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Système de rail enrobé Description La présente invention concerne un rail enveloppé dans un enrobage pour l'installation de voies ferrées dans une voirie.
Dans l'installation de voies ferrées, le problème se situe principalement à trois niveaux : a) Au niveau de la mise en place des rails ; b) Au niveau de la maintenance de la voie en cours d'exploitation ; c) Au niveau de l'amortissement des vibrations et des bruits lors de la circulation des voitures sur les rails.
Il est connu, dans certaines applications, d'installer dans la voirie des rails enrobés dans un matériau très compact dans le but de conférer au rail une meilleure résistance mécanique aux dilatations et aux efforts engendrés par la circulation des voitures sur les rails. Cette disposition a pour inconvénient principal que, une fois le rail installé, le remplacement d'un tronçon de rail nécessite de casser d'abord l'enrobage pour avoir accès aux dispositifs de fixation du tronçon de rail à remplacer et, après remplacement de celui-ci, de couler un nouvel enrobage. Tout ceci demande un temps d'exécution relativement long pendant lequel le trafic doit être interrompu. D'autre part, l'utilisation d'un matériau d'enrobage très compact ne présente pas les caractéristiques statiques et dynamiques requises pour assurer une isolation antivibratoire efficace.
L'invention a pour but de pallier les inconvénients susmentionnés. A cet effet, elle propose un système de rail pour voie ferrée fixé à intervalles réguliers sur des selles et une gaine d'enrobage enrobant longitudinalement le rail sur ses deux côtés, dans lequel l'enrobage repose sur des profilés souples fixés au patin du rail et s'étendant entre les selles sur lesquelles est fixé le rail.
La mise en place d'un rail peut ainsi se faire en un temps très court. Et par la suite, au cours de l'exploitation de la voie ferrée, lorsque l'on doit avoir accès aux
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dispositifs de fixation, par exemple pour le remplacement d'un tronçon de rail, il suffit de forer dans le mortier à l'emplacement des boulons de fixation du rail pour libérer le tronçon de rail, le retirer avec sa gaine d'enrobage et mettre en place et fixer un nouveau tronçon de rail en un temps très court, sans devoir interrompre le trafic de manière importante.
Dans un mode de réalisation avantageux, un tronçon de rail, les selles sur lesquelles le tronçon de rail est fixé et la gaine d'enrobage forment un ensemble logé dans un caisson prêt à être mis en place sur un site. La mise en place peut alors se faire en un temps très court par simple coulage du mortier d'enrobage 21 et la mise en circulation du trafic sur les rails peut être lancée sans attendre le durcissement du mortier d'enrobage.
De plus, l'utilisation d'un matériau d'enrobage de densité relativement réduite et le choix des raideurs des semelles sous le rail favorisent la réalisation d'un niveau d'amortissement optimal des vibrations et bruits en cours d'exploitation de la voie ferrée.
L'invention est décrite plus en détails dans ce qui suit à l'aide des dessins dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un système de rail suivant l'invention, avant coulage de la gaine d'enrobage;
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1;
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ;
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ;
La figure 5 est une vue en coupe transversale du système de rail suivant l'invention, après coulage de la gaine d'enrobage et bétonnage dans un premier mode de réalisation ;
Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation du système de rail représenté à la figure 1;
La figure 8 est une vue en coupe transversale d'un système de rail suivant l'invention intégré dans un module de voie ferrée préfabriqué ;
La figure 9 est une vue en plan du module de voie ferrée représenté à la figure 8.
Dans les dessins, une même référence désigne un élément identique ou un élément similaire ou équivalent.
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Les figures 1 à 3 montrent un système de rail comprenant un rail 11 fixé à intervalles réguliers sur des selles 12 en acier avec interposition d'une semelle 13 en matière élastique. Le rail est fixé sur les selles au moyen de brides 15 et de boulons 17 avec rondelles. La selle 12 est munie de chaque côté d'une rainure longitudinale 16 destinée à recevoir une cornière 18 lors de la mise en place du rail, les deux cornières 18 formant les parois longitudinales d'une gouttière 19 longeant le rail 11 sur ses deux côtés. L'extrémité supérieure des cornières 18 vient se situer à environ 3 mm du bord supérieur du rail 11.
Entre les selles 12 s'étendent des profilés 14 souples, en polyéthylène par exemple, qui sont fixés au patin du rail 11et ont une largeur égale à l'écartement entre les cornières 18 (Fig. 4).
Un enrobage 21 est coulé dans la gouttière 19 qui s'étend le long des deux côtés du rail 11. L'enrobage est constitué d'un mortier de caoutchouc fluide élastique, exempt de retrait et ayant une compressibilité stable. Le mortier est par exemple constitué d'un mélange de résine époxy et de polyuréthane et un durcisseur d'amine cycloaliphatique insensible à l'eau. Le poids spécifique est de 0,7 kg/dm3 environ. La résistance à la traction est supérieure à environ 1 N/mm2. Le mortier mis en place est tassé jusqu'à un niveau de-28 mm par rapport au bord supérieur du rail 11. La localisation des dispositifs de fixation est repérée au moyen d'une marque permanente laissée dans le mortier.
La surface supérieure du mortier est terminée avec un joint élastique 23 constitué du même composé que la masse du mortier mais ayant une densité plus élevée que celle-ci, par exemple une densité de 0,9 kg/dm3. Ce joint a pour but d'éviter l'infiltration des eaux de pluies dans la gouttière. La résistance à l'arrachement sur béton et acier est supérieure à environ 2,5 N/mm2. Entre la masse de la gaine et le joint est disposée une plaquette de séparation en matière plastique.
Après alignement des rails 11 et coulage de l'enrobage 21, la voirie 24 peut être bétonnée en une ou plusieurs phases. Les cornières 18 peuvent alors être retirées (Fig. 5).
Dans un autre mode de réalisation, les cornières 18 sont montées en sens inverse, avec leur aile 22 orientée vers l'extérieur de la gouttière 19 (Fig. 6). Après réalisation de la
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gaine d'enrobage et bétonnage de la voirie, ces cornières sont maintenues en place afin de renforcer les coins des dalles de béton de la voirie 24 (Fig. 7).
La surface des cornières devant venir en contact avec le mortier d'enrobage est de préférence recouverte d'un film destiné à faciliter l'enlèvement du mortier si nécessaire, par exemple lors du remplacement du rail.
Lorsque l'on doit avoir accès au dispositif de fixation, par exemple pour le remplacement d'un tronçon de rail, il suffit de forer dans le mortier à l'emplacement des boulons de fixation du rail pour libérer le tronçon de rail, le retirer avec son enrobage et mettre en place et fixer un nouveau tronçon de rail en un temps très court, sans devoir interrompre le trafic de manière importante.
Des essais effectués sur un tronçon de rail de 6 m de long avec fixation tous les 0,9 m ont montré que la flexion statique d'un système de rail suivant l'invention est de 1 mm environ sous une charge à l'essieu de 11 tonnes. La première fréquence propre du système roue/rail est de 40 Hz environ pour un système de support classique et de 30 Hz environ pour un système antivibratoire performant. Le réglage de la fréquence propre se fait par un choix adéquat des semelles élastiques placées sous le rail. Ce résultat se compare avantageusement à la fréquence propre du système roue/rail d'une voie sur ballast, qui est d'environ 60 Hz.
Les raideurs statiques et dynamiques des semelles antivibratoires sous le rail peuvent avantageusement être choisies de manière que les appuis successifs le long des rails constituent alternativement un appui relativement rigide et un appui relativement souple.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'ensemble d'un tronçon de rail 11 et des selles 12 qui le supportent est lui-même enrobé dans un caisson 20 en béton coulé en¯usine.
Les Fig. 8 et 9 représentent, respectivement en coupe transversale et vu en plan, un caisson 20 dans lequel sont enrobés deux ensembles 10 comprenant chacun un tronçon de rail 11fixé sur selles 12 et enrobé dans son enrobage 21 comme décrit plus haut. Un tel caisson, qui a par exemple des dimensions de 3 x 9 m, constitue ainsi un module de voie ferrée préfabriqué qui facilite l'installation d'une voie ferrée sur un site. La mise en
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place peut alors être faite en un temps très court par simple alignement des tronçons de rails de caissons contigus et jointure de ces caissons entre eux, et la mise en circulation du trafic sur les rails peut se faire sans avoir à attendre le durcissement du béton de voirie.
Il est bien entendu que les formes d'exécution illustrées sur les dessins et décrites dans ce qui précèdent sont donnés à titre d'exemples d'exécution du système de rail suivant l'invention et que l'invention n'est nullement limitée à ces exemples d'exécution.
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Coated rail system Description The present invention relates to a rail wrapped in a coating for the installation of railways in a road network.
In the installation of railways, the problem lies mainly on three levels: a) At the level of the installation of the rails; b) At the level of track maintenance during operation; c) At the level of damping of vibrations and noises during the movement of cars on the rails.
It is known, in certain applications, to install rails encased in a very compact material in the road network in order to give the rail better mechanical resistance to expansion and to the forces generated by the movement of cars on the rails. The main drawback of this arrangement is that, once the rail has been installed, replacing a section of rail necessitates first breaking the coating in order to have access to the devices for fixing the section of rail to be replaced and, after replacing that here, pour a new coating. All this requires a relatively long execution time during which the traffic must be interrupted. On the other hand, the use of a very compact coating material does not have the static and dynamic characteristics required to ensure effective antivibration isolation.
The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks. To this end, it offers a rail system for railways fixed at regular intervals on saddles and a coating sheath longitudinally coating the rail on its two sides, in which the coating rests on flexible profiles fixed to the shoe of the rail. and extending between the saddles on which the rail is fixed.
The installation of a rail can thus be done in a very short time. And thereafter, during the operation of the railway, when one must have access to
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fixing devices, for example for the replacement of a rail section, it suffices to drill in the mortar at the location of the rail fixing bolts to release the rail section, remove it with its covering sheath and put in place and fix a new section of rail in a very short time, without having to interrupt traffic significantly.
In an advantageous embodiment, a rail section, the saddles on which the rail section is fixed and the coating sheath form an assembly housed in a box ready to be put in place on a site. The establishment can then be done in a very short time by simply pouring the coating mortar 21 and the circulation of traffic on the rails can be started without waiting for the hardening of the coating mortar.
In addition, the use of a coating material of relatively reduced density and the choice of the stiffnesses of the soles under the rail favor the achievement of an optimal level of damping of vibrations and noises during operation of the track. railway.
The invention is described in more detail below with the aid of the drawings in which:
Figure 1 is a cross-sectional view of a rail system according to the invention, before casting of the coating sheath;
Figure 2 is a section along line 2-2 of Figure 1;
Figure 3 is a section along line 3-3 of Figure 2;
Figure 4 is a section along line 4-4 of Figure 3;
Figure 5 is a cross-sectional view of the rail system according to the invention, after pouring of the coating sheath and concreting in a first embodiment;
Figures 6 and 7 illustrate an alternative embodiment of the rail system shown in Figure 1;
Figure 8 is a cross-sectional view of a rail system according to the invention integrated in a prefabricated rail module;
FIG. 9 is a plan view of the railroad module shown in FIG. 8.
In the drawings, the same reference designates an identical element or a similar or equivalent element.
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Figures 1 to 3 show a rail system comprising a rail 11 fixed at regular intervals on steel saddles 12 with interposition of a sole 13 of elastic material. The rail is fixed to the saddles by means of flanges 15 and bolts 17 with washers. The saddle 12 is provided on each side with a longitudinal groove 16 intended to receive an angle iron 18 during the positioning of the rail, the two angles 18 forming the longitudinal walls of a gutter 19 running along the rail 11 on its two sides . The upper end of the angles 18 is located approximately 3 mm from the upper edge of the rail 11.
Between the saddles 12 extend flexible sections 14, made of polyethylene for example, which are fixed to the shoe of the rail 11 and have a width equal to the spacing between the angles 18 (Fig. 4).
A coating 21 is poured into the gutter 19 which extends along the two sides of the rail 11. The coating consists of an elastic fluid rubber mortar, free of shrinkage and having stable compressibility. The mortar is for example made up of a mixture of epoxy resin and polyurethane and a cycloaliphatic amine hardener insensitive to water. The specific weight is approximately 0.7 kg / dm3. The tensile strength is greater than about 1 N / mm2. The mortar in place is packed down to a level of -28 mm from the upper edge of the rail 11. The location of the fixing devices is identified by means of a permanent mark left in the mortar.
The upper surface of the mortar is finished with an elastic joint 23 made of the same compound as the mass of the mortar but having a higher density than the latter, for example a density of 0.9 kg / dm3. The purpose of this joint is to prevent the infiltration of rainwater into the gutter. The pull-out resistance on concrete and steel is greater than approximately 2.5 N / mm2. Between the sheath mass and the seal is placed a plastic separation plate.
After aligning the rails 11 and pouring the coating 21, the roadway 24 can be concreted in one or more phases. The angles 18 can then be removed (Fig. 5).
In another embodiment, the angles 18 are mounted in the opposite direction, with their wing 22 oriented towards the outside of the gutter 19 (FIG. 6). After completion of the
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coating sheathing and concreting of the road, these angles are held in place in order to reinforce the corners of the concrete slabs of the road 24 (Fig. 7).
The surface of the angles to come into contact with the coating mortar is preferably covered with a film intended to facilitate the removal of the mortar if necessary, for example when replacing the rail.
When it is necessary to have access to the fixing device, for example for the replacement of a rail section, it suffices to drill in the mortar at the location of the rail fixing bolts to release the rail section, remove it with its coating and set up and fix a new section of rail in a very short time, without having to interrupt traffic significantly.
Tests carried out on a 6 m long section of rail with fixing every 0.9 m have shown that the static bending of a rail system according to the invention is approximately 1 mm under an axle load of 11 tonnes. The first natural frequency of the wheel / rail system is approximately 40 Hz for a conventional support system and approximately 30 Hz for a high-performance anti-vibration system. The adjustment of the natural frequency is made by an adequate choice of the elastic soles placed under the rail. This result compares advantageously to the natural frequency of the wheel / rail system of a track on ballast, which is around 60 Hz.
The static and dynamic stiffnesses of the antivibration pads under the rail can advantageously be chosen so that the successive supports along the rails alternately constitute a relatively rigid support and a relatively flexible support.
In an advantageous embodiment, the whole of a section of rail 11 and saddles 12 which support it is itself coated in a box 20 made of concrete poured in the factory.
Figs. 8 and 9 represent, respectively in cross section and seen in plan, a box 20 in which two assemblies 10 are coated each comprising a section of rail 11 fixed on saddles 12 and coated in its coating 21 as described above. Such a box, which for example has dimensions of 3 x 9 m, thus constitutes a prefabricated railroad module which facilitates the installation of a railroad on a site. Setting
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space can then be made in a very short time by simply aligning the sections of rails of contiguous boxes and joining these boxes together, and the circulation of traffic on the rails can be done without having to wait for the hardening of the concrete of road.
It is understood that the embodiments illustrated in the drawings and described in the foregoing are given as examples of execution of the rail system according to the invention and that the invention is in no way limited to these examples of execution.