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Superstructure de voie ferrée
L'invention a pour objet une superstructure de voie ferrée dans laquelle on utilise conjointement des traver- ses et des longrines, de préférence en matériaux artifi- ciels, par exemple en béton armé, dans le but d'augmenter d'une part la stabilité et la solidité et de permettre d'autre part la jonction des rails par soudure, sur des distances importantes, sans aucun danger ; le nombre de points d'appui et de fixation des rails sur leurs supports se trouve ainsi notablement augmenté par rapport aux dispositions usuelles, sans accroître cependant notable- ment la consommation en matériaux pour les supports par comparaison avec un système de support par traverses ayant la même résistance aux charges, de sorte que l'on bénéfi- cie ainsi des avantages des deux systèmes connus de supports de rails, par traverses et par longrines.
On peut, tout en augmentant la sécurité d'exploitation, réaliser une superstructure répondant beaucoup mieux que jusqu'à présent aux conditions statiques et construc- @
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tives du problème, sans augmentation sensible des frais d'établissement.
Parmi les systèmes de supports de voies ferrées connus, c'est actuellement le mode de support'par traverses qui est le plus développé; or, du fait de l'augmentation progres- sive de la vitesse et du chargement des trains, les efforts auxquels la voie est soumise croissent constamment et on ne peut y remédier que par un rapprochement des traverses, ve qui augmente beaucoup les frais de construction de la voie, sans cependant supprimer le moins du monde le risque d'une déformation de la voie, c'est-à-dire du déjettement des rails; ce risque est le principal obstacle à la jonction continue des rails par soudure, dont les avantages sont nombreux de ce mode de jonction. D'autre part, les traverses monolithes sont souvent soumises à des efforts de flexion exagérés, même sur un bon lit de ballast, par suite de la répartition inégale de la charge.
Le demandeur a reconnu qu'une superstructure de voie ferrée satisfaisante doit avant tout remplir les conditions importantes suivantes:
1 - Il faut chercher à réduire autant que possible: a) Tous les efforts subits par les rails, et en parti- cilier leur flexion dans le sens vertical. b) La pression exercée par les rails sur leurs supports (en particulier les efforts de flexion des traverses). c) La pression sur le ballast. d) La quantité de matériaux de ballastage. e) Les efforts sur les organes de fixation des rails. f) Le nombre des jeux de joints et par conséquent les efforts dynamiques qui en résultent.
2 - Il faut éviter: a) Le déplacement longitudinal des rails aussi bien par suite de la dilatation que par suite du cheminement ----. -
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des rails. b) La déformation ou le déjettement des rails dans le sens vertical et dans le sens horizontal.
3 - Il faut chercher à obtenir : a) Une largeur de voie constante. b) Un angle d'inclinaison correct des rails. c) La transmission transversale des efforts d'un rail à l'autre (solidarisation des deux rails au point de vue des efforts). d) Une répartition plus uniforme des efforts internes. e) Un niveau constant de la voie. f) L'évacuation de l'eau du ballast. g) Une réduction des frais d'entretien de la voie au minimumq
L'invention consiste dans une combinaison de traverses et de longrines telle qu'on bénéficie des avantages des deux systèmes, tout en évitant leurs inconvénients, ce qui permet en même temps une augmentation importante du nombre des points d'appui et d'ancrage des rails, de sorte que la voie répond dans une large mesure aux conditions sus-indiquées.
Grâce au rapprochement des points d'appui et de fixa- tion des rails, la voie remplit notamment les conditions in- diquées ci-dessus en 1 , a, b, c,d et e ainsi qu'en 2 ,a et en 3 - d et e; autrement dit, on réduit la flexion des rails et la pression exercée par ceux-ci sur leurs supports, et par suite les efforts s'exerçant sur ces supports et sur les divers organes de fixation; on obtient une répartition meilleure de la pression agissant sur le bal- last et par conséquent une meilleure élasticité, celle-ci étant obtenue néanmoins avec une quantité moindre de ballast;
grâce à l'augmentation du nombre d'organes de , on lutte efficacement contre les déplacements dûs
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à la dilatation et au cheminement des rails, on obtient une meilleure répartition des efforts et on maintient le niveau des rails constant.
En même temps les traverses permettent de remplir les conditions indiquées en 3 , a, b et c, c'est-à-dire le maintien nécessaire de la largeur de la voie, de l'angle d'inclinaison (1:20) ainsi que de l'effet d'entretoisement; de plus (par suite de l'interruption des longrines) l'évacuation des eaux, suivant f reste possible, tandis que, grâce à la disposition des éléments de longrines, on évite le déjettement suivant 2 , !le étant donné que ces longrines opposent aux pressions latérales une grande résistance, en raison de leurs larges surfaces latérales .
Ces éléments de longrines permettent d'ailleurs un rappro- chement des points de fixation des rails; par conséquent l'ensemble de la superstructure rend possible la jonction des rails par soudure suivant la condition 1 , f, ce qui permet d'éviter la majeure partie des effets dynamiques et assure déjà une diminution des frais d'entretien de la voie, condition indiquée en 3 , g.
Au dessin annexé: la figure 1 montre, à titre comparatif, une voie supportée à l'aide du système de traverses connu, et la figure 2 montre la disposition combinée de traverses et de longrines objet de l'invention.
On a supposé à la figure 1 qu'il s'agit d'une voie de largeur normale, dans laquelle les rails 1 reposent sur des traverses 2, ayant le rapprochement maximum usuel en Europe, la distance des points d'appui étant de 650 m/m.
Dans le dispositif suivant la figure 2, les rails 1 reposent alternativement sur des traverses 2 et des éléments de longrines ou blocs 3, de sorte que l'espacement des ,,oints d'appui, c'est-à-dire des. coussinets 4, ne dépasse
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pas 360 m/m, Comme on le voit, on prévoit, pour chaque rail, deux points d'appui et de fixation sur chaque élément de longrine, et un seul point d'appui ou de fixation sur chaque traverse. Les traverses sont un peu plus larges que d'habi- tude, mais par contre, et pour les raisons indiquées ci- après, elles sont plus courtes que jusqu'à présent. Les éléments de longrines sont relativement larges, et, étant donné qu'elles n'ont qu'une faible longueur, elles ne subis- sent aucun effort de flexion notable.
Comme la: charge verticale sur une traverse (pression des rails) est plus faible (la majeure partie de ces efforts étant supportée par les éléments de longrines) on peut lui donner une plus faible longueur et par cela même les efforts de flexion des traverses sont diminués. On sait notamment que les extrémités des traverses dépassant le milieu du rail de plus de 400 m/m transmettent mal la charge, et par suite ces traverses à longues extrémités sont plus nuisibles qu'utiles au point de vue des efforts de flexion.
L'économie de matière opérée de cette façon peut donc servir, le cas échéant,à une augmentation de largeur des traverses. de plus, dans ce système, l'intérêt des surfaces d'appui extrêmes des traverses au point de vue des efforts agissant latéralement est considérablement diminué, puisque ces efforts latéraux sont supportés principalement par les éléments de longrines (c'est-à-dire par chaque groupe de deux éléments de longrines côte à côte) qui possèdent une largeur latérale beaucoup plus grande.
Etant donné que les surfaces latérales extérieures de ces éléments de longrines sont beaucoup plus rapprochées du milieu du rail que les surfaces d'extrémités des traverses des systèmes antérieurs, la largeur de la couronne de ballast peut être établie en tenant compte de la position de ces surfaces latérales, 1 '-dire qu'elle peut être diminuée en conséquence
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(conditions 1 , d).
La résistance offerte par la superstruc- ture au déjettement latéral des rails se trouve considéra- blement augmentée, et par suite les rails peuvent être soudés ou reliés d'une façon quelconque, rigidement et sans jeu, en nombre quelconque, notamment en raison du rapprochement de leurs points de fixation successifs, ainsi que des efforts plus faibles qu'ils ont à supporter et par conséquent de la sécurité plus grande contre les dislo- cations, le cheminement et la rupture des rails. Finale- ment on augmente ainsi la stabilité de l'infrastructure et la sécurité d'exploitation, puisqu'on supprime les actions dynamiques les plus importantes.
REVENDICATIONS.-
1 - Superstructure de voie ferrée, comprenant des supports en matériaux artificiels, par exemple en béton armé, caractérisée en ce que ces supports sont constitués alternativement par des éléments de longrines ou blocs, supportant et maintenant les rails en deux ou plusieurs points, et par des traverses, indépendantes des éléments de longrines, supportant et maintenant les rails chacune en un point.
2 - Superstructure de voie ferrée suivant la reen- dication 1 , caractérisée en ce que l'espacement des points d'appui sur les éléments de longrines et sur les traverses alternés est notablement inférieur de 40 à 70% aux espace- ments employés dans les systèmes de traverses normaux.
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Railroad superstructure
The invention relates to a railway superstructure in which sleepers and stringers are used jointly, preferably made of artificial materials, for example reinforced concrete, with the aim of increasing, on the one hand, the stability. and the solidity and on the other hand to allow the junction of the rails by welding, over long distances, without any danger; the number of points of support and of fixing of the rails on their supports is thus considerably increased compared to the usual arrangements, without however noticeably increasing the material consumption for the supports compared with a support system by sleepers having the same load resistance, so that the advantages of the two known rail support systems, by sleepers and by beams, are thus obtained.
While increasing operational safety, it is possible to achieve a superstructure which responds much better than hitherto to static and structural conditions.
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tives of the problem, without a significant increase in establishment costs.
Among the known railroad support systems, it is currently the sleeper support mode which is the most developed; however, due to the progressive increase in train speed and load, the stresses to which the track is subjected are constantly increasing and this can only be remedied by bringing the sleepers closer together, which greatly increases the construction costs. of the track, without however eliminating the least in the world the risk of deformation of the track, that is to say of the tracks becoming loose; this risk is the main obstacle to the continuous junction of the rails by welding, the advantages of which are numerous with this method of junction. On the other hand, monolithic sleepers are often subjected to exaggerated bending forces, even on a good ballast bed, due to the uneven distribution of the load.
The applicant has recognized that a satisfactory railway superstructure must first and foremost meet the following important conditions:
1 - It is necessary to try to reduce as much as possible: a) All the forces undergone by the rails, and in particular their bending in the vertical direction. b) The pressure exerted by the rails on their supports (in particular the bending forces of the sleepers). c) The pressure on the ballast. d) The quantity of ballast material. e) The forces on the rail fasteners. f) The number of seal sets and consequently the resulting dynamic forces.
2 - It is necessary to avoid: a) Longitudinal displacement of the rails both as a result of expansion and as a result of routing ----. -
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rails. b) Deformation or deformation of the rails in the vertical direction and in the horizontal direction.
3 - We must seek to obtain: a) A constant track width. b) A correct angle of inclination of the rails. c) The transverse transmission of forces from one rail to another (joining of the two rails from the point of view of the forces). d) A more uniform distribution of internal forces. e) A constant level of the track. f) Evacuation of ballast water. g) Reduction of track maintenance costs to a minimum
The invention consists of a combination of sleepers and stringers such that the advantages of both systems are benefited while avoiding their drawbacks, which at the same time allows a significant increase in the number of support and anchoring points of the rails, so that the track meets the above conditions to a large extent.
Thanks to the bringing together of the support and fixing points of the rails, the track notably fulfills the conditions indicated above in 1, a, b, c, d and e as well as in 2, a and in 3 - d and e; in other words, the bending of the rails and the pressure exerted by them on their supports, and consequently the forces exerted on these supports and on the various fixing members, are reduced; a better distribution of the pressure acting on the ballast and consequently better elasticity is obtained, this being nevertheless obtained with a smaller quantity of ballast;
thanks to the increase in the number of organs, we fight effectively against the displacements due
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when the rails expand and run, a better distribution of the forces is obtained and the level of the rails is kept constant.
At the same time the sleepers make it possible to fulfill the conditions indicated in 3, a, b and c, i.e. the necessary maintenance of the width of the track, the angle of inclination (1:20) as well that of the spacer effect; moreover (following the interruption of the stringers) the evacuation of water, according to f remains possible, while, thanks to the arrangement of the elements of stringers, one avoids the following debittment 2,! the given that these stringers oppose great resistance to lateral pressures, due to their large lateral surfaces.
These stringer elements also make it possible to bring the fixing points of the rails together; consequently the whole of the superstructure makes it possible to join the rails by welding according to condition 1, f, which avoids most of the dynamic effects and already ensures a reduction in the maintenance costs of the track, condition indicated in 3, g.
In the appended drawing: FIG. 1 shows, by way of comparison, a track supported by means of the known sleeper system, and FIG. 2 shows the combined arrangement of sleepers and stringers which are the subject of the invention.
It is assumed in Figure 1 that it is a normal width track, in which the rails 1 rest on sleepers 2, having the maximum approximation usual in Europe, the distance of the support points being 650 m / m.
In the device according to Figure 2, the rails 1 rest alternately on cross members 2 and elongate elements or blocks 3, so that the spacing of ,, anointed support, that is to say. bearings 4, does not protrude
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pitch 360 m / m, As can be seen, for each rail, two support and attachment points are provided on each sill element, and a single support or attachment point on each cross member. The sleepers are a little wider than usual, but on the other hand, and for the reasons given below, they are shorter than hitherto. The stringer elements are relatively wide, and since they are only short in length, they do not undergo any noticeable bending stress.
As the: vertical load on a sleeper (rail pressure) is lower (most of these forces being supported by the stringers elements) it can be given a shorter length and therefore the bending forces of the sleepers are diminished. It is known in particular that the ends of the sleepers extending beyond the middle of the rail by more than 400 m / m transmit the load poorly, and consequently these long-ended sleepers are more detrimental than useful from the point of view of the bending forces.
The saving in material effected in this way can therefore be used, if necessary, to increase the width of the sleepers. moreover, in this system, the interest of the end bearing surfaces of the sleepers from the point of view of the forces acting laterally is considerably reduced, since these lateral forces are mainly supported by the stringer elements (that is to say by each group of two side-by-side stringers) which have a much greater lateral width.
Since the outer side surfaces of these stringer elements are much closer to the middle of the rail than the end surfaces of the sleepers of previous systems, the width of the ballast ring can be established taking into account the position of these rails. side surfaces, 1 '- say that it can be reduced accordingly
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(conditions 1, d).
The resistance offered by the superstructure to the lateral displacement of the rails is considerably increased, and as a result the rails can be welded or connected in any way, rigidly and without play, in any number, in particular because of the approximation. of their successive fixing points, as well as the weaker forces they have to withstand and consequently greater safety against dislocations, running and breaking of the rails. Finally, the stability of the infrastructure and the operating safety are thus increased, since the most important dynamic actions are eliminated.
CLAIMS.-
1 - Railroad superstructure, comprising supports made of artificial materials, for example reinforced concrete, characterized in that these supports are constituted alternately by elements of beams or blocks, supporting and maintaining the rails at two or more points, and by sleepers, independent of the stringers elements, supporting and maintaining the rails each at a point.
2 - Railway superstructure according to claim 1, characterized in that the spacing of the support points on the stringer elements and on the alternating sleepers is significantly less by 40 to 70% than the spacings used in the normal sleeper systems.
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