveau de la partie à courbure variable 5 soit respecter la contrainte suivante : cL/ 90 mm/ s dt La demanderesse a constaté que toutes ces contraintes pouvaient être respectées pour un branchement de voie ferrée 1 conservant les caractéristiques 30 de la partie à courbure fixe 4, soit un rayon R de 3000 mètres et une longueur courbe L1 de 65,049 mètres. A cet effet, la partie à courbure variable 5 présente une longueur L2 de 51 mètres et l'angle a en sortie de coeur au niveau de la pointe théorique 9 est de 1,816705 grade soit une tangente de 1/35. Dans ces conditions, le demi-entraxe de communication E2 est de 2,1 5 mètres et la longueur du coeur de croisement 6 est de 11,761 mètres, soit inférieure au seuil limite de 11,8 mètres. Par ailleurs, la variation brusque de l'insuffisance de dévers au niveau de la partie à courbure fixe 4 est de AI,,', .101mm soit inférieure au seuil de 107 millimètres. 10 Par conséquent, le coeur de croisement de l'invention 6 est ainsi défini par les caractéristiques suivantes : la longueur L3 inférieure ou égale à 11 800 millimètres, la distance entre files de roulement F1 en entrée de coeur supérieure ou égale à 82 millimètres, 15 - la distance entre files de roulement F2 en sortie de coeur supérieure ou égale à 258 millimètres, - l'angle a à la pointe théorique 9 est de 1,816705 grade, soit une tangente de 1/35. Bien entendu la longueur L2 de la partie à courbure variable 5 ainsi que 20 l'angle a à la pointe théorique 9 pourra varier sensiblement, notamment en modifiant la valeur du demi-entraxe de communication E2 et tout restant conforme aux contraintes exigées pour une circulation de véhicule à une vitesse maximum de 160 km/h en voie déviée. A cet effet, la demanderesse a défini que ces conditions limites s'exprimaient 25 de la façon suivante : La longueur L1 de la partie à courbure fixe 4 est comprise entre 60 et 70 mètres, la longueur L2 de la partie à courbure variable doit être comprise entre 44 et 53 mètres, et l'angle a à la pointe théorique 9 doit être compris entre 1,7 et 1,96 grades, soit compris entre une tangente de 1/32 et 1/37. 30 En outre, dans les branchements utilisés en communication, les normes européennes définissent la limite du taux de variation de l'insuffisance de dévers de la façon suivante : dl. mm I s dt En prenant en considération cette limite et un angle a à la pointe théorique 9 de 1,816705 grade, les valeurs du taux de variation de l'insuffisance de dévers selon la vitesse de circulation en voie déviée et le demi-entraxe de communication E2 sont donnés dans le Tableau 1 ci-dessous. Demi-entraxe de Vitesse de circulation en AI communication E2 voie déviée (km/h) (mètres) (mm/s) dt 1,835 150 136 1,875 150 126 1,9 160 146 2 160 117 2,1 160 90 Tableau 1 Ainsi, la circulation des véhicules pourra s'effectuer jusqu'à 160 km/h pour un demi-entraxe de communication E2 supérieur ou égal à 1,9 mètres et jusqu'à 10 150 km/h pour un demi-entraxe de communication E2 supérieur ou égal à 1,835 mètres et inférieur à 1,9 mètres. La demanderesse a ainsi défini un branchement de voie ferrée 1 et un coeur de croisement 6 permettant de se substituer aisément à un branchement existant tout en permettant la circulation des véhicules en voie déviée jusqu'à 160 15 km/h. REVENDICATIONS1. Branchement de voie ferrée raccordant une voie principale rectiligne d'écartement de 1435 millimètres à une voie déviée courbe d'écartement de 1435 millimètres, dans lequel une partie à courbure fixe de rayon R et de longueur L1 s'étend depuis la voie principale jusqu'à une partie à courbure variable de type clothoïde de longueur L2 et de rayon Rx s'étendant entre un point de jonction avec la partie à courbure fixe qui est située entre les deux files de rails de la voie principale et au niveau duquel le rayon Rx correspond au rayon R, jusqu'à un point extrémal qui est situé en dehors des deux files de rails de la voie principale et au niveau duquel le rayon Rx est infini, caractérisé en ce que la dite partie à courbure variable (5) comporte un coeur de croisement à pointe fixe (6) pour lequel : - la longueur (L3) du coeur de croisement à pointe fixe (6) est inférieure ou égale à 11,8 mètres, - la distance entre files de roulement (F1) en entrée de coeur (6) est supérieure ou égale à 82 millimètres, - la distance entre files de roulement (F2) en sortie de coeur (6) est supérieure ou égale à 258 millimètres, et - l'angle a à la pointe théorique (9) est compris entre 1,7 et 1,96 grade. et en ce que : - le rayon R de la partie à courbure fixe (4) du branchement (1) est de 3000 25 mètres, - la longueur (L1) de la partie à courbure fixe (4) est comprise entre 60 et 70 mètres, et - la longueur (L2) de la partie à courbure variable (5) est comprise entre 44 et 53 mètres. 30 2. Branchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - la longueur (L1) de la partie à courbure fixe (4) est de 65,049 mètres, - la longueur (L2) de la partie à courbure variable (5) est de 51 mètres, et - l'angle a à la pointe théorique (9) est de 1,816705 grade. 3. Branchement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé en communication, et en ce que le demi-entraxe de communication (E2) est défini par la distance entre la file de rail extérieure (2a) de la voie principale (2) et un point (8a) situé à mi-distance entre les deux rails (3a,3b) de la voie déviée (3) et au niveau du point extrémal (8). 4. Branchement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le demientraxe de communication (E2) est de 2,1 mètres. 5. Coeur de croisement à pointe fixe caractérisé en ce que : - la longueur (L3) du coeur de croisement à pointe fixe (6) est inférieure ou égale à 11,8 mètres, - la distance entre files de roulement (F1) en entrée de coeur est supérieure ou égal à 82 millimètres, - la distance entre files de roulement (F2) en sortie de coeur est supérieure ou égal à 258 millimètres, et - l'angle a à la pointe théorique (9) est compris entre 1,7 et 1,96 grade. 6. Coeur de croisement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle a à la pointe théorique (9) est de 1,816705 grade.30