FR3045078A1 - INSULATION JOINT OF RAIL - Google Patents
INSULATION JOINT OF RAIL Download PDFInfo
- Publication number
- FR3045078A1 FR3045078A1 FR1562159A FR1562159A FR3045078A1 FR 3045078 A1 FR3045078 A1 FR 3045078A1 FR 1562159 A FR1562159 A FR 1562159A FR 1562159 A FR1562159 A FR 1562159A FR 3045078 A1 FR3045078 A1 FR 3045078A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- insulating
- rail
- ceramic
- joint
- graded
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 79
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 11
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 8
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 claims 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B11/00—Rail joints
- E01B11/54—Electrically-insulating rail joints
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B2205/00—Electrical insulation of railway track parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
L'invention concerne un joint (1) isolant de rail destiné à être agencé entre deux rails (2) consécutifs qui s'étendent le long d'une direction longitudinale comprenant une partie isolante (3), caractérisé en ce que la partie isolante (3) comprend : -au moins une portion, dite portion centrale (4), en un matériau composite à matrice métallique et à renforts en céramique et -au moins deux couches (5) en céramique prenant en sandwich chaque portion centrale (4).The invention relates to an insulating rail joint (1) intended to be arranged between two consecutive rails (2) which extend along a longitudinal direction comprising an insulating part (3), characterized in that the insulating part ( 3) comprises: at least one portion, said central portion (4), of a metal matrix and ceramic reinforcing composite material and at least two ceramic layers (5) sandwiching each central portion (4).
Description
Joint isolant de rail 1. Domaine technique de l'invention L'invention concerne un joint isolant de rail. L’invention concerne également une voie ferrée comprenant un tel joint isolant de rail. 2. Arrière-plan technologiqueFIELD OF THE INVENTION The invention relates to an insulating rail joint. The invention also relates to a railway comprising such an insulating rail joint. 2. Technological background
De nombreuses voies du Réseau Ferré National (RFN) français sont divisées en portions équipées d’un système de découpage électrique. Chaque portion de la voie ferrée comporte un circuit électrique, dit circuit de voie, mettant en œuvre un courant électrique de fréquence donnée circulant dans la voie ferrée, c'est-à-dire dans les files de rails composant la voie ferrée. Ce signal électrique est utilisé notamment pour détecter la présence ou non d'un train dans la portion de voie et pour déceler des ruptures au niveau des rails composant cette portion. Ce signal électrique permet également le déclenchement de signaux nécessaires à la sécurité du trafic.Many routes of the French National Rail Network (RFN) are divided into portions equipped with an electric cutting system. Each portion of the railway comprises an electrical circuit, said track circuit, implementing an electric current of given frequency flowing in the railway, that is to say in the rails of the track rail. This electrical signal is used in particular to detect the presence or absence of a train in the portion of the track and to detect breaks in the rails of this portion. This electrical signal also allows the triggering of signals necessary for the safety of the traffic.
Pour empêcher les interférences venant des portions de voie adjacentes et pouvant fausser la mesure et la surveillance d'une grandeur électrique, chaque portion de voie est isolée électriquement des portions de voies adjacentes par des joints isolants, dits joints isolants de rail.To prevent interference from adjacent track portions and may distort the measurement and monitoring of an electrical magnitude, each track portion is electrically insulated from adjacent track portions by insulating joints, said insulating rail joints.
La configuration de ces joints varie selon le type de voie ferrée. Sur les voies ferrées classiques, chaque joint isolant de rail est réalisé en coupant physiquement une file de rails et en comblant la partie découpée par une partie isolante insérée entre les deux abouts de rail. Plus précisément, un joint isolant de rail est disposé dans chaque file de rail, à chaque extrémité d’une portion de voie ferrée.The configuration of these seals varies according to the type of railway. On conventional railroad tracks, each rail insulating joint is made by physically cutting a line of rails and filling the cut portion with an insulating portion inserted between the two rail ends. Specifically, an insulating rail joint is disposed in each rail line at each end of a railroad portion.
Les joints isolants de rail utilisés actuellement au niveau des lignes classiques sont constitués d’une partie isolante à base de polymère. L’ensemble est maintenu rigide par un assemblage éclissé isolé électriquement du rail par des intercalaires et des canons isolants.The insulating rail joints currently used at the level of conventional lines consist of an insulating part based on polymer. The assembly is held rigid by a splined assembly electrically insulated from the rail by spacers and insulating guns.
Cependant, les joints isolants actuels présentent des inconvénients majeurs. D'une part, le joint de rail peut, au fil de son utilisation, perdre ses propriétés isolantes ce qui entraîne un court-circuit dans le circuit de voie. La perte des propriétés isolantes du joint de rail intervient typiquement lorsque deux abouts de rails de part et d’autre d’un joint de rail fluent et viennent se toucher en recouvrant la partie isolante en polymère. On parle alors de matage des abouts de rails. La perte des propriétés isolantes peut également intervenir lorsque des paillettes i.e. des débris métalliques viennent recouvrir le joint isolant. D’autre part, les joints isolants de rail doivent supporter une charge de 10 à 11,5 tonnes par roue statique. A cause de la différence notable des propriétés mécaniques des polymères de la partie isolante et des aciers à rails, des efforts dynamiques très importants sont générés lors des passages des trains sur les joints isolants de rail. Ceci crée des forces d’impact qui accélèrent l’endommagement de ces joints isolants de rail.However, current insulating joints have major disadvantages. On the one hand, the rail joint may, during its use, lose its insulating properties which causes a short circuit in the track circuit. The loss of insulating properties of the rail joint typically occurs when two ends of rails on either side of a rail joint fluent and come to touch by covering the insulating polymer part. We are talking about matting rails abouts. The loss of insulating properties can also occur when flakes i.e. metal debris come to cover the insulating joint. On the other hand, the insulating rail joints must withstand a load of 10 to 11.5 tons per static wheel. Because of the significant difference in the mechanical properties of the polymers of the insulating part and the rail steels, very high dynamic forces are generated during the passage of the trains on the insulating rail joints. This creates impact forces that accelerate the damage of these insulating rail joints.
Par ailleurs, de par l’architecture actuelle des joints isolants de rail, une chute de dureté conséquente et abrupte est notée au niveau de la partie isolante, ce qui est préjudiciable à la tenue mécanique du joint.Furthermore, because of the current architecture of the insulating rail joints, a consequent and abrupt hardness drop is noted at the insulating part, which is detrimental to the mechanical strength of the seal.
Pour l’ensemble de ces raisons, les joints isolants de rail font partie des installations sensibles puisque leur défaillance peut être à l’origine d’incidents responsables d’une irrégularité du trafic, de retards conséquents, mais aussi de dommages économiques notables qui comprennent les coûts liés aux retards des trains et ceux liés à la maintenance des voies. 3. Objectifs de l'invention L'invention vise à pallier au moins certains des inconvénients connus des joints isolants de rail.For all these reasons, rail insulating joints are part of sensitive installations since their failure can be the cause of incidents responsible for traffic irregularity, consequent delays, but also significant economic damages which include costs related to train delays and those related to track maintenance. OBJECTIVES OF THE INVENTION The invention aims to overcome at least some of the known drawbacks of insulating rail joints.
En particulier, l'invention vise à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un joint isolant de rail avec une durée de vie et une fiabilité améliorées. L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un des modes de réalisation de l’invention, un joint isolant de rail permettant de limiter le phénomène de discontinuité mécanique des lignes des rails. L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un joint isolant de rail permettant d’éviter le matage des abouts de rails. L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un joint isolant de rail permettant de minimiser les coûts de maintenance. 4. Exposé de l'inventionIn particular, the invention aims to provide, in at least one embodiment of the invention, an insulating rail joint with improved life and reliability. The invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, an insulating rail joint to limit the phenomenon of mechanical discontinuity of the rail lines. The invention also aims to provide, in at least one embodiment, an insulating rail seal to prevent the matting of the rail ends. The invention also aims to provide, in at least one embodiment of the invention, an insulating rail joint to minimize maintenance costs. 4. Presentation of the invention
Pour ce faire, l'invention concerne un joint isolant de rail destiné à être agencé entre deux rails consécutifs qui s’étendent le long d’une direction longitudinale comprenant une partie isolante, la partie isolante comprenant : -au moins une portion, dite portion centrale, en un matériau composite à matrice métallique et à renforts en céramique et -au moins deux couches en céramique prenant en sandwich chaque portion centrale.To do this, the invention relates to an insulating rail seal intended to be arranged between two consecutive rails which extend along a longitudinal direction comprising an insulating part, the insulating part comprising: at least one portion, said portion core, a composite material with a metal matrix and ceramic reinforcements and at least two ceramic layers sandwiching each central portion.
Par « pris en sandwich », on entend dans le contexte de l’invention pris en sandwich selon la direction longitudinale du rail.By "sandwiched" is meant in the context of the invention sandwiched in the longitudinal direction of the rail.
Par « isolant », on entend dans le contexte de l’invention isolant électriquement. De même, lorsqu’il est fait référence à « l’isolation », il s’agit d’isolation électrique.By "insulator" is meant in the context of the electrically insulating invention. Similarly, when reference is made to "insulation", it is electrical insulation.
Les couches en céramique assurent le caractère d’isolant électrique de la partie isolante du joint isolant de rail. Un composite à matrice métallique assure une résistance mécanique bien supérieure à celle des composites à matrice organique. De plus, la portion centrale étant en matériau composite à matrice métallique, elle possède des propriétés mécaniques, en particulier une dureté, proches de celles des rails.The ceramic layers provide the electrical insulation character of the insulating portion of the rail insulating joint. A metal matrix composite provides much higher mechanical strength than organic matrix composites. In addition, the central portion being made of metal matrix composite material, it has mechanical properties, particularly a hardness, close to those of the rails.
Selon un mode de réalisation préféré, le joint isolant peut comprendre deux couches en céramique prenant en sandwich une portion centrale. Selon un autre mode de réalisation, le joint isolant peut comprendre au moins deux couches en céramique de sorte que deux couches en céramique prennent en sandwich chaque portion centrale.According to a preferred embodiment, the insulating joint may comprise two ceramic layers sandwiching a central portion. According to another embodiment, the insulating joint may comprise at least two ceramic layers so that two ceramic layers sandwich each central portion.
De préférence, le joint isolant de rail comprend deux couches en céramique prenant en sandwich chaque portion centrale.Preferably, the rail insulating joint comprises two ceramic layers sandwiching each central portion.
De préférence, le joint isolant de rail comprend une unique portion centrale.Preferably, the rail insulating joint comprises a single central portion.
Selon un mode de réalisation préféré, le joint isolant de rail comprend deux parties, dites parties gradées, prenant en sandwich la partie isolante, les dites parties gradées étant en un matériau composite à matrice métallique et à renforts en céramique et dont la fraction volumique en céramique diminue depuis la zone proximale de la partie isolante jusqu’à la zone distale de la partie isolante. Les parties gradées sont destinées à être reliées au rail. Les parties gradées sont à matrice métallique. Elles possèdent donc des propriétés mécaniques, en particulier une dureté, proches de celles de l’acier à rail. Leur résistivité électrique est également gradée et augmente à proximité de la partie isolante. Du fait de la diminution de la fraction en céramique de la partie gradée depuis la zone proche de la partie isolante jusqu’à la zone proche des rails, la partie gradée permet une évolution progressive des propriétés tant mécaniques qu’électriques du joint isolant jusqu’à arriver à un matériau proche voire identique à celui des rails au niveau de la zone où la partie gradée est destinée à être assemblée au rail.According to a preferred embodiment, the rail insulating gasket comprises two parts, called graded portions, sandwiching the insulating part, said graded portions being made of a metal matrix composite material and with ceramic reinforcements and whose volume fraction of ceramic decreases from the proximal zone of the insulating part to the distal zone of the insulating part. The graded parts are intended to be connected to the rail. The graduated parts are metal matrix. They therefore have mechanical properties, particularly a hardness, close to those of the steel rail. Their electrical resistivity is also graded and increases near the insulating part. Due to the reduction of the ceramic fraction of the part graded from the zone near the insulating part to the area close to the rails, the graded part allows a progressive evolution of the mechanical and electrical properties of the insulating joint up to to arrive at a material close to or identical to that of the rails at the area where the graded portion is intended to be assembled to the rail.
La matrice métallique de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées peut être en acier ou en fer. De préférence, la matrice métallique de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées est dans le même métal que les rails entre lesquels le joint isolant de rail est destiné à être agencé. Cette similitude de matière permet d’améliorer la continuité de propriétés mécaniques entre le joint isolant et les rails. De préférence, la matrice métallique est en acier.The metal matrix of said central portion and / or said graded portions may be steel or iron. Preferably, the metal matrix of said central portion and / or said graded portions is in the same metal as the rails between which the rail insulating joint is intended to be arranged. This similarity of material makes it possible to improve the continuity of mechanical properties between the insulating joint and the rails. Preferably, the metal matrix is steel.
Les renforts de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées peuvent être en céramique de type oxyde, de type non oxyde ou un mélange des deux. De préférence, les renforts de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées sont en céramique de type oxyde. La céramique des renforts de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées peut, par exemple, être choisie dans le groupe constitué d’oxyde d’aluminium, d’oxyde de zirconium, d’oxyde de magnésium et des mélanges de ceux-ci. Plus préférablement, la céramique des renforts de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées est un oxyde de zirconium, encore plus préférablement un oxyde de zirconium stabilisé par l’oxyde d’yttrium. L’oxyde de zirconium ou la zircone est préféré car il est la céramique qui possède le coefficient d’expansion thermique le plus proche de celui des rails. L’oxyde d’yttrium est utilisé pour stabiliser l’oxyde zirconium. De préférence, les renforts de ladite portion centrale et/ou desdites parties gradées sont sous forme de particules.Reinforcements of said central portion and / or said graded portions may be oxide type ceramic, non-oxide type or a mixture of both. Preferably, the reinforcements of said central portion and / or said graded portions are ceramic oxide type. The ceramic reinforcements of said central portion and / or said graded portions may, for example, be selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide and mixtures thereof . More preferably, the ceramic reinforcements of said central portion and / or said graded portions is a zirconium oxide, more preferably zirconium oxide stabilized with yttrium oxide. Zirconium oxide or zirconia is preferred because it is the ceramic which has the coefficient of thermal expansion closest to that of the rails. Yttrium oxide is used to stabilize zirconium oxide. Preferably, the reinforcements of said central portion and / or of said graded portions are in the form of particles.
La fraction volumique en céramique du matériau composite de la portion centrale est comprise entre 35% et 45%. De préférence, la fraction volumique en céramique du matériau composite de la portion centrale est de 40%.The ceramic volume fraction of the composite material of the central portion is between 35% and 45%. Preferably, the ceramic volume fraction of the composite material of the central portion is 40%.
Selon un mode de réalisation préféré, les renforts en céramique de ladite portion centrale et desdites parties gradées sont de même nature afin d’assurer une évolution progressive des propriétés mécaniques des parties gradées à la portion centrale.According to a preferred embodiment, the ceramic reinforcements of said central portion and said graded portions are of the same nature in order to ensure a gradual evolution of the mechanical properties of the portions graded at the central portion.
De même, selon un mode de réalisation préféré, les couches en céramique de la partie isolante peuvent être en céramique de type oxyde, de type non oxyde ou un mélange des deux. De préférence, chaque couche en céramique de la partie isolante est en céramique de type oxyde. De préférence, elle est choisie dans le groupe constitué d’oxyde d’aluminium, d’oxyde de zirconium, d’oxyde de magnésium et des mélanges de ceux-ci, plus préférablement de l’oxyde de zirconium, encore plus préférablement un oxyde de zirconium stabilisé par l’oxyde d’yttrium. Selon un mode de réalisation préféré, la céramique de chaque couche en céramique de la partie isolante est la même céramique que celle de la portion centrale et/ou desdites parties gradées.Likewise, according to a preferred embodiment, the ceramic layers of the insulating portion may be oxide type ceramic, non-oxide type or a mixture of both. Preferably, each ceramic layer of the insulating portion is ceramic oxide type. Preferably, it is selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide and mixtures thereof, more preferably zirconium oxide, more preferably an oxide of zirconium stabilized with yttrium oxide. According to a preferred embodiment, the ceramic of each ceramic layer of the insulating part is the same ceramic as that of the central portion and / or said graded portions.
Un plan, dit plan transversal, est un plan qui est perpendiculaire à la direction longitudinale des rails.A plane, called the transverse plane, is a plane that is perpendicular to the longitudinal direction of the rails.
Le plan, dit plan horizontal, est le plan sur lequel est posé le rail.The plane, called the horizontal plane, is the plane on which the rail is laid.
La direction, dite direction verticale, est la direction qui est perpendiculaire au plan horizontal.The direction, called vertical direction, is the direction that is perpendicular to the horizontal plane.
La direction, dite direction horizontale, est la direction qui est perpendiculaire à la direction longitudinale et à la direction verticale.The direction, called horizontal direction, is the direction which is perpendicular to the longitudinal direction and the vertical direction.
Selon un mode de réalisation, au moins une couche en céramique s’étend dans un plan transversal perpendiculaire à la direction longitudinale une fois le joint isolant de rail agencé entre les rails consécutifs. De préférence, chaque couche en céramique s’étend dans un plan transversal, une fois le joint isolant de rail inséré entre les rails consécutifs.According to one embodiment, at least one ceramic layer extends in a transverse plane perpendicular to the longitudinal direction once the insulating rail seal is arranged between the consecutive rails. Preferably, each ceramic layer extends in a transverse plane, once the insulating rail seal inserted between the consecutive rails.
Selon un autre mode de réalisation, au moins une couche en céramique s’étend dans un plan principal qui est incliné d’un angle prédéterminé par rapport à un plan, dit plan transversal, une fois le joint isolant de rail agencé entre les rails consécutifs. Le plan principal d’au moins une couche en céramique peut donc être pivoté d’un angle prédéterminé par rapport à la direction verticale et/ou par rapport à la direction horizontale. Ce mode de réalisation permet d’améliorer les propriétés mécaniques des joints isolants de rail selon l’invention. Chaque couche en céramique peut s’étendre dans un plan principal qui est incliné d’un angle prédéterminé par rapport à un plan transversal. L’angle prédéterminé peut être un angle positif ou négatif. Les plans principaux des couches en céramique prenant en sandwich une même portion centrale peuvent être inclinés selon un même angle prédéterminé. Les plans principaux des couches prenant en sandwich une même portion centrale peuvent également être inclinés selon des angles prédéterminés différents, de préférence des angles prédéterminés opposés. Selon une variante de ce mode de réalisation, le plan principal d’au moins une couche en céramique est pivoté d’un angle prédéterminé par rapport à la direction verticale. Selon une autre variante, le plan principal d’au moins une couche en céramique est pivoté par rapport à la direction horizontale.According to another embodiment, at least one ceramic layer extends in a main plane which is inclined at a predetermined angle with respect to a plane, called the transverse plane, once the insulating rail seal is arranged between the consecutive rails. . The main plane of at least one ceramic layer can therefore be rotated by a predetermined angle with respect to the vertical direction and / or relative to the horizontal direction. This embodiment makes it possible to improve the mechanical properties of the rail insulating joints according to the invention. Each ceramic layer may extend in a main plane that is inclined at a predetermined angle to a transverse plane. The predetermined angle may be a positive or negative angle. The main planes of the ceramic layers sandwiching the same central portion may be inclined at the same predetermined angle. The main planes of the layers sandwiching a same central portion may also be inclined at different predetermined angles, preferably opposite predetermined angles. According to a variant of this embodiment, the main plane of at least one ceramic layer is pivoted by a predetermined angle with respect to the vertical direction. According to another variant, the main plane of at least one ceramic layer is rotated relative to the horizontal direction.
Selon un mode de réalisation préféré, les couches en céramique de la partie isolante sont très fines. De préférence, leur épaisseur est inférieure ou égale à 1mm. La finesse des couches en céramique permet que leur faible ténacité ne remette pas en cause la durée de vie du joint isolant de rail.According to a preferred embodiment, the ceramic layers of the insulating part are very thin. Preferably, their thickness is less than or equal to 1 mm. The thinness of the ceramic layers allows their low toughness does not question the life of the insulating rail joint.
Selon un mode de réalisation préféré, la fraction volumique en céramique de chaque partie gradée diminue depuis la zone proximale de la partie isolante jusqu’à la zone distale de la partie isolante. La diminution de la fraction volumique en céramique des parties gradées depuis la zone proximale de la partie isolante jusqu’à la zone distale de la partie isolante peut être continue ou graduelle. Selon un mode de réalisation, la diminution est graduelle. Dans le cas d’une diminution graduelle, chaque partie gradée peut être constituée de plusieurs sous-parties, chaque sous-partie contenant une fraction volumique de renforts en céramique définie. Ce mode de réalisation est plus facile à réaliser qu’une diminution de la fraction volumique continue. L’épaisseur de chacune des sous-parties, leurs nombres et la fraction volumique des renforts en céramique dans chaque sous-partie peuvent varier. Selon un mode de réalisation préféré, la fraction volumique en céramique de chaque partie gradée au niveau de la zone proximale de la partie isolante est égale à la fraction volumique en céramique de la portion centrale de ladite partie isolante afin d’assurer une continuité de résistance mécanique entre ces deux parties.According to a preferred embodiment, the ceramic volume fraction of each graded portion decreases from the proximal zone of the insulating portion to the distal zone of the insulating portion. The decrease in the ceramic volume fraction of the portions graduated from the proximal zone of the insulating portion to the distal zone of the insulating portion may be continuous or gradual. According to one embodiment, the decrease is gradual. In the case of a gradual decrease, each graded portion may consist of several subparts, each subpart containing a defined volume fraction of ceramic reinforcements. This embodiment is easier to achieve than a decrease in the continuous volume fraction. The thickness of each of the subparts, their numbers, and the volume fraction of the ceramic reinforcements in each subpart may vary. According to a preferred embodiment, the ceramic volume fraction of each part graded at the level of the proximal zone of the insulating part is equal to the ceramic volume fraction of the central portion of said insulating part in order to ensure continuity of resistance. between these two parts.
De même, selon un mode de réalisation préféré, la fraction volumique en céramique de chaque partie gradée au niveau de la zone distale de la partie isolante est nulle, afin d’assurer une continuité des propriétés mécaniques entre les rails et chaque partie gradée et pour ne pas affecter la micro structure de la partie isolante et de la partie gradée proximale à la partie isolante lors des étapes ultérieures d’assemblage du joint isolant à l’acier à rail.Similarly, according to a preferred embodiment, the ceramic volume fraction of each portion graded at the distal zone of the insulating portion is zero, to ensure continuity of mechanical properties between the rails and each graded portion and for not affecting the micro structure of the insulating portion and the portion proximal to the insulating portion during subsequent steps of assembling the insulating joint to the steel rail.
De préférence, la fraction volumique en céramique de chaque partie gradée est comprise entre 35% et 45% au niveau de la zone proximale de la partie isolante et diminue jusqu’à devenir nulle au niveau de la zone distale de la partie isolante.Preferably, the ceramic volume fraction of each graded portion is between 35% and 45% at the proximal zone of the insulating portion and decreases to become zero at the distal zone of the insulating portion.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite portion centrale est reliée par une brasure à chacune des deux couches en céramique qui la prennent en sandwich. Ce type de liaison permet d’éviter l’utilisation de pièces additionnelles pour l’assemblage. De préférence, la brasure est un composite architecturé.According to a preferred embodiment, said central portion is connected by a solder to each of the two ceramic layers which sandwich it. This type of connection avoids the use of additional parts for assembly. Preferably, the solder is an architectural composite.
De même, selon un mode de réalisation préféré, la partie isolante est reliée par une brasure à chacune desdites parties gradées. De préférence, la brasure est également un composite architecturé. L’invention concerne également une file de rails comprenant au moins deux rails et au moins un joint isolant de rail selon l’invention, chaque joint isolant de rail étant pris en sandwich entre deux rails.Similarly, according to a preferred embodiment, the insulating portion is connected by a solder to each of said graded portions. Preferably, the solder is also an architectural composite. The invention also relates to a line of rails comprising at least two rails and at least one rail insulating joint according to the invention, each rail insulating joint being sandwiched between two rails.
Selon un mode de réalisation préféré, chaque joint isolant est relié à un rail, et plus précisément à un about de rail, par soudage. Selon ce mode de réalisation, il n’est pas nécessaire d’utiliser des éclisses pour joindre les joints de rails aux rails. L’invention concerne, également, une voie ferrée comprenant deux files de rails, chaque file de rail comprenant au moins un joint isolant de rail selon l’invention pris en sandwich entre deux rails consécutifs.According to a preferred embodiment, each insulating joint is connected to a rail, and more precisely to a rail end, by welding. According to this embodiment, it is not necessary to use splints to join the rail joints to the rails. The invention also relates to a railroad track comprising two rows of rails, each rail line comprising at least one rail insulating joint according to the invention sandwiched between two consecutive rails.
Selon un mode de réalisation préféré, la voie ferrée comprend au moins un couple de joints de rail, chaque couple étant disposé l’un en regard de l’autre sur lesdites deux files de rails. L’invention concerne également un procédé (incluant en fait un ensemble de procédés) de fabrication d’un joint isolant de rail comprenant les étapes de : -assemblage d’au moins une portion, dite portion centrale, en un matériau composite à matrice métallique et à renfort en céramique avec au moins deux couches en céramique, les au moins deux couches en céramique prenant en sandwich chaque portion centrale, de manière à former une partie isolante, -assemblage de la partie isolante avec deux parties, dites parties gradées, prenant en sandwich la partie isolante, lesdites parties gradées étant en un matériau composite à matrice métallique et à renfort en céramique et dont la fraction volumique en céramique diminue depuis la zone proximale de la partie isolante jusqu’à la zone distale de la partie isolante. L’étape d’assemblage de la portion centrale avec les couches en céramique peut être réalisée par brasage. L’étape d’assemblage de la partie isolante avec les deux parties gradées peut être réalisée par brasage. L’invention concerne également un procédé d’assemblage d’un joint de rail et d’un rail comprenant l’étape de soudage d’un joint isolant de rail selon l’invention à un about du rail.According to a preferred embodiment, the railway comprises at least one pair of rail joints, each pair being arranged facing each other on said two rows of rails. The invention also relates to a method (including in fact a set of methods) for manufacturing an insulating rail seal comprising the steps of: assembling at least one portion, said central portion, of a metal matrix composite material and ceramic reinforcement with at least two ceramic layers, the at least two ceramic layers sandwiching each central portion, so as to form an insulating portion, -assembling the insulating portion with two portions, said graded portions, taking sandwiching the insulating portion, said graded portions being made of a metal matrix composite material and ceramic reinforcement and whose ceramic volume fraction decreases from the proximal zone of the insulating portion to the distal zone of the insulating portion. The assembly step of the central portion with the ceramic layers can be performed by soldering. The assembly step of the insulating part with the two graded parts can be performed by soldering. The invention also relates to a method of assembling a rail joint and a rail comprising the step of welding an insulating rail joint according to the invention to an end of the rail.
Selon un mode de réalisation préféré, l’étape de soudage est une étape de soudage par aluminothermie. 5. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : -la figure 1 est une vue schématique de dessus d’un joint isolant de rail selon un mode de réalisation de l'invention agencé entre deux rails consécutifs, -la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une voie ferrée selon un mode de réalisation de l’invention. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'inventionAccording to a preferred embodiment, the welding step is an aluminothermic welding step. 5. List of Figures Other objects, features and advantages of the invention will appear on reading the following description given solely by way of non-limiting example and which refers to the appended figures in which: FIG. 1 is a schematic view of above an insulating rail joint according to an embodiment of the invention arranged between two consecutive rails, FIG. 2 is a schematic perspective view of a railway track according to one embodiment of the invention. 6. Detailed description of an embodiment of the invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté.Figures, scales and proportions are not strictly adhered to for the purpose of illustration and clarity.
La figure 1 représente un joint 1 isolant de rail agencé entre deux rails 2 consécutifs. Les deux rails s’étendent selon une direction longitudinale.Figure 1 shows a rail insulating joint 1 arranged between two consecutive rails 2. The two rails extend in a longitudinal direction.
Le joint 1 isolant de rail comprend une partie isolante 3 prise en sandwich entre deux parties gradées 7 selon la direction longitudinale. La partie isolante 3 et les parties gradées 7 sont reliées par une brasure 6.The insulating rail joint 1 comprises an insulating portion 3 sandwiched between two portions 7 in the longitudinal direction. The insulating part 3 and the graded parts 7 are connected by a solder 6.
La partie isolante 3 comprend une portion centrale 4 reliée par une brasure à deux couches 5 en céramique qui la prennent en sandwich selon la direction longitudinale.The insulating part 3 comprises a central portion 4 connected by a two-layer ceramic solder 5 which sandwich it in the longitudinal direction.
La portion centrale 4 est située au centre de la partie isolante 3. Elle est également située au centre du joint 1 isolant de rail.The central portion 4 is located in the center of the insulating portion 3. It is also located in the center of the insulating joint 1 rail.
La portion centrale 4 est en matériau composite à matrice métallique et à renforts en céramique. La matrice métallique est de l’acier. Les renforts en céramique sont constitués de particules d’oxyde de zirconium stabilisé par de l’oxyde d’yttrium. La fraction volumique en céramique de la portion centrale 4 est de 40%.The central portion 4 is made of composite material with a metal matrix and ceramic reinforcements. The metal matrix is steel. The ceramic reinforcements consist of zirconium oxide particles stabilized with yttrium oxide. The ceramic volume fraction of the central portion 4 is 40%.
Les couches 5 en céramique sont également en oxyde de zirconium stabilisé par de l’oxyde d’yttrium.The ceramic layers are also zirconium oxide stabilized with yttrium oxide.
Les couches 5 en céramique de la partie isolante 3 sont reliées aux parties gradées 7. La liaison des couches en céramique aux parties gradées 7 est réalisée par une brasure 6.The ceramic layers 5 of the insulating part 3 are connected to the graded portions 7. The ceramic layers are bonded to the graded portions 7 by a solder 6.
Les parties gradées 7 qui encadrent la partie isolante 3 sont de mêmes dimensions.The graded portions 7 which frame the insulating part 3 are of the same dimensions.
Les parties gradées 7 sont en matériau composite à matrice métallique et à renforts 8 en céramique. La matrice métallique est de l’acier. Les renforts 8 en céramique sont constitués de particules d’oxyde de zirconium stabilisé par de l’oxyde d’yttrium.The graded portions 7 are made of metal matrix composite material and ceramic reinforcements 8. The metal matrix is steel. The ceramic reinforcements 8 consist of particles of zirconium oxide stabilized with yttrium oxide.
La fraction volumique en céramique de chaque partie gradée est de 40% au niveau de la zone proximale de la partie isolante 3. Cette fraction volumique diminue progressivement de cette zone proximale à la zone distale de la partie isolante 3 jusqu’à devenir nulle au niveau de la zone distale de la partie isolante 3. La fraction volumique en céramique au niveau de la zone des parties gradées 7 en contact avec les abouts des rails 2 est donc nulle.The ceramic volume fraction of each graded portion is 40% at the proximal zone of the insulating portion 3. This volume fraction decreases progressively from this zone proximal to the distal zone of the insulating portion 3 until it becomes zero at the the distal zone of the insulating portion 3. The ceramic volume fraction at the region of the graded portions 7 in contact with the ends of the rails 2 is zero.
Chaque partie gradée 7 est reliée à un rail 2 par soudage.Each graded portion 7 is connected to a rail 2 by welding.
La figure 2 représente une voie ferrée. La voie ferrée comprend deux files 9 de rails. Chaque file 9 de rail comprend un joint 1 isolant de rail tel que décrit précédemment. Les joints 1 isolants de rail sont situés en regard l’un de l’autre.Figure 2 shows a railway. The railway comprises two rows 9 of rails. Each rail line 9 comprises a rail insulating joint 1 as described above. The insulating rail joints 1 are located opposite one another.
Claims (13)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1562159A FR3045078B1 (en) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | INSULATION JOINT OF RAIL |
| EP16201991.3A EP3178991B1 (en) | 2015-12-10 | 2016-12-02 | Insulating rail gasket |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1562159A FR3045078B1 (en) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | INSULATION JOINT OF RAIL |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3045078A1 true FR3045078A1 (en) | 2017-06-16 |
| FR3045078B1 FR3045078B1 (en) | 2017-12-29 |
Family
ID=55486811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1562159A Active FR3045078B1 (en) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | INSULATION JOINT OF RAIL |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3178991B1 (en) |
| FR (1) | FR3045078B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU205869U1 (en) * | 2019-09-16 | 2021-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Информационные технологии" (ООО "ИнфоТех") | MULTI-LAYER JOINT GASKET |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3727838A (en) * | 1971-07-26 | 1973-04-17 | Minnesota Mining & Mfg | Steel-ceramic railjoint endpost |
| RU91075U1 (en) * | 2009-11-12 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" | CONTACT ELEMENT FROM COMPOSITE METAL-CERAMIC MATERIAL |
| FR2997102A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-25 | Sncf | Electric insulation device for insulating portions of rail of railway track, has insulating profiles placed at end of jumper to insulate jumper with respect to adjacent portions of rail, where each profile has reduced thickness |
-
2015
- 2015-12-10 FR FR1562159A patent/FR3045078B1/en active Active
-
2016
- 2016-12-02 EP EP16201991.3A patent/EP3178991B1/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3727838A (en) * | 1971-07-26 | 1973-04-17 | Minnesota Mining & Mfg | Steel-ceramic railjoint endpost |
| RU91075U1 (en) * | 2009-11-12 | 2010-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" | CONTACT ELEMENT FROM COMPOSITE METAL-CERAMIC MATERIAL |
| FR2997102A1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-04-25 | Sncf | Electric insulation device for insulating portions of rail of railway track, has insulating profiles placed at end of jumper to insulate jumper with respect to adjacent portions of rail, where each profile has reduced thickness |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Week 201111, Derwent World Patents Index; AN 2011-B04011, XP002759843 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3045078B1 (en) | 2017-12-29 |
| EP3178991A1 (en) | 2017-06-14 |
| EP3178991B1 (en) | 2018-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3178991B1 (en) | Insulating rail gasket | |
| US20070272762A1 (en) | Insulated rail joint assembly | |
| FR2915458A1 (en) | Aircraft fuselage, has junction including external ferrule fixed to panels and to internal ferrule by fixations that ensure fixation of internal ferrule with panels, where panels and external ferrule are made of composite material | |
| FR2912374A1 (en) | Recovery force detecting device for trimmable horizontal stabilizer actuator, has detection element worn out under friction force between male and female parts and connected to processing unit for detecting wearing of detection element | |
| HUE034600T2 (en) | Strong connection between aluminium and copper and method for producing the same | |
| FR2771491A1 (en) | VEHICLE SHIELDING | |
| WO2018142078A1 (en) | Laminated glass in which a single glass sheet has a through-hole | |
| FR3045079B1 (en) | INSULATING PROFILE FOR RAIL INSULATION JOINT | |
| EP2307617B1 (en) | Device for compensating expansion for a guide rail | |
| EP0207825B1 (en) | Lightning protection material | |
| EP3058591B1 (en) | Support for electronic power components, power module provided with such a support, and corresponding production method | |
| FR2929169A1 (en) | STRUCTURAL AIRCRAFT PANEL IN COMPOSITE MATERIAL INCORPORATING PROTECTION AGAINST HIGH ENERGY IMPACTS | |
| WO2019106304A1 (en) | Aircraft nacelle | |
| FR2921712A1 (en) | FIRE-RESISTANT PANEL AND FIXED OR MOBILE CONSTRUCTION EQUIPPED WITH AT LEAST ONE SUCH PANEL | |
| FR2997102A1 (en) | Electric insulation device for insulating portions of rail of railway track, has insulating profiles placed at end of jumper to insulate jumper with respect to adjacent portions of rail, where each profile has reduced thickness | |
| EP0521793B1 (en) | Method for connecting composite superstructures to a metal ship hull | |
| Kempe et al. | Using a butt joint test to evaluate photovoltaic edge seal adhesion | |
| EP0144371B1 (en) | Cathode bar comprising a metal sole for hall-heroult electrolysis tanks | |
| CA2681332C (en) | Aluminium-alloy structural member including an optical sensor | |
| FR3029062B1 (en) | CONDUCTIVE DEVICE FOR MOUNTING SURFACE MATERIALS IN COMPOSITE MATERIALS AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A DEVICE | |
| FR2492433A1 (en) | Connector for constructional beams - comprises composite plate containing holes for assembly bolts | |
| EP2508419B1 (en) | Method of slowing the propagation of cracks in a fail safe structure and fail safe frame, especially for fuselage | |
| FR2713327A1 (en) | Ballistic, thermal and electromagnetic protection panel | |
| JP6919635B2 (en) | Rotated welded joint with excellent fatigue strength and its manufacturing method | |
| RU30121U1 (en) | Rail Butt Connector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20170616 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |