EP1416089A1 - Système de rail enrobé - Google Patents

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EP1416089A1
EP1416089A1 EP03077981A EP03077981A EP1416089A1 EP 1416089 A1 EP1416089 A1 EP 1416089A1 EP 03077981 A EP03077981 A EP 03077981A EP 03077981 A EP03077981 A EP 03077981A EP 1416089 A1 EP1416089 A1 EP 1416089A1
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Dirk Rotthier
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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
    • E01B19/00—Protection of permanent way against development of dust or against the effect of wind, sun, frost, or corrosion; Means to reduce development of noise
    • E01B19/003—Means for reducing the development or propagation of noise
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B21/00—Track superstructure adapted for tramways in paved streets

Definitions

  • the present invention relates to a rail wrapped in a coating for the installation of railways in a road.
  • the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks.
  • she proposes a rail system for rails fixed at regular intervals on saddles and a coating sheath longitudinally coating the rail on both sides, wherein the coating rests on flexible profiles fixed to the rail shoe and extending between the saddles on which is fixed the rail.
  • the establishment of a rail can be done in a very short time. And then, during the operation of the railway, when access to fixing devices, for example for the replacement of a section of rail, it suffices to drill into the mortar at the location of the rail fastening bolts to release the rail section, remove it with its encasing sheath and put in place and fix a new rail section in a very short time, without having to interrupt the traffic so important.
  • a section of rail, the saddles on which the rail section is fixed and the coating sheath form an assembly housed in a box ready to be set up on a site.
  • the implementation can then be done in a very short time short by simply pouring the coating mortar 21 and putting into circulation of the traffic on the rails can be started without waiting for hardening of the embedding mortar.
  • Figures 1 to 3 show a rail system comprising a rail 11 fixed at intervals 12 stools in steel with interposition of a sole 13 of material elastic.
  • the rail is fixed to the saddles by means of flanges 15 and bolts 17 with washers.
  • Saddle 12 is provided on each side with a longitudinal groove 16 intended to receive an angle 18 during the installation of the rail, the two angles 18 forming the longitudinal walls of a channel 19 along the rail 11 on both sides.
  • the upper end of the angles 18 is approximately 3 mm from the upper edge of the rail 11.
  • Between the saddles 12 extend flexible profiles 14, polyethylene by example, which are fixed to the runner 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 trough 19 which extends along both sides of the rail 11.
  • the coating consists of a resilient fluid rubber mortar, free of shrinkage and having a stable compressibility.
  • the mortar consists for example of a mixture of epoxy resin and polyurethane and a cycloaliphatic amine hardener insensitive to water.
  • the specific weight is about 0.7 kg / dm 3 .
  • the tensile strength is greater than about 1 N / mm 2 .
  • the mortar put in place is packed to a level of -28 mm from the upper edge of the rail 11.
  • the location of the fasteners is identified by means of a permanent mark left in the mortar.
  • the upper surface of the mortar is finished with an elastic seal 23 made of the same compound as the mass of the mortar but having a density higher than this, for example a density of 0.9 kg / dm 3 .
  • This seal is intended to prevent infiltration of rainwater in the gutter.
  • the peel strength on concrete and steel is greater than about 2.5 N / mm 2 .
  • a plastic separating plate Between the mass of the sheath and the seal is disposed a plastic separating plate. After aligning the rails 11 and casting the coating 21, the road 24 can be concreted in one or more phases. Angles 18 can then be removed (Fig. 5).
  • each of the brackets 18 is mounted in the opposite direction, the wing 22 being oriented towards the outside of the channel 19 ( Figure 6). After completion of the coating sheath and concreting of the road, these angles 18 are maintained 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 embedding mortar is preferably covered with a film intended to facilitate the removal of the mortar if necessary, for example when replacing the rail.
  • the static bending of a rail system according to the invention is 1 mm approximately under an axle load of 11 tons.
  • the first natural frequency of the wheel / rail system is approximately 40 Hz for a conventional support system and 30 Hz about for a powerful antivibration system.
  • the setting of the natural frequency is made by an adequate choice of elastic soles placed under the rail. This result compares favorably with the natural frequency of the wheel / rail system of a track on ballast, which is about 60 Hz.
  • the static and dynamic stiffness of anti-vibration mounts under the rail can advantageously be chosen so that the successive supports along the rails alternatively provide relatively rigid support and relatively flexible support.
  • Figs. 8 and 9 represent, respectively in cross-section and in plan view, a box 20 in which are coated two sets 10 each comprising a section rail 11 fixed on the saddle 12 and embedded in its coating 21 as described above.
  • a such box which for example has dimensions of 3 x 9 m, thus constitutes a module of prefabricated railroad which facilitates the installation of a railway on a site. Setting place can then be made in a very short time by simply aligning the sections of contiguous caisson rails and joining of these caissons to each other, and putting into circulation traffic on the rails can be done without having to wait for the concrete hardening of the road.

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Abstract

Un système de rail comprenant un rail (11) fixé à intervalles réguliers sur des selles et un enrobage enrobant longitudinalement le rail sur ses deux côtés. L'enrobage repose sur des profilés souples (14) fixés au patin du rail (11) et s'étendant entre les selles sur lesquelles le rail est fixé. Un ou plusieurs systèmes de rail ainsi enrobé peuvent eux-mêmes être enrobés dans un caisson en béton pour former un module de voie ferrée préfabriqué. <IMAGE>

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 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.
    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 11 et 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 dès 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, chacune des cornières 18 est montée en sens inverse, l'aile 22 étant orientée vers l'extérieur de la gouttière 19 (Fig. 6). Après réalisation de la gaine d'enrobage et bétonnage de la voirie, ces cornières 18 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 11 fixé 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 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.

    Claims (8)

    1. Système de rail pour voie ferrée comprenant un rail (11), plusieurs selles (12) sur lesquelles le rail (11) se trouve fixé à intervalles réguliers, et un enrobage (21) enrobant longitudinalement le rail sur ses deux côtés, caractérisé en que l'enrobage (21) repose sur des profilés souples (14) fixés au patin du rail (11) et s'étendant entre les selles (12) sur lesquelles est fixé le rail.
    2. Système de rail suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'enrobage (21) précité est délimité latéralement par des cornières (18) fixées aux selles (12).
    3. Système de rail suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la surface des cornières devant venir en contact avec le mortier d'enrobage est recouverte d'un film destiné à faciliter l'enlèvement du mortier si nécessaire.
    4. Système de rail suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enrobage (21) est constitué d'un mortier de caoutchouc fluide élastique, exempt de retrait et ayant une compressibilité stable.
    5. Système de rail suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie supérieure de l'enrobage (21) est constituée d'un joint (23) imperméable, ayant une densité supérieure à celle de la partie restante de l'enrobage.
    6. Système de rail suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rail (11) est fixé sur les selles (12) avec interposition d'une semelle antivibratoire (13).
    7. Système de rail suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est lui-même enrobé dans un caisson (20) en béton pour former un module de voie ferrée préfabriqué.
    8. Système de rail suivant la revendication 6, caractérisé en ce que ledit caisson (20) enrobe deux systèmes de rail (10) parallèles.
    EP03077981A 2002-10-31 2003-09-22 Système de rail enrobé Expired - Lifetime EP1416089B1 (fr)

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    EP1416089B1 (fr) 2006-05-24
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