FR3040713A1

FR3040713A1 - DEVICE FOR MAINTAINING RAILWAYS AND RAILWAY COMPRISING THE DEVICE

Info

Publication number: FR3040713A1
Application number: FR1501874A
Authority: FR
Inventors: Pierre Adrien Marc Laurent Collet
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-03-10

Abstract

L'invention s'inscrit dans le domaine des infrastructures ferroviaires, et plus particulièrement dans le maintien des voies ferrées sur le sol. Selon l'invention, le dispositif de maintien de traverses ferroviaires (11) comprend des grains de ballast (13) destinés à être posés sur le sol, et une structure (14) possédant plusieurs alvéoles, les grains de ballast (13) prenant place dans chacune des alvéoles de la structure (14).The invention is in the field of railway infrastructure, and more particularly in the maintenance of railways on the ground. According to the invention, the device for holding railway sleepers (11) comprises ballast grains (13) intended to be placed on the ground, and a structure (14) having several cells, the ballast grains (13) taking place in each of the cells of the structure (14).

Description

Dispositif de maintien de traverses ferroviaires et voie ferrée comprenant le dispositifDevice for holding railway sleepers and railway tracks comprising the device

Domaine technique de l’invention L’invention s’inscrit dans le domaine des infrastructures ferroviaires, et plus particulièrement dans le maintien des voies ferrées sur le sol.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention is in the field of railway infrastructure, and more particularly in the maintenance of railways on the ground.

Art antérieur de l’inventionPrior art of the invention

La plupart de rails métalliques sont maintenus par des traverses posées sur un ballast permettant de transmettre les efforts engendrés par le passage des trains vers le sol. Le ballast est généralement constitué de gravier. L’épaisseur du ballast est de l’ordre de 50cm. Les traverses sont en partie immergées dans le ballast afin d’éviter leur déplacement. Lors du passage d’un train, les vibrations occasionnées déplacent néanmoins les traverses, ce qui tend à déformer au long terme la voie ferrée. Plus la vitesse du train augmente, plus l’amplitude des vibrations est élevée.Most of the metal rails are held by sleepers placed on a ballast to transmit the forces generated by the passage of trains to the ground. The ballast is usually made of gravel. The thickness of the ballast is of the order of 50 cm. The sleepers are partially immersed in the ballast to prevent their movement. During the passage of a train, the vibrations caused nevertheless move the sleepers, which tends to distort the long-term railway. The higher the speed of the train, the greater the amplitude of the vibrations.

Les enjeux actuels du transport ferroviaire imposent des vitesses de circulation de plus en plus importantes. En opérationnel, pour les vitesses de train élevées, au-delà de 200 km/h, le ballast adopte un comportement fluide et sa cohésion n’est plus assurée. Les traverses se déplacent donc sous l’effet du passage de chaque train, ce qui au long terme fragilise la voie ferrée. C’est pourquoi des équipes de maintenance sillonnent les voies ferrées périodiquement afin de remettre les voies dans leur position initiale. Cette maintenance entraîne donc des coûts supplémentaires dans l’utilisation des voies à grande vitesse.The current challenges of rail transport impose increasing traffic speeds. In operation, for high train speeds, beyond 200 km / h, the ballast adopts a fluid behavior and its cohesion is no longer ensured. The sleepers move under the effect of the passage of each train, which in the long term weakens the railway. This is why maintenance teams regularly cross the tracks in order to put the tracks back in their original position. This maintenance therefore entails additional costs in the use of high-speed tracks.

On a même dépassé les 500 km/h pour établir des records de vitesse. Les vibrations générées par ces vitesses sont telles qu’après le passage d’un seul train, on a constaté des déformations importantes de la voie ferrée obligeant à une remise en état intégrale avant de pouvoir faire circuler un autre train sur la même voie. Il est aujourd’hui crucial de contenir ces vibrations. L’insertion d’un polymère dans le ballast a été envisagée. Ceci permet d’améliorer la stabilité de la voie ferrée en limitant les mouvements entre les grains de ballast. Les frottements entre ceux-ci diminuent, ce qui augmente la durée de vie de la voie. Cependant, cette solution souffre d’un prix élevé ainsi qu’une mise en œuvre complexe.We even exceeded 500 km / h to set speed records. The vibrations generated by these speeds are such that after the passage of a single train, there were significant deformations of the railway requiring complete rehabilitation before being able to run another train on the same track. It is crucial today to contain these vibrations. The insertion of a polymer into the ballast has been envisaged. This improves the stability of the railway by limiting the movements between the ballast grains. The friction between them decreases, which increases the life of the track. However, this solution suffers from a high price as well as a complex implementation.

Une alternative actuellement en développement consiste à fixer les rails sur une dalle de béton qui présente l’avantage de ne pas se déformer sous l’effet des vibrations. Les traverses sont remplacées par des fixations qui sont directement noyées dans le béton. Cependant, cette nouvelle technique souffre d’un manque de recul, notamment au niveau de la fissuration possible au long terme de la dalle en béton. En effet, le béton est connu pour avoir une meilleure tenue en compression qu’en traction. Les vibrations occasionnées par le passage d’un train génèrent aussi bien des contraintes de traction que de compression. La réparation des fissures oblige à couler une nouvelle dalle de béton sur la partie de la voie endommagée ce qui interrompt le trafic durant le temps de séchage. Il serait possible de précontraindre le béton pour favoriser les contraintes de compression. Cette solution est cependant très coûteuse. Résumé de l’invention L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant une voie ferrée posée sur du ballast dont la stabilité est améliorée. Un objectif est d’atteindre des vitesses de trains de 500 km/h en opérationnel sans nécessiter une maintenance de la voie ferrée après chaque passage d’un train. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de maintien de traverses ferroviaires comprenant des grains de ballast destinés à être posés sur le sol, et une structure possédant plusieurs alvéoles, les grains de ballast prenant place dans chacune des alvéoles de la structure.An alternative currently under development is to fix the rails on a concrete slab which has the advantage of not being deformed under the effect of vibrations. The sleepers are replaced by fixings that are directly embedded in the concrete. However, this new technique suffers from a lack of hindsight, especially with regard to the possible long-term cracking of the concrete slab. Indeed, the concrete is known to have a better resistance in compression than in traction. The vibrations caused by the passage of a train generate both tensile and compressive stresses. The repair of cracks forces a new concrete slab to sink on the damaged part of the track which interrupts the traffic during the drying time. It would be possible to preload the concrete to favor compressive stresses. This solution is however very expensive. SUMMARY OF THE INVENTION The invention aims to overcome all or part of the problems mentioned above by proposing a railroad laid on ballast whose stability is improved. One goal is to achieve train speeds of 500 km / h in operation without requiring maintenance of the railway after each passing of a train. For this purpose, the subject of the invention is a device for retaining railway sleepers comprising ballast grains intended to be placed on the ground, and a structure having several cells, the ballast grains taking place in each of the cells of the structure. .

Les alvéoles sont limitées par des parois qui s’étendent avantageusement verticalement.The cells are limited by walls which advantageously extend vertically.

Les alvéoles peuvent posséder une section de forme régulière par exemple hexagonale ou irrégulière.The cells may have a section of regular shape for example hexagonal or irregular.

La structure alvéolaire est avantageusement ouverte au moins en partie supérieure.The honeycomb structure is advantageously open at least in the upper part.

Le dispositif de maintien de traverses ferroviaires peut comprendre en outre un film de type géotextile disposé sous la structure alvéolaire.The railway tie holding device may further comprise a geotextile type film disposed under the honeycomb structure.

La hauteur de la structure alvéolaire peut être constante ou varier latéralement. La structure alvéolaire s’étend alors sur une hauteur moins élevée en partie centrale qu’en partie latérale, la partie de hauteur moins élevée étant destiné à recevoir les traverses.The height of the honeycomb structure may be constant or vary laterally. The honeycomb structure then extends to a lower height in the central portion than in the lateral portion, the portion of lower height being intended to receive the sleepers.

La structure alvéolaire peut être est réalisée en plusieurs parties, chacune ayant une hauteur constante.The honeycomb structure can be made of several parts, each having a constant height.

La structure alvéolaire peut être composée de plusieurs parties superposées entre elles. L’invention a également pour objet une voie ferrée comprenant un dispositif de maintien tel que décrit plus haut, des traverses en partie noyée dans les grains de ballast et des rails fixés aux traverses.The honeycomb structure can be composed of several parts superimposed between them. The invention also relates to a railway comprising a holding device as described above, sleepers partially embedded in the ballast grains and rails attached to the sleepers.

Brève description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel :BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood and other advantages will appear on reading the detailed description of an embodiment given by way of example, a description illustrated by the attached drawing in which:

La figure 1 représente schématiquement en coupe un exemple de réalisation d’une voie ferrée mettant en œuvre l’invention.Figure 1 shows schematically in section an embodiment of a railway implementing the invention.

La figure 2 représente une variante de l’exemple représenté sur la figure 1.FIG. 2 represents a variant of the example represented in FIG.

Les figures 3 et 4 représentent schématiquement en vue de dessus deux exemples de structure alvéolaire mis en œuvre dans l’invention.Figures 3 and 4 show schematically in top view two examples of honeycomb structure implemented in the invention.

La figure 5 représente une variante de l’exemple représenté sur la figure 1.FIG. 5 represents a variant of the example represented in FIG.

La figure 6 représente en vue de dessus une variante de l’exemple représenté sur la figure 1.FIG. 6 is a top view of a variant of the example shown in FIG.

Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures.For the sake of clarity, the same elements will bear the same references in the different figures.

Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention

La figure 1 représente une voie ferrée 10 comprenant des grains de ballast 13, des traverses 11 et deux rails 12. Les traverses 11 sont en partie noyées dans le ballast et les rails 12 sont fixés sur les traverses 11. Les rails 12 sont parallèles entre eux et s’étendent selon une direction longitudinale perpendiculaire au plan de la figure 1. Les traverses 11 sont perpendiculaires aux rails 12. Le ballast est formé de graviers dont la granulométrie est calibrée. Ces graviers sont par exemple obtenus à partir de pierre concassée. Par la suite ces graviers seront appelés grains de ballast 13.FIG. 1 represents a railroad track 10 comprising ballast grains 13, crosspieces 11 and two rails 12. The crosspieces 11 are partially embedded in the ballast and the rails 12 are fixed on the crosspieces 11. The rails 12 are parallel between and they extend in a longitudinal direction perpendicular to the plane of Figure 1. The crosspieces 11 are perpendicular to the rails 12. The ballast is formed of gravel whose particle size is calibrated. These gravel are for example obtained from crushed stone. Subsequently these gravel will be called ballast 13.

Selon l’invention, la voie ferrée 10 comprend en outre une structure alvéolaire 14. Des grains de ballast 13 prennent place dans chacune des alvéoles de la structure. La présence de la structure alvéolaire 14 permet de limiter le déplacement des grains de ballast 13 les uns par rapport aux autres lorsque le ballast adopte un comportement fluide sous l’effet de vibrations générées par le passage d’un train.According to the invention, the railway track 10 further comprises a cellular structure 14. Ballast grains 13 take place in each of the cells of the structure. The presence of the honeycomb structure 14 makes it possible to limit the movement of the ballast grains 13 relative to one another when the ballast adopts a fluid behavior under the effect of vibrations generated by the passage of a train.

Les alvéoles sont limitées par des parois 15. Le comportement fluide du ballast est soumis à la gravité. Le ballast tend donc à s’étendre horizontalement. Pour limiter cette extension horizontale du ballast, les parois 15 s’étendent avantageusement verticalement. Il est également possible de prévoir des parois inclinées par rapport à la verticale, notamment lorsque la voie ferrée suit une courbe.The cells are limited by walls 15. The fluid behavior of the ballast is subject to gravity. The ballast tends to extend horizontally. To limit this horizontal extension of the ballast, the walls 15 advantageously extend vertically. It is also possible to provide walls inclined relative to the vertical, especially when the railway follows a curve.

Les alvéoles de la structure alvéolaire 14 sont avantageusement de forme régulière. Une forme régulière ou pavage permet un comportement plus homogène de la voie ferrée 10, le pavage étant répété à intervalles constants dans la direction longitudinale des rails 12 et/ou dans la direction parallèle aux traverses 11. Il est également possible de faire varier le pavage pour permettre un amortissement plus précis dans les courbes ou au niveau de l’extrémité des traverses 11. En définissant une dimension caractéristique de chaque alvéole, il est par exemple possible d’avoir une dimension caractéristique des alvéoles plus faible au centre que sur les côtés de la voie ferrée 10 comme sur la figure 2. La dimension caractéristique d’une alvéole est par exemple la plus grande dimension existante dans un plan perpendiculaire aux parois 15.The cells of the honeycomb structure 14 are advantageously of regular shape. A regular shape or paving allows a more homogeneous behavior of the railway 10, the paving being repeated at regular intervals in the longitudinal direction of the rails 12 and / or in the direction parallel to the crosspieces 11. It is also possible to vary the paving to allow a more precise damping in the curves or at the end of the sleepers 11. By defining a characteristic dimension of each cell, it is for example possible to have a smaller characteristic dimension of the cells in the center than on the sides of the railway 10 as in Figure 2. The characteristic dimension of a cell is for example the largest dimension existing in a plane perpendicular to the walls 15.

Les alvéoles de la structure alvéolaire 14 sont par exemple hexagonales dans un plan perpendiculaire aux parois, comme présenté figure 3. La forme hexagonale des alvéoles permet une imbrication des alvéoles formant une structure dite en nid d’abeille. La forme hexagonale permet une bonne répartition de l’amortissement et garantit une solidité d’ensemble des grains de ballast 13. Il est également possible d’avoir une autre structure géométrique régulière comme par exemple toute structure polygonale. Une structure alvéolaire à base d’alvéoles carrées ou triangulaires peut également convenir pour imbriquer les alvéoles sans vide entre elles. Alternativement, il est possible de prévoir une structure alvéolaire où les alvéoles ont une forme circulaire, comme sur la figure 4, afin d’améliorer le caractère isotrope de l’amortissement.The cells of the honeycomb structure 14 are, for example, hexagonal in a plane perpendicular to the walls, as shown in FIG. 3. The hexagonal shape of the cells makes it possible to imbricate the cells forming a so-called honeycomb structure. The hexagonal shape allows a good distribution of the damping and guarantees overall strength of the ballast grains 13. It is also possible to have another regular geometric structure such as for example any polygonal structure. A honeycomb structure based on square or triangular cells may also be suitable for interleaving the cavities without vacuum between them. Alternatively, it is possible to provide a honeycomb structure where the cells have a circular shape, as in Figure 4, to improve the isotropic nature of the damping.

La structure alvéolaire 14 est par exemple ouverte au moins en partie supérieure. Cela permet un remplissage aisé des grains de ballast 13 dans la structure alvéolaire 14. La traverse 11 n’est pas nécessairement en contact avec la structure alvéolaire 14.The cellular structure 14 is for example open at least in the upper part. This allows an easy filling of the grains of ballast 13 in the honeycomb structure 14. The cross member 11 is not necessarily in contact with the honeycomb structure 14.

Un film géotextile 16 peut-être disposé sous la structure alvéolaire 14. Il permet d’une part de drainer tout liquide hors de la structure et d’autre part de bloquer la pousse de toute végétation au travers du ballast. Le film géotextile 16 peut être directement fixé à la structure alvéolaire 14 pour en faciliter la pose de l’ensemble.A geotextile film 16 may be disposed under the honeycomb structure 14. It allows on the one hand to drain any liquid out of the structure and on the other hand to block the growth of any vegetation through the ballast. The geotextile film 16 may be directly attached to the honeycomb structure 14 to facilitate installation of the assembly.

La hauteur de la structure alvéolaire 14 peut varier suivant la direction parallèle aux traverses 11. La structure alvéolaire 14 peut s’étendre sur une hauteur moins élevée au centre que sur les côtés de la voie ferrée 10, la partie de hauteur moins élevée étant destinée à recevoir les traverses 11. Cela permet aux traverses 11 d’être mieux maintenues et augmente ainsi l’amortissement global de la voie ferrée 10.The height of the honeycomb structure 14 may vary in the direction parallel to the crosspieces 11. The honeycomb structure 14 may extend over a lower height in the center than on the sides of the track 10, the lower part of height being intended to receive the sleepers 11. This allows the sleepers 11 to be better maintained and thus increases the overall damping of the railway 10.

La structure alvéolaire 14 peut être réalisée en plusieurs parties 30, chacune ayant une hauteur constante, comme sur la figure 5. Cela permet de faciliter la pose de la structure. Chaque partie peut être stockée sous forme de rouleau pour permettre un transport plus simple de la structure alvéolaire 14. Le montage pourra alors par exemple s’effectuer en déroulant chaque morceau de la structure alvéolaire 14.The cellular structure 14 may be made of several parts 30, each having a constant height, as in Figure 5. This facilitates the installation of the structure. Each part can be stored in the form of a roll to allow easier transport of the honeycomb structure 14. The assembly can then for example be performed by unwinding each piece of the honeycomb structure 14.

Une première partie 30 pourra par exemple s’étendre sensiblement sur toute la largeur de la voie ferrée 10. D’autres parties 31a et 31b sont par exemple posées au dessus de la partie 30 de part et d’autre des traverses 11.A first portion 30 may for example extend substantially over the entire width of the railway 10. Other parts 31a and 31b are for example placed above the portion 30 on either side of the cross members 11.

Les parties 31a ou 31b peuvent par exemple s’étendre uniquement à l’extérieur des traverses 11 et parallèlement aux rails 12. Des parties 32 peuvent aussi s’intercaler entre les traverses 11 pour permettre un meilleur maintien des grains de ballast 13, comme représenté sur la figure 6.The portions 31a or 31b may for example extend only outside the sleepers 11 and parallel to the rails 12. Parts 32 may also be inserted between the crosspieces 11 to allow better maintenance of the ballast grains 13, as shown in Figure 6.

La structure alvéolaire 14 peut être composée de plusieurs parties superposées entre elles. Cela permet de faciliter la pose de la structure et cela répartit l’amortissement de la voie ferrée 10 entre les différentes parties de la structure.The honeycomb structure 14 may be composed of several parts superimposed between them. This facilitates the laying of the structure and distributes the damping of the railway 10 between the different parts of the structure.

Le matériau constituant la structure alvéolaire 14 peut être rigide ou flexible selon l’amortissement désiré. Un plastique offre par exemple un amortissement plus faible qu’un métal mais garantit une meilleure dissipation de l’énergie due aux vibrations de la voie ferrée lors du passage d’un train. La dissipation de l’énergie se fait entre les grains de ballast 13.The material constituting the honeycomb structure 14 may be rigid or flexible depending on the desired damping. For example, a plastic offers a lower damping than a metal but guarantees a better dissipation of the energy due to the vibrations of the railway during the passage of a train. The dissipation of the energy is between the grains of ballast 13.

Claims

1. Rail tie holding device (11) comprising ballast grains (13) intended to be placed on the ground, and a structure (14) having a plurality of cells, the ballast grains (13) taking place in each of the cells of the structure (14).

Rail tie retainer (11) according to claim 1, wherein the cells are bounded by vertically extending walls (15).

Rail tie holding device (11) according to one of the preceding claims, wherein the cells have a section of regular shape.

Rail tie retainer (11) according to claim 3, wherein the cells have a hexagonal shaped section.

Rail tie holding device according to one of the preceding claims, wherein the honeycomb structure (14) is open at least in the upper part.

Rail tie holding device (11) according to one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a film (16) of the geotextile type disposed under the honeycomb structure (14).

Railway tie holding device (11) according to one of the preceding claims, wherein the height of the cellular structure (14) varies laterally, the honeycomb structure (14) extending over a lower height in the central portion. in the lateral part, the portion of lower height being intended to receive the sleepers (11).

Rail tie retainer (11) according to claim 7, wherein the honeycomb structure (14) is made of several parts (30, 31a, 31b), each having a constant height.

9. A rail sleepers holding device (11) according to claim 8, wherein the honeycomb structure (14) is composed of several parts (30, 31a, 31b) superimposed between them.

10. Track (10) comprising a holding device according to one of the preceding claims, sleepers (11) partially embedded in the ballast grains (13) and rails (12) attached to the sleepers (11).