Brevet FR3062403A1 — publié le 20180803

La présente invention concerne une attache de rail destinée à être fixée sur une traverse de voie ferroviaire, ainsi qu'une voie ferroviaire comportant une telle attache. Classiquement, une voie ferroviaire comprend deux rails parallèles posés sur des traverses qui reposent elles-mêmes sur du ballast ou sur une plateforme béton. Les rails sont fixés aux traverses par des attaches qui sont conçues pour solidariser le rail aux traverses. Les véhicules ferroviaires peuvent être de plusieurs types (fret, grande vitesse, véhicules légers urbains, etc.) à guidage par rail et en général à roues métalliques. Les attaches connues sont soit raides soit souples, la souplesse étant, dans ce dernier cas, apportée par des semelles d'amortissement. Lorsqu'elles sont raides, ces attaches génèrent des vibrations importantes dans le sol qui peuvent être gênantes pour le voisinage ainsi que des fortes contraintes dans le ballast au passage du véhicule. Au contraire, lorsqu'elles sont souples, ces attaches permettent de filtrer le niveau de des efforts dynamiques transmis dans le sol, réduisant ainsi les nuisances vibratoires transmises au voisinage et limitent les contraintes appliquées aux traverse, ballast et le cas échéant la plateforme, la charge étant plus aisément répartie sur plusieurs traverses. Par ailleurs, il convient de rappeler que le bruit rayonné par un rail dépend de la décroissance des ondes verticales se propageant longitudinalement le long du rail. Avec une attache raide, une décroissance rapide est favorisée, ce qui permet de limiter le bruit rayonné par le rail. Au contraire, avec une attache souple, la propagation longitudinale de ces ondes est favorisée, ce qui augmente le bruit rayonné par le rail. Ceci implique de la gêne pour les riverains ainsi qu'une diminution de l'exploitation afin de respecter les normes acoustiques. 3062403 2 Les solutions classiques ne permettent donc pas de combiner dans une même attache les exigences acoustiques rappelées ci-dessus (vibrations et bruit rayonné). L'invention vise à proposer une solution à ce problème. 5 Par ailleurs, l'invention permet également de gérer au mieux les contraintes appliquées au ballast. L'invention propose à cet effet une attache de rail destinée à être fixée sur une traverse de voie ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comporte : 10 - une embase ; - une première semelle, viscoélastique, destinée à être disposée entre l'embase et le rail, ladite première semelle présentant une raideur statique de valeur K1; ladite embase comprenant : 15 - un socle, - une selle, de masse M, - une deuxième semelle, élastique, intercalée entre ledit socle et ladite selle, ladite deuxième semelle présentant une raideur statique de valeur K2, ledit socle, ladite selle et ladite deuxième semelle étant 20 empilées selon une direction d'empilement ; et - des moyens de liaison du socle, de la selle et de la deuxième semelle, lesdits moyens de liaison étant configurés pour autoriser une déformation élastique de ladite deuxième semelle par déplacement relatif de ladite selle vis-à-vis dudit socle uniquement lorsqu'une charge, non 25 nulle, strictement supérieure à un seuil dit de déclenchement est appliquée sur l'embase selon la direction d'empilement. L'attache selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - ladite deuxième semelle a une raideur statique K2 inférieure ou égale à la raideur statique K1 de la première semelle ; 3062403 3 - ladite deuxième semelle a une raideur statique K2 inférieure ou égale au tiers de la raideur statique K1 de la première semelle ; - ladite première semelle a une raideur statique K1 supérieure ou égale à 300kN/mm et la deuxième semelle a une raideur statique K2, non nulle, 5 inférieure ou égale à 100kN/mm ; - la deuxième semelle est précontrainte, par exemple à une valeur comprise entre 10kN et 50kN, pour définir la valeur du seuil de déclenchement ; - lesdits moyens de liaison se présentent sous la forme de boulons 10 traversant des orifices dudit socle, de ladite deuxième semelle et de ladite selle, sensiblement selon la direction d'empilement ; - chacun desdits boulons a une première extrémité reliée fixement audit socle et une deuxième extrémité reliée à ladite selle et apte à autoriser un déplacement relatif de ladite selle vis-à-vis dudit boulon, par coulissement, 15 sensiblement selon la direction d'empilement ; - le socle est serré entre un épaulement des boulons et un écrou rapporté et vissé sur ladite première extrémité desdits boulons ; - ladite deuxième extrémité de chacun desdits boulons comprend une tête d'appui sur ladite selle ; 20 - ladite selle a une masse M comprise entre 5kg et 20 kg. La présente invention concerne également une voie ferroviaire comportant deux rails et des traverses, l'un au moins desdits rails étant fixé à chaque traverse par une attache selon l'invention. La voie ferroviaire selon l'invention peut comprendre une ou 25 plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - chaque attache étant telle que définie à la revendication précédente, dans laquelle au moins certaines desdites attaches ont des premières fréquences propres différentes ; - des attaches qui ont une première fréquence propre F1 sont 30 régulièrement réparties le long de ladite voie, et des attaches qui ont une 3062403 4 deuxième fréquence propre F2, F2 différente de F1, sont régulièrement réparties le long de ladite voie. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description 5 suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une attache de rail selon l'invention, sur laquelle est posé un rail partiellement représenté, - la figure 2 est une vue schématique en perspective éclatée de l'attache 10 et de la portion de rail de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique en perspective de l'attache de la figure 1, - la figure 4 est une vue schématique de dessus de l'attache de la figure 1, 15 - les figures 5a à 5c sont des vues schématiques en coupe respectivement selon les lignes A-A, B-B et C-C de la figure 4, - la figure 6 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 5a et montre des moyens de liaison, - la figure 7 est une vue très schématique d'un système masse ressort 20 formé par une partie de l'attache selon l'invention, et - la figure 8 est une vue très schématique partielle d'une voie ferroviaire équipée d'attaches selon l'invention. Nous allons tout d'abord décrire la structure d'un mode de réalisation d'une attache de rail conforme à l'invention à l'appui des figures 1 à 6. 25 Le rail 1 ou la portion de rail a une forme classique. Il a une forme générale allongée ayant en section transversale une forme sensiblement en I. Le rail 1 comprend une embase 1 a, souvent nommée « patin », destinée à être en appui dans une direction D sensiblement verticale sur l'attache 100 de rail. 30 3062403 5 L'attache 100 assure la liaison du rail 1 à une traverse 9 (figure 8) de voie ferroviaire. Cette attache 100 est en conséquence d'une part reliée au rail 1, par exemple par des clips CL et d'autre part, à la traverse 9, par des moyens classiques qui ne sont pas représentés. 5 Comme on le voit à la figure 2, l'attache 100 comprend : - une embase A, et - une première semelle 5 ou semelle supérieure, viscoélastique, destinée à être intercalée entre l'embase A et le rail 1. La semelle 5 est donc disposée sur l'embase A, ou, ce qui revient au 10 même, empilée avec l'embase A. La semelle supérieure 5 a une forme générale parallélépipédique dont l'épaisseur dans la direction D est relativement faible par rapport à sa largeur et sa longueur. Sa largeur, ou dimension transversale par rapport à l'axe longitudinal X du rail, est sensiblement égale à celle de la base 1 a du rail de façon à ce que la 15 semelle 5 soit entièrement recouverte par le rail en position montée (cf. figure 1). La longueur, ou dimension longitudinale par rapport à l'axe longitudinal X du rail 1, de la semelle supérieure 5 est sensiblement égale à celle de l'embase A le long du même axe. Du fait de sa viscoélasticité, la semelle supérieure 5 présente une 20 raideur statique K1 et un coefficient d'amortissement prédéterminés. La semelle supérieure peut par exemple être réalisée en élastomère. Dans l'exemple représenté, l'embase A est formée par un empilement comportant : - un socle 3, 25 - une deuxième semelle 6 ou semelle inférieure, élastique ; et - une selle 2. Ces éléments de l'embase A sont empilés dans une direction d'empilement qui peut être considérée comme la direction D, sensiblement verticale en utilisation. 30 La semelle inférieure 6 est intercalée entre le socle 3 et la selle 2. Du fait de son élasticité, la semelle inférieure 6 présente une raideur statique 3062403 6 K2 prédéterminée. Dans l'exemple représenté, la semelle inférieure 6 a une forme générale parallélépipédique dont l'épaisseur dans la direction D est relativement faible par rapport à sa largeur et sa longueur. Le socle 3 et la 5 selle 2 ont également chacun une forme générale parallélépipédique. Les largeurs, ou dimensions transversales par rapport à l'axe longitudinal X du rail 1, de la selle 2, de la semelle inférieure 6 et du socle 3 sont sensiblement égales, et leurs longueurs, ou dimensions longitudinales par rapport à l'axe longitudinal X du rail, sont également sensiblement égales. 10 Le socle 3 et la semelle 6 ont des épaisseurs relativement constantes dans l'exemple représenté. La selle 2 comprend une rampe centrale 2b qui définit une surface supérieure inclinée d'appui de la semelle supérieure 5 (cf. figure 2). Comme on le voit sur les figures 5a et 5b, cette inclinaison permet d'imposer une légère inclinaison au rail 1 par rapport à la 15 verticale. La selle 2 comprend deux portions latérales, situées de part et d'autre de sa rampe 2b. La selle 2, le socle 3 et la semelle inférieure 6 sont reliés ensemble par des moyens de liaison 4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c. 20 Les moyens de liaison sont au nombre de trois dans l'exemple représenté. Ils s'étendent dans des directions sensiblement parallèles à la direction D. Chaque moyen de liaison se présente ici sous la forme d'un boulon avec une tête de boulon 4a, 4b, 4c associée à un écrou 7a, 7b, 7c. Chaque 25 tête de boulon 4a, 4b, 4c comprend essentiellement trois parties à savoir une tête supérieure 4aa, 4ba, 4ca d'appui sur une surface supérieure de la selle 2 dans la direction D, une partie filetée 4ac, 4bc, 4cc inférieure de vissage de l'écrou 7a, 7b, 7c, et une partie intermédiaire cylindrique 4ab, 4bb, 4cb. La tête est conformée pour coopérer avec un outil de 30 montage/démontage et comprend par exemple une empreinte en creux de forme hexagonale destinée à coopérer avec une clef du type six pans. La 3062403 7 partie cylindrique 4ab, 4bb, 4cb est reliée à la partie filetée 4ac, 4bc, 4cc par un épaulement cylindrique 4ad, 4bd, 4cd d'appui sur une surface supérieure du socle 3. L'écrou 7a, 7b, 7c est vissé sur la partie filetée 4ac, 4bc, 4cc et prend appui sur une surface inférieure du socle 3, qui est ici la 5 face inférieure du socle. Le socle 3 est ainsi serré dans la direction D entre l'épaulement 4ad, 4bd, 4cd et l'écrou 7a, 7b, 7c de chaque boulon (cf. figure 5a, 5b, 5c et 6). Le socle 3 comprend ainsi des orifices 3a de montage des boulons. Les bords périphériques des orifices 3a peuvent être surépaissis. Dans 10 l'exemple représenté (figures 2 et 6), cela se traduit par un rebord périphérique s'étendant autour de chaque orifice 3a, en saillie sur la surface supérieure du socle 3. Les épaulements 4ad, 4bd, 4cd des boulons sont destinés à venir en appui dans la direction D sur les extrémités libres supérieures de ces rebords. 15 La semelle 6 comprend des orifices 6a de montage des boulons, qui sont alignés avec les orifices 3a dans la direction D. La selle 2 comprend des orifices 2a de montage des boulons, qui sont alignés avec les orifices 6a, 3a dans la direction D. Ces orifices 2a sont étagés et comprennent chacun une portion supérieure 2aa de grand 20 diamètre destinée à recevoir une tête 4aa, 4ba, 4ca et une portion inférieure 2ab de plus petit diamètre destinée à recevoir au moins en partie une partie intermédiaire 4ab, 4bb, 4cb. Comme on le voit à la figure 6, la partie intermédiaire 4ab, 4bb, 4cb a un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne de la 25 portion inférieure 2ab. Du fait du de la nature de cette liaison, la selle 2 peut se déplacer vis-à-vis du socle 3, dans la direction D. La partie intermédiaire de chaque boulon est destinée à coopérer par coulissement dans la direction D avec la portion inférieure 2ab. Ainsi, lorsque la selle 2 est sollicitée, elle coulisse dans la direction D 30 et implique une sollicitation de la semelle inférieure 6 qui se déforme par compression entre la selle 2 et le socle 3. 3062403 8 Dans l'exemple représenté, un des boulons est situé sensiblement au centre de l'embase A et est destiné à être recouvert par la semelle 5 (figures 2 et 5b). L'orifice 2a de l'embase A de montage de ce boulon est situé au niveau de la rampe 2b. Les orifices 2a de montage des deux 5 autres boulons sont situés sur les parties latérales du socle 2. Les axes d'alignement des orifices 2a, 3a, 6a sont ici situés dans un même plan qui est parallèle à la direction D et incliné par rapport à l'axe longitudinal X du rail. Dans l'exemple représenté, les boulons situées sur les côtés de 10 l'embase A sont tubulaires et comprennent chacun un alésage axial interne, dans la direction D, qui définit un orifice 8 (cf. figure 5a, 5c et 6). Avantageusement, la semelle inférieure 6 présente une raideur statique K2 strictement inférieure à la raideur statique K1 de la semelle supérieure 5 (K2 REVENDICATIONS1. Attache (100) de rail (1) destinée à être fixée sur une traverse (9) de voie ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comporte : - une embase (A) ; - une première semelle (5), viscoélastique, destinée à être disposée entre l'embase et le rail, ladite première semelle présentant une raideur statique de valeur K1; ladite embase (A) comprenant : - un socle (3), - une selle (2), de masse M, - une deuxième semelle (6), élastique, intercalée entre ledit socle et ladite selle, ladite deuxième semelle présentant une raideur statique de valeur K2, ledit socle (3), ladite selle (2) et ladite deuxième semelle (6) étant empilées selon une direction d'empilement (D) ; et - des moyens (4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c) de liaison du socle, de la selle et de la deuxième semelle, lesdits moyens de liaison étant configurés pour autoriser une déformation élastique de ladite deuxième semelle par déplacement relatif de ladite selle vis-à-vis dudit socle uniquement lorsqu'une charge, non nulle, strictement supérieure à un seuil dit de déclenchement est appliquée sur l'embase (A) selon la direction (D) d'empilement. 2. Attache (100) selon la revendication 1, dans laquelle ladite deuxième semelle (6) a une raideur statique K2 inférieure ou égale à la raideur statique K1 de la première semelle (5). 3. Attache (100) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite deuxième semelle (6) a une raideur statique K2 inférieure ou égale au tiers de la raideur statique K1 de la première semelle (5). 3062403 15 4. Attache (100) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite première semelle (5) a une raideur statique K1 supérieure ou égale à 300kN/mm et la deuxième semelle (6) a une raideur statique K2, non nulle, inférieure ou égale à 100kN/mm. 5 5. Attache (100) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la deuxième semelle (6) est précontrainte, par exemple à une valeur comprise entre 10kN et 50kN, pour définir la valeur du seuil de déclenchement. 10 6. Attache (100) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits moyens de liaison (4a, 4b, 4c, 7a, 7b, 7c) se présentent sous la forme de boulons traversant des orifices (3a, 6a, 2a) dudit socle (3), de ladite deuxième semelle (6) et de ladite selle (2), sensiblement 15 selon la direction d'empilement (D). 7. Attache (100) selon la revendication précédente, dans laquelle chacun desdits boulons (4a, 4b, 4c ; 7a, 7b, 7c) a une première extrémité reliée fixement audit socle (3) et une deuxième extrémité reliée à ladite 20 selle (2) et apte à autoriser un déplacement relatif de ladite selle vis-à-vis dudit boulon, par coulissement, sensiblement selon la direction d'empilement (D). 8. Attache (100) selon la revendication précédente, dans laquelle le 25 socle (3) est serré entre un épaulement (4ad, 4bd, 4cd) des boulons et un écrou (7a, 7b, 7c) rapporté et vissé sur ladite première extrémité desdits boulons. 9. Attache (100) selon la revendication précédente, dans laquelle ladite 30 deuxième extrémité de chacun desdits boulons (4a, 4b, 4c) comprend une tête (4aa, 4ba, 4ca) d'appui sur ladite selle (2). 3062403 16 10. Attache (100) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ladite selle (2) a une masse M comprise entre 5kg et 20 kg. 11. Voie ferroviaire (VF) comportant deux rails (1) et des traverses (9), 5 l'un au moins desdits rails étant fixé à chaque traverse par une attache selon l'une des revendications précédentes. 12. Voie ferroviaire (VF) selon la revendication précédente, chaque attache étant telle que définie à la revendication précédente, dans laquelle 10 au moins certaines desdites attaches ont des premières fréquences propres différentes. 13. Voie ferroviaire (VF) selon la revendication précédente, dans laquelle des attaches (100) qui ont une première fréquence propre F1 15 sont régulièrement réparties le long de ladite voie, et des attaches qui ont une deuxième fréquence propre F2, F2 différente de F1, sont régulièrement réparties le long de ladite voie. 20