EP0598638B1 - Rail-aiguille perfectionné pour appareil de voie - Google Patents

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EP0598638B1
EP0598638B1 EP93402641A EP93402641A EP0598638B1 EP 0598638 B1 EP0598638 B1 EP 0598638B1 EP 93402641 A EP93402641 A EP 93402641A EP 93402641 A EP93402641 A EP 93402641A EP 0598638 B1 EP0598638 B1 EP 0598638B1
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needle
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rail according
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Gérard Testart
Claude Viou
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/02—Tongues; Associated constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
    • E01B5/02—Rails

Definitions

  • the subject of the invention is a needle rail of the type comprising a mushroom, a core and a shoe used in railway track apparatus, generally associated with a common track rail known as a needle rail.
  • Such a needle rail makes it possible to guide a rail vehicle of choice, either in alignment, or in deviation of a route, by the change of its position, applied against the adjacent needle rail or separated from it, respectively.
  • the types of needles of form V and A require removal by machining, both for the needle rail and for the adjacent needle rail, part of the skate, which affects the stability and mechanical strength of both.
  • the adjacent counter-needle rail which, in the case of incorporated long welded rail (LRS) switches is subjected to high longitudinal stresses, takes on this tendency to buckle.
  • the needle rail and the needle rail being the same height and the shoe of the needle rail missing at least partially, it is inevitable to have to remove the internal fixing to the crosspieces of the adjacent needle rail in this area. The continuity of transmission of longitudinal, vertical and transverse forces to the sleepers and the track support is disturbed.
  • the type of profile of form B is of low height and therefore of low resistance to high vertical forces. In order to be able to make a connection with the current track rail, this profile must undergo difficult forging at the end, which makes it necessary, between the mushroom and the shoe, a significant surplus of material to make up for difference in height.
  • the significant asymmetry of the shoe and of the core causes deformations during cooling after rolling, and during heat treatment. This requires subsequent delicate dressing operations.
  • the rail is conventionally placed inclined towards the inside of the track to favor, in relation to the taper of the tire, the centering of the axle.
  • the needle rail for reasons of deformation and effort when maneuvering, must have the pad placed horizontally, which results in the case of needle rails of type V, A, B and C with their horizontal running surface , to present to the tire a rolling surface which generates a discontinuity when crossing the needle rail.
  • the object of the invention is to give the profile of a rail-needle characteristics which optimally meet the requirements for guidance, rolling, maneuvering, loading and execution under the load and speed conditions of the paths. of iron today.
  • the subject of the invention is a needle rail for a track apparatus comprising a mushroom with a running surface, a core with a median plane and a shoe.
  • This needle rail is remarkable in that the rolling surface is inclined relative to this median plane, in that the shoe has two uneven wings, the largest of which is located on the side towards which the rolling surface is inclined and in that the center of gravity is located outside the median plane and placed on the side of the largest wing.
  • a needle rail according to the invention comprises a head 10 with a rolling surface ⁇ , bordered by two sides 100, a core 20 with a median plane n and a shoe 30 with wings 300 having a longitudinal free edge 301.
  • Figure 3 shows an example of the needle rail according to the invention suitable for the current track rail UIC 60.
  • the running surface ⁇ is preferably inclined with a slope of 1/20 from the plane median ⁇ of the soul.
  • the general shape of the mushroom is produced according to the recommendations of the UIC (International Union of Railways). As can be observed, one of the sides of the fungus is parallel to the median plane of the core while the other of the sides is inclined with a slope preferably at 1/10 relative to this plane.
  • the width l of the mushroom is approximately 72 mm and its height h is approximately 51.5 mm.
  • the core of thickness e of 32.5 mm for example, is sized according to the need for material for forging at the height of the current UIC 60 track rail.
  • the thickness b for example, of 20 mm, at the longitudinal free edge of the shoe gives the profile the resistance necessary for vertical and horizontal stresses.
  • the width of the large wing, measured from its free longitudinal edge to the median plane is approximately 85 mm and the width of the small wing, measured in the same way is approximately 65 mm.
  • the total height H of the needle rail for example 142 mm, leaves enough headroom for fixing the needle rail.
  • the width L of the pad is approximately 150 mm.
  • the needle rail according to the invention has a center of gravity G situated outside the median plane of the core and placed on the side of the largest wing of the skate.
  • a needle rail according to the invention has a mushroom of 3100 mm 2 and a shoe of 3780 mm 2 , for information.
  • the efficiency of the different types of profile is represented by the diagram in Figure 4.
  • the efficiency of the needle rail according to the invention is among the best of the needle rails already existing.
  • FIG. 5 shows that the stresses in the shoe of the needle rail according to the invention are lower or at the same level, than those in the shoes of type A and B profiles with a metric weight yet greater than 5 to 6%.
  • a particularity of the needle rail proposed according to the invention results from the fact which consists in laminating the mushroom with an inclined rolling surface in correspondence with that of the current track rail in inclined laying.
  • Another particularity of the needle rail according to the invention results from the fact which consists in giving it a maximum height in relation to the height of the current rail, while leaving the space necessary for the internal fixing F of this rail to the sleepers or similar.
  • the maneuvering and control rods T attack the needle rail either in the shoe or in the core.
  • the general shape of the needle rail proposed according to the invention offers the possibility of fixing the operating and control rods in the core and / or in the shoe, depending on the network where it is used.
  • the set of dimensions of the profile chosen for a needle rail according to the invention leads to an optimum balance between the costs of producing the needles and the performance of guiding, support, resistance and maneuvering.
  • the mushroom of the needle rail according to the invention being determined as a function of that of a common rail, the dimensions of the core and of the shoe in thickness and asymmetry offer good conditions for rolling, heat treatment and forging, as well as an achievable optimum with regard to the resistance to traffic forces and the maneuvering requirements.

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Description

  • L'invention a pour objet un rail-aiguille du type comprenant un champignon, une âme et un patin utilisé dans les appareils de voie de chemins de fer, généralement associé à un rail de voie courante dit rail contre-aiguille.
  • Un tel rail-aiguille permet de guider un véhicule ferroviaire au choix, soit en alignement, soit en déviation d'un itinéraire, par le changement de sa position, appliqué contre le rail contre-aiguille adjacent ou écarté de celui-ci, respectivement.
  • Les rails-aiguilles actuellement connus sont de plusieurs types :
    • V - de forme identique au rail R Vignole de la voie courante.
    • A - de forme similaire au rail Vignole avec une âme épaisse.
    • B - de forme très trapue avec un âme très épaisse, asymétrique par rapport au champignon et comportant un patin épais asymétrique par rapport au champignon et par rapport à l'âme.
    • C - de forme similaire au rail Vignole mais de hauteur réduite.
  • Pour réaliser le rapprochement des patins du rail-aiguille et du rail contre-aiguille, les types d'aiguilles de la forme V et A nécessitent l'enlèvement par usinage, tant pour le rail-aiguille que pour le rail contre-aiguille adjacent, d'une partie du patin, ce qui affecte la stabilité et la résistance mécanique des deux. En outre, le rail contre-aiguille adjacent qui, dans le cas d'appareils de voie incorporés en long rail soudé (LRS) est soumis à de fortes sollicitations longitudinales, prend par cet usinage une tendance au flambement. Le rail-aiguille et le rail contre-aiguille étant de même hauteur et le patin du rail-aiguille manquant au moins partiellement, il est inévitable de devoir supprimer la fixation intérieure aux traverses du rail contre-aiguille adjacent dans cette zone. La continuité de transmission des efforts longitudinaux, verticaux et transversaux vers les traverses et le support de voie en est perturbée.
  • Le type de profil de la forme B est de faible hauteur et par conséquent, de faible résistance aux efforts verticaux importants. Afin de pouvoir réaliser une liaison avec le rail de voie courante, ce profil doit subir un forgeage difficile en extrémité, ce qui rend nécessaire, entre champignon et patin, un surplus important de matière pour combler au forgeage la différence de hauteur. L'asymétrie importante du patin et de l'âme provoque des déformations lors du refroidissement après laminage, et lors du traitement thermique. Ceci nécessite des opérations ultérieures de dressage délicates.
  • Le type de profil de la forme C, bien qu'éliminant certains inconvénients des formes V, A et B, s'est révélé de résistance horizontale et verticale insuffisante et trop flexible lors des opérations de manoeuvre d'aiguille. Il souffre généralement d'un manque de matière au forgeage. Pour cette raison, le raccordement au rail de voie courante au lieu d'un forgeage du rail-aiguille, rend nécessaire une réduction de la hauteur du rail courant, ce qui localise alors la soudure de liaison des deux dans une section de hauteur réduite.
  • Dans la voie courante, le rail est posé classiquement incliné vers l'intérieur de la voie pour favoriser, en relation avec la conicité du bandage, le centrage de l'essieu.
  • Pour éviter toute discontinuité dans le roulement, surtout dans les voies pour circulation à grande vitesse, il est indispensable de maintenir cette inclinaison du rail dans l'appareil de voie. Le rail-aiguille, pour des raisons de déformation et d'efforts à la manoeuvre, doit avoir le patin posé à l'horizontale, ce qui a pour résultat dans le cas des rails-aiguilles du type V, A, B et C avec leur surface de roulement horizontale, de présenter au bandage une surface de roulement qui engendre une discontinuité au franchissement du rail-aiguille.
  • Le but de l'invention est de conférer au profil d'un rail-aiguille des caractéristiques répondant de façon optimale aux exigences de guidage, de roulement, de manoeuvre, de sollicitation et d'exécution dans les conditions de charge et de vitesse des chemins de fer d'aujourd'hui.
  • L'invention a pour objet un rail-aiguille pour appareil de voie comprenant un champignon avec une surface de roulement, une âme avec un plan médian et un patin. Ce rail-aiguille est remarquable en ce que la surface de roulement est inclinée relativement à ce plan médian, en ce que le patin présente deux ailes inégales dont la plus grande est située du côté vers lequel est inclinée la surface de roulement et en ce que le centre de gravité est situé hors du plan médian et placé du côté de l'aile la plus grande.
  • D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la lecture de la description et des revendications qui suivent ainsi que de l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où:
    • la Figure 1 est une vue schématique, en coupe, des solutions existantes;
    • la Figure 2 est une vue similaire, à plus grande échelle, de la mise en oeuvre d'un rail-aiguille selon l'invention;
    • la Figure 3 est une vue en section d'un rail-aiguille selon l'invention dessiné en trait continu où est aussi illustrée en section au rail de voie courante dessiné en trait discontinu;
    • la Figure 4 est un graphe illustrant le comportement des profils traditionnels A, B, C et R ou V connus et du profil D selon l'invention, où est portée en abscisse la surface d'un profil et en ordonnée la surface de l'ellipse d'inertie, avec i = surface de l'ellipse d'inertie surface du profil , et
      Figure imgb0001
    • la Figure 5 illustre le diagramme des contraintes extrêmes au patin sous charge en courbe où est portée en abscisse la contrainte verticale et en ordonnée la contrainte horizontale.
  • Les rails ferroviaires et, en particulier, les rails-aiguilles étant bien connus dans la technique, on ne décrira dans ce qui suit que ce qui concerne directement ou indirectement l'invention. Pour le surplus, l'homme du métier du secteur technique considéré puisera dans les solutions classiques courantes à sa disposition pour faire face aux problèmes particuliers auxquels il est confronté.
  • Dans ce qui suit, on utilise toujours un même numéro de référence pour identifier un élément homologue, quel que soit le mode de réalisation ou sa variante d'exécution.
  • Comme illustré un rail-aiguille selon l'invention comprend un champignon 10 avec une surface de roulement Σ, bordé par deux flancs 100, une âme 20 avec un plan médian n et un patin 30 avec des ailes 300 ayant un bord libre longitudinal 301.
  • La Figure 3 montre un exemple du rail-aiguille selon l'invention adapté au rail de voie courant UIC 60.
  • La surface de roulement Σ est inclinée de préférence avec une pente au 1/20 par rapport au plan médian π de l'âme. La forme générale du champignon est réalisée suivant les recommandations de l'UIC (Union Internationale des Chemins de Fer). Comme on peut l'observer, l'un des flancs du champignon est parallèle au plan médian de l'âme alors que l'autre des flancs est incliné avec une pente de préférence au 1/10 relativement à ce plan. La largeur l du champignon est de 72 mm environ et sa hauteur h de 51,5 mm environ.
  • L'âme, d'épaisseur e de 32,5 mm par exemple, est dimensionnée en fonction du besoin de matière pour le forgeage à la hauteur du rail de voie courant UIC 60.
  • L'épaisseur b, par exemple, de 20 mm, au bord libre longitudinal du patin confère au profil la résistance nécessaire aux sollicitations verticales et horizontales. La largeur de la grande aile, mesurée de son bord libre longitudinal au plan médian est de 85 mm environ et la largeur de la petite aile, mesurée de la même manière est de 65 mm environ. La disposition asymétrique du patin avec une pente par exemple au 1/17 pour l'aile la plus grande, et une pente de par exemple au 1/13 pour l'aile la plus petite, permet de limiter l'usinage de celui-ci dans la zone de rapprochement avec le rail contre-aiguille.
  • La hauteur H totale du rail-aiguille par exemple de 142 mm laisse assez de hauteur libre pour une fixation du rail contre-aiguille.
  • La largeur L du patin est de 150 mm environ.
  • On notera que le rail-aiguille selon l'invention présente un centre de gravité G situé hors du plan médian de l'âme et placé du côté de l'aile la plus grande du patin.
  • Un rail-aiguille selon l'invention a un champignon de 3100 mm2 et un patin de 3780 mm2, à titre indicatif.
  • A titre indicatif, les autres propriétés d'un tel rail-aiguille sont:
    Section :    8894 mm2
    Masse linéique    69,82 kg/m
    Moment d'inertie lx : 2025 cm4
    ly : 764 cm4
    Module d'inertie :
    par rapport au sommet 250 cm3
    par rapport à la base 331 cm3
    transversal côté roulement 94 cm3
    transversal côté extérieur 112 cm3
  • Le rendement des différents types de profil est représenté par le diagramme de la Figure 4. Le rendement du rail-aiguille selon l'invention se situe parmi les meilleurs des rails-aiguilles déjà existants.
  • Le diagramme de la Figure 5 montre que les contraintes dans le patin du rail-aiguille selon l'invention sont inférieures ou de même niveau, que celles dans les patins des profils de type A et B d'un poids métrique pourtant supérieur de 5 à 6%.
  • Une particularité du rail-aiguille proposé selon l'invention résulte du fait qui consiste à laminer le champignon avec une surface de roulement inclinée en correspondance avec celle du rail de voie courante en pose inclinée.
  • Une autre particularité du rail-aiguille selon l'invention résulte du fait qui consiste à lui donner un maximum de hauteur en relation avec la hauteur du rail courant, tout en laissant l'espace nécessaire pour la fixation F intérieure de ce rail aux traverses ou similaires.
  • Suivant les pays, les sociétés de chemins de fer disposent de systèmes différents de sécurité et d'entraînement des aiguillages. Les tringles T de manoeuvre et de contrôle attaquent le rail-aiguille soit au patin, soit dans l'âme.
  • La forme générale du rail-aiguille proposé selon l'invention offre la possibilité de fixer les tringles de manoeuvre et de contrôle dans l'âme et/ou au patin, selon le réseau où il est utilisé.
  • L'ensemble des dimensions du profil choisi pour un rail-aiguille selon l'invention conduit à un équilibre optimum entre les coûts de réalisation des aiguilles et les performances de guidage, de support, de résistance et de manoeuvre. Le champignon du rail-aiguille selon l'invention étant déterminé en fonction de celui d'un rail courant, les dimensions de l'âme et du patin en épaisseur et asymétrie offrent de bonnes conditions pour le laminage, le traitement thermique et le forgeage, ainsi qu'un optimum réalisable en ce qui concerne la résistance aux efforts de circulation et les exigences de manoeuvre.

Claims (7)

  1. Rail-aiguille pour appareil de voie comprenant un champignon (10) avec une surface de roulement (Σ), une âme (20) avec un plan médian (π) et un patin (30), lequel patin (30) présente deux ailes (300) inégales, et dans lequel le centre de gravité (G) est situé hors du plan médian (π) et est placé du côté de l'aile la plus grande, caractérisé en ce que la surface de roulement (Σ) est inclinée relativement au plan médian (π), et en ce que l'aile la plus grande est située du côté vers lequel est inclinée la surface de roulement (Σ).
  2. Rail-aiguille selon la revendication 1, caractérisé en ce que le champignon (10) est bordé par deux flancs (100) dont l'un est parallèle au plan médian (π) de l'âme (20) et l'autre incliné relativement à ce plan (π).
  3. Rail-aiguille selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du patin (30) à chacun de ses deux bords (301) libres longitudinaux est égale.
  4. Rail-aiguille selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aile (300) du patin (30) la plus grande a une pente plus petite que celle de l'autre aile (300) la plus petite.
  5. Rail-aiguille selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pentes des ailes (300) ont pour valeur 1/17 et 1/13 environ.
  6. Rail-aiguille selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'inclinaison de la surface de roulement (Σ) a une pente de 1/20 environ.
  7. Rail-aiguille selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le flanc (100) incliné du champignon (10) a une pente de 1/10 environ.
EP93402641A 1992-11-16 1993-10-27 Rail-aiguille perfectionné pour appareil de voie Revoked EP0598638B1 (fr)

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EP0598638A1 EP0598638A1 (fr) 1994-05-25
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CA (1) CA2102139A1 (fr)
DE (1) DE69311068T2 (fr)
ES (1) ES2104101T3 (fr)
FI (1) FI935044A (fr)
FR (1) FR2698110B1 (fr)
GR (1) GR3024406T3 (fr)
NO (1) NO303399B1 (fr)
RU (1) RU2071521C1 (fr)
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