WO1997020108A1 - Traverse pour voie de chemin de fer - Google Patents

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WO1997020108A1
WO1997020108A1 PCT/BE1996/000124 BE9600124W WO9720108A1 WO 1997020108 A1 WO1997020108 A1 WO 1997020108A1 BE 9600124 W BE9600124 W BE 9600124W WO 9720108 A1 WO9720108 A1 WO 9720108A1
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WO
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core
traverse
wooden
blades
shoulder
Prior art date
Application number
PCT/BE1996/000124
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Paul Lippens
Guido Schevernels
Hugo Sol
Original Assignee
N.V.W. Lippens S.A.
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Publication date
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Priority to EP96939771A priority patent/EP0864015B1/fr
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/46—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from different materials

Definitions

  • the invention relates to railway sleepers.
  • Traditional sleepers for railways are generally made of wood. According to a more recent design, they are made of mono-block or double block reinforced concrete. Metallic sleepers are also known, used mainly in tropical countries.
  • the wooden sleepers are from a technical point of view very interesting as long as we stay in the elastic domain of wood. Wood offers in particular excellent qualities of damping of vibrations caused by the passage of vehicles on the rails.
  • Patent US-1,418,708 shows that, very early on, efforts were made to improve the cost and longevity of railway sleepers.
  • the cross member described in this patent comprises a wooden body enclosed by metal hoops. It is coated with a layer composed of asphalt and asbestos.
  • This cross shape classic parallelepiped has a coating layer vulnerable to external agents and is ultimately polluting.
  • This crosspiece is not particularly resistant to mechanical stresses.
  • Concrete sleepers are currently widely used as a substitute for wooden sleepers. Generally, sleepers are made up of two reinforced concrete blocks, also called blocks, connected by a metal spacer. The main advantage of these sleepers lies in their relatively low cost price.
  • the metal sleepers are noisy at high speed and the electrical insulation of the rails can only be achieved at the cost of special equipment.
  • the metal sleeper is more expensive than the wooden sleeper.
  • EP-A-0 560 580 describes epoxy resin railway sleepers in which incorporated fragments from recycled tires, which therefore contain rubber, steel wire, various unsorted synthetic fibers. This type of material, in essence not very homogeneous, and containing particles liable to rust, cannot be used as a basis for long-lived railway sleepers.
  • the document EP-A-0154259 describes a railroad sleeper which comprises a metal frame coated with resin containing, in addition to rubber fragments, a mixture of sand and stony debris.
  • Such a crosspiece mainly takes up the stresses by its frame; there are connection problems between the body and the frame and it therefore cannot be considered for long-life sleepers either.
  • EP-A-0 486 465 also discloses a cross member comprising panels of agglomerated wood and a metal frame in a box, coated with polyurethane foam.
  • the rigidity is mainly due to the metallic box structure, the agglomerated wood having here a role of filling material.
  • the upper face of the crosspiece is flat. The structure of this crosspiece is very different from that envisaged here.
  • US-A-4,105,159 describes a cross member composed of high density wooden elements made up of agglomerated wood particles, and of structural wood elements, joined together, sandwiched between the high density elements made up of agglomerated wood particles. The preservation of such a sleeper is dependent on the incorporation of toxic and polluting preservatives.
  • the crosspieces described in US-A-4,286,753 comprise a wooden body possibly composed of several wooden elements, extending flat over the entire length of the crosspiece.
  • a plurality of flat sheets are arranged above and below the body and possibly between the different elements of the body. These sheets are made of agglomerated wood and resin.
  • a resin is used as a bonding medium, to connect the sheets to the body of the sleeper. The resin sheets prevent the wooden hook from splitting into pieces and thus prolongs the life of the crosspiece. But the problem of treating the wood itself persists.
  • cross member manufactured using old recycled cross members.
  • the cross is made up of layers of shredded wood, saturated with a binder and a waterproofing material such as asphalt; metal reinforcements, in the form of metal nets are placed between each of these layers of wood.
  • the cross member is also provided with a metal plate on its upper face and on its lower face.
  • a cross member for a railway which comprises an elongated coj-ps of synthetic resinous composition molded in one piece.
  • This cross piece molded in one piece has inclined portions, constituting seats for the rails.
  • the synthetic resinous composition is expensive despite the possible incorporation of fillers such as wood chips.
  • One of the aims of the invention is to reduce the pressure on the forest environment by reducing the felling of noble species.
  • the present invention relates to a railroad cross member, which comprises a core and an outer casing.
  • the core of this crosspiece comprises at least one wooden strip (By wooden strip is meant a solid or natural wooden strip as opposed to a material reconstituted from particles or chips of agglomerated wood).
  • This cross member has two concrete or polymer concrete shoulders, located at the longitudinal ends of the cross member above the core. The upper part of these shoulders is capable of receiving fasteners for a rail.
  • the outer envelope at least partially surrounds the crosspiece.
  • the core consists of a single blade of wood, for example from an old traditional railway sleeper made of high quality wood, decommissioned.
  • the core consists of several wooden blades, preferably placed on edge.
  • the shoulder comprises, according to a particular embodiment of the invention, polymer concrete, consisting, in particular, of sand and gravel, as filler material and of a binder chosen from polyurethane, epoxide and polyester.
  • the shoulder comprises concrete (sand and cement).
  • the shoulder comprises a sole which can be, for example, a steel plate in the shape of a T.
  • a plate made of ethyl vinyl acetate (EVA) is then advantageously placed between the sole and the rail.
  • EVA ethyl vinyl acetate
  • the upper face of each shoulder is situated in an inclined plane with respect to the plane in which the core is located, the highest point of each inclined plane being situated at the ends of the cross-member.
  • the core of the crosspiece includes filling material between certain wooden strips.
  • This filling material can be, for example, a composite material comprising a resin.
  • the blades of the core are secured to one another by gluing and / or by stapling. This has the advantage of allowing the core to be manipulated as a single object, without running the risk of the wooden blades moving relative to each other.
  • the cross member comprises, in the part under the shoulder and between the wooden blades which extend: over the entire length of the core, end blocks which have a height larger than the so-called ioois blades.
  • the cross member comprises, between the shoulders, a central part having, in vertical section, in substance the shape of a convex pentagon.
  • this pentagon has a substantially horizontal lower side, and is symmetrical with respect to the longitudinal perpendicular bisector of said lower side.
  • the cross member may advantageously include a layer of polymer between the core and the shoulder.
  • the envelope comprises a polymer which is chosen, for example, from polyester, polyurethane or epoxide.
  • the envelope may also include filler material, chosen, for example, from vulcanized rubber or recycling products such as debris recycled tires.
  • the envelope can be further reinforced by reinforcing fibers, chosen, for example, from glass fibers, carbon fibers, or aramid fibers.
  • the cross member comprises a finishing layer applied to the outer surface of the polymer envelope. This top coat may include a colorant.
  • FIG. 1 is a perspective view of a crosspiece according to the invention
  • Fig. 2 is a partial longitudinal section of a cross member along the line II-II of FIG. 1
  • Fig. 3 is a cross section along line III-III of FIG. 1
  • Fig. 4 is a cross section along the line IV-IV of FIG. 1
  • Figs. 5 and 6 are perspective views of two alternative embodiments of the core of the crosspiece
  • Fig. 7 is a cross section similar to that of FIG. 3, the core being produced according to the alternative embodiment shown in FIG. 6
  • Fig. 8 is a section similar to that of FIGS. 3 and 7, of an alternative embodiment
  • Fig. 9 is a partial longitudinal section similar to that of FIG. 2, of an alternative embodiment.
  • Figure 10 is a partial longitudinal sectional view of a variant of the crosspiece according to the invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along the plane XI-XI of FIG. 10.
  • Figure 1 shows a cross member 1 according to the invention. It has two shoulders 2 located at longitudinal ends of the cross member 1. These epaule ⁇ ments 2 have at their upper part a sole 9 adapted to receive fastening members of a rail (not shown). Between the two shoulders 2, a central part 3 is provided; its height is less than that which the cross member 1 has at the shoulders 2.
  • Figures 2 and 3 show in more detail the shoulder 2 of a cross member 1 according to the invention. It is made of concrete or polymer concrete 8, which incorporates as a filling material for gravel and sand, and as a binder for resin.
  • This resin is preferably polyurethane, it can also be eposryde or polyester.
  • a quick-setting resin will be chosen, which advantageously accelerates the production of the crosspieces 1.
  • the shoulder 2 has an upper face inclined in the longitudinal direction; its lowest point is on the side of the central part 3 and its highest point is on the side of the end of the cross member 1.
  • the recommended inclination is 1 / 20; sometimes (for example in Germany) it is 1/40.
  • This inclination has the advantage of promoting good wheel-rail contact and makes the most of the structure of the crosspiece according to the invention.
  • the cross-member 1 comprises a core 4 composed of wooden strips 5 placed on edge which extend over the whole length of said cross-member 1 with their fibers parallel to the axis of said cross member 1.
  • These blades 5 preferably have a dimension of approximately 5 centimeters wide and approximately 12 centimeters in height.
  • the core 4, having a total width of approximately 30 centimeters is composed of five wooden blades 5 (Figs. 3 and 4).
  • the core-shoulder junction zone merges practically with a neutral fiber, above which the shoulder 2 takes up the compression stresses (ideal characteristic for concrete), however, the wooden core 4 is stressed in tension.
  • An advantage is, moreover, that it is possible to use cheaper types of wood (either young wood or wood from old downgraded sleepers) than in a conventional sleeper, and for a much longer service life.
  • the wood used for this core 4 is in principle made up of species considered, a priori, to be of lower quality. Indeed, it is not necessary to resort to high quality wood (old oak or beech).
  • the mechanical characteristics of the pine for example, are more than sufficient to absorb the mechanical stresses (elongation tensions and resistance to bending) which are transmitted in a distributed manner to the core 4 by the shoulders 2.
  • the core 4 ensures, in turn, good damping of the oscillations, which is also one of the advantages of the present invention.
  • the cross member l according to the invention has, in fact, better damping characteristics than conventional cross members made of solid wood or concrete.
  • the central part 3 of the cross member 1 has, in cross section, the shape of a convex pentagon. This has a horizontal lower side, and is symmetrical with respect to the perpendicular bisector of said lower side.
  • the central part 3 has at its upper part two slopes ⁇ rui avoid stagnation of water (rain or runoff).
  • the whole of the cross-member 1, except the sole 9, is coated with a polymer envelope 6 (Figs. 2, 3, 4, 7, 9).
  • the envelope 6 has substantially the same thickness everywhere (approximately 2 to 4 cm). We can also consider making it a little thicker at the lower part of the cross member l, to reduce the risk of perforation by the ballast on which the cross members are placed or on the contrary interrupt the envelope in this part which is not subjected to the aging effect of UV.
  • the envelope 6 is not complete at the shoulders 2.
  • the upper part of the shoulder 2 is not covered by the envelope 6.
  • the envelope 6 has the function of protecting, in an efficient and almost unlimited way in time, the structure [nucleus 4 + shoulder 2] and more particularly the nucleus 4, atmospheric conditions and .; effects of pressure on the track ballast. It will advantageously have a practically elastic behavior. It is possible to reinforce the polymer envelope 6 by adding reinforcing fibers to the resin.
  • the casing 6 comprises a polymer, preferably polyurethane, for example the polyurethane called "gelcoat". It is possible to optionally reinforce the envelope 6 by adding reinforcing fibers to the polymer.
  • Filler material such as vulcanized rubber, in irregularly shaped pieces (for example from recycled tires, stripped of their metallic wires) can also be added to the polymer.
  • rubber In addition to its insulating qualities, rubber has the advantage in particular of increasing the flexibility of the casing 6.
  • a raw material is recycled by making the best use of its intrinsic qualities.
  • a sole 9 is also shown, partially buried in the envelope 6 and in the concrete or polymer concrete 8.
  • the upper face of the sole 9 is preferably located in the same plane as that of the upper face of the shoulder 2.
  • the sole 9 is not in contact with the wood. It has, in cross section, the shape of a T (Figs. 3 and 7).
  • the sole 9 is suitable for receiving fastening members for a rail. These fasteners can be chosen from all available types.
  • the sole 9 serves, in concert with the corresponding shoulder 2, to distribute the pressures exerted by the rails on the cross-member 1 during the passage of a train.
  • the sole 9 is here larger than the conventional soles.
  • EVA ethyl vinyl vinyl acetate
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the core 4 of the cross member 1.
  • One out of two of the wooden blades which make up the core 4 are made in one piece, and extend over the entire length of the core 4. These blades then bear the reference 5. These blades 5 ensure good resistance of the cross member 1 to traction and bending.
  • the intermediate blades, located between the blades 5, are made up of three parts: two end blocks 10, the length of which corresponds substantially to the length of the shoulders 2, and a complementary blade 11, the length of which corresponds substantially to that of the central part 3.
  • the height of the end blocks 10 and of the complementary blade 11 is equal to that of the blades 5.
  • the end blocks 10 are replaced by blocks 12 of the same width and length as the blocks 10, but whose height is greater than the height of the blades 5.
  • This embodiment gives a good connection between the shoulder 2 and the core 4.
  • the gap between two end blocks 12 is occupied by a filling material.
  • this filling material is a composite material incorporating a resin, which is preferably the same resin as that of the polymer envelope 6. It is obvious that a filling material will be advantageous in the case, for equal mechanical performance, it is cheaper than wood. It goes without saying that the different execution variants can be combined. Filling material could also replace the complementary blade 11, in the case of FIG. 5.
  • the blocks 10 or 12 and complementary boards 11 or the filling material are introduced if necessary with the main aim of lowering the cost price of the cross member 1.
  • the shoulder 2 and the core 4 are separated by a layer 13 comprising a polymer identical to the polymer used for the envelope 6.
  • the upper face of the shoulder 2 always has the same inclination.
  • Figs 10 and 11 show an embodiment comparable to that of Fig. 9: the shoulders 2 are separated therefrom from the core 4 by a layer of polymer material 13.
  • Fastening means for rail 14 other than the flanges 9 are partially embedded in the concrete of the shoulders 2.
  • These fixing means 14 could in particular be "pig tails" or the like.
  • the core 4 is formed here from a single piece of wood, coming for example, as described above, from a conventional recycled cross-member.
  • the sleepers according to the invention can be manufactured by means known to those skilled in the art and in particular by molding. Molding can advantageously be done in a vacuum or pressure mold.
  • the cross-member can be produced, for example, in two stages: the core and the shoulder are produced in a first step and, in a second step, the envelope is cast under pressure.
  • the trapezoidal shape of the cross member also allows easy demolding.

Abstract

La présente invention concerne une traverse (1) pour voie de chemin de fer comportant: un noyau (4) composé d'au moins une lame de bois (5); deux épaulements (2) en béton ou béton polymère, situés aux extrémités longitudinales de la traverse (1) au-dessus du noyau (4), leur partie supérieure étant apte à recevoir des organes de fixation d'un rail (9, 14); une enveloppe extérieure (6).

Description

Traverse pour voie de chemin de fer.
L'invention concerne des traverses pour voie de chemin de fer.
Les traverses traditionnelles pour voies de chemins de fer sont généralement fabriquées en bois. Suivant une conception plus récente, elles sont fabriquées en béton armé mono-bloc ou double bloc. On connaît également des traverses métalliques, utilisées principalement dans les pays tropicaux.
Les traverses en bois sont d'un point de vue technique très intéressantes tant que l'on reste dans le domaine élastique du bois. Le bois offre notamment d'excellentes qualités d'amortissement des vibrations occasionnées par le passage des véhicules sur les rails.
Cependant, les traverses en bois posent actuellement un problème lié à l'environnement. On exige, en effet, pour réaliser les traverses, un bois de haute qualité (vieux chêne ou hêtre) . Ceci pose, au vu des extrêmement grandes quantités nécessaires, des problèmes de disponibilité et de préservation de l'environnement. De plus, ce bois doit être traité pour qu'il résiste aux conditions atmosphériques, ce qui pose d'autres problèmes (durée du traitement, nature des produits utilisés) mais surtout grève le prix unitaire des traverses. Si l'on abaisse ces exigences envers le traitement, on se trouve devant un problème de durabilité, si bien que malgré son coût élevé, la traverse doit être périodiquement remplacée.
Le brevet US-1,418,708 témoigne que, très tôt, on a cherché à améliorer le coût et la longévité des traverses de chemin de fer. La traverse décrite dans ce brevet comporte un corps en bois enserré par des cerclages métalliques. Elle est enrobée par une couche composée d'asphalte et d'amiante. Cette traverse de forme parallélépipédique classique, présente une couche d'enrobage vulnérable aux agents extérieurs et est, en définitive, polluante. Cette traverse n'est pas particulièrement résistante aux sollicitations mécaniques. Les traverses en béton sont actuellement très répandues comme substitut des traverses en bois. On utilise généralement des traverses constituées de deux blocs en béton armé, aussi appelés blochets, reliéε par une entretoise métallique. L'avantage essentiel de ces traverses réside dans leur prix de revient relativement bas.
Cependant, les traverses en béton of irent d'une façon générale de mauvaises performances d'amortissement des vibrations et leurs qualités mécaniques se dégradent assez rapidement, ce qui rend nécessaire, pour des raisons de sécurité, un remplacement rapide des traverses d'une voie ferrée, et ce d'autant plus fréquemment que les convois ferroviaires y circulent à grande vitesse.
Il se pose donc là un problème de coût à moyen et long termes. Le coût relativement faible, à l'achat, des traverses en béton ne peut en effet compenser l'augmentation du coût dû aux opérations de remplacement et au matériel spécifique utilisé à cet effet.
Les traverses métalliques, quant à elles, sont bruyantes à grande vitesse et l'isolation électrique des rails ne peut être réalisé qu'au prix d'équipement spéciaux.
La traverse métallique est plus coûteuse que la traverse en bois.
Ces considérations ont amené un nombre croissant de chercheurs à s'orienter vers la confection de traverses en matériaux synthétiques ou composites, avec de.; résultats jusqu'à présent fort peu satisfaisants.
En outre, les matériaux synthétiques; de haute qualité ont un prix de revient fort élevé.
Le document EP-A-0 560 580 décrit des traverses de chemin de fer en résine epoxyde dans lesquelles ont été incorporés des fragments provenant de pneus recyclés, et qui contiennent donc du caoutchouc, du fil d'acier, des fibres synthétiques diverses non triées. Ce type de matériau, par essence peu homogène, et contenant des particules susceptibles de rouiller, ne peut être utilisé comme base pour des traverses de voie ferrée de grande longévité.
Le document EP-A-0154259 décrit une traverse de voie ferrée qui comporte une armature métallique enrobée de résine contenant outre des fragments de caoutchouc, un mélange de sable et de débris pierreux.
Une telle traverse reprend surtout les sollicitations par son armature; il se pose des problèmes de liaison entre le corps et l'armature et elle ne peut donc pas non plus être envisagée pour des traverses à longue durée de vie.
On connaît également par EP-A-0 486 465 une traverse comportant des panneaux en bois aggloméré et une armature métallique en caisson, enrobés de mousse de polyuréthanne. La rigidité est due essentiellement à la structure métallique en caisson, le bois aggloméré ayant ici un rôle de matériau de remplissage. La face supérieure de la traverse est plane. La structure de cette traverse est très différente de celle envisagée ici.
Le brevet US-A-4,105, 159 décrit une traverse composée d'éléments en bois de haute densité constitués de particules de bois agglomérées, et d'éléments en bois de charpente, accolés, pris en sandwich entre les éléments de haute densité constitués de particules de bois agglomérées. La préservation d'une telle traverse est tributaire de l'incorporation de préservants toxiques et polluants.
Les traverses décrites dans le brevet US-A-4,286,753 comportent un corps en bois éventuellement composé de plusieurs éléments de bois, s'étendant à plat sur toute la longueur de la traverse. Une pluralité de feuilles plates sont disposées au-dessus et en-dessous du corps et éventuellement entre les différents éléments du corps. Ces feuilles sont composées de bois aggloméré et d' αne résine. Une résine est utilisée comme moyen de liaison, pour relier les feuilles au corps de la traverse. Les feuilles de résine empêchent le cerps en bois de se fendre en éclats et ainsi prolonge la durée de vie de la traverse. Mais le problème de traitement du bois lui-même persiste.
Dans le brevet US-A-1,623,185 est décrite une traverse fabriquée à l'aide d'anciennes traverses recyclées. La traverse est composée de couches de bois déchiqueté, saturées avec un liant et un matériau imperméabilisant comme de l'asphalte; des renforcements en métal, sous forme de filets métalliques sont disposés entre chacune de ces couches de bois. La traverse est aussi pourvue d'une plaque en métal à sa face supérieure et à sa face inférieure. Ces traverses présentent les inconvénients connus du métal apparent tels que la nécessité d'une protection contre la rouille, le bruit et la nécessité d'une isolation électrique.
Dans le brevet FR-2.134.930, est décrite une traverse pour chemin de fer qui comprend un coj-ps allongé de composition résineuse synthétique moulée d'une seule pièce. Cette traverse moulée d'une pièce présente des portions inclinées, constituant des assises pour les rails. La composition synthétique résineuse est for- onéreuse malgré l'incorporation possible de charges comme des copeaux de bois.
On a cherché à développer des traverses de voie ferrée d'un nouveau type, particulièrement résistantes aux contraintes mécaniques et au vieillissement, qui ne doivent donc plus être remplacées qu'à de très longs intervalles et/ou qui résistent aux sollicitations particulièrement élevées propres à une circulation de convois à grande vitesse. Un des buts de l'invention est de réduire la pression sur l'environnement forestier en réduisant l'abattage d'essences nobles.
La présente invention a pour objet une traverse pour voie de chemin de fer, qui comprend un noyau et une enveloppe extérieure. Le noyau de cette traverse comprend au moins une lame de bois (Par lame de bois, on entend une lame de bois massif ou naturelle par opposition à un matériau reconstitué à partir de particules ou copeaux de bois agglomérés) . Cette traverse comporte deux epaulements en béton ou béton polymère, situés aux extrémités longitudinales de la traverse au dessus du noyau. La partie supérieure de ces epaulements est apte à recevoir des organes de fixation d'un rail. L'enveloppe extérieure entoure au moins partiellement la traverse.
Suivant un premier mode de réalisation de l'invention le noyau est constitué d'une seule lame de bois, par exemple issue d'une ancienne traverse de chemin de fer traditionnelle en bois de haute qualité, déclassée. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le noyau est constitué de plusieurs lames de bois, de préférence posées sur chant.
L'épaulement comporte, suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, du béton polymère, constitué, en particulier, de sable et de gravier, comme matière de charge et d'un liant choisi parmi le polyuréthanne, l'epoxyde et le polyester.
Suivant un autre mode préféré de réalisation de l'invention, l'épaulement comporte du béton (de sable et de ciment) .
Suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, l'épaulement comporte une semelle qui peut être, par exemple, une plaque en acier en forme de T. Une plaque en éthyl-vinyl-acétate (EVA) est, alors avantageusement, placée entre la semelle et le rail. En particulier, la face supérieure de chaque épaulement est située dans un plan incliné vis-à-vis du plan dans lequel se trouve le noyau, le point le plus haut de chaque plan incliné étant situé aux extrémités de la traverse.
Suivant un mode de réalisation particulier, le noyau de la traverse comporte du matériau de remplissage entre certaines lames de bois. Ce matériau de remplissage peut être, par exemple, un matériau composite comportant une résine.
Suivant des modes particuliers de réalisation, les lames du noyau sont solidarisées l'une à l'autre par collage et/ou par agrafage. Ceci a l'avantage de permettre la manipulation du noyau comme un seul objet, isans courir le risque que les lames de bois ne bougent les unes par rapport aux autres.
Suivant un mode avantageux de réalisation de l'invention, la traverse comporte, dans la partie sous l'épaulement et entre les lames de bois qui s'é:endent sur toute la longueur du noyau, des blocs d'extrémités qui ont une hauteur plus grande que les dites lames de ioois.
Avantageusement, la traverse comporte, entre les epaulements, une partie centrale présentant, en section verticale, en substance la forme d'un pentagone convexe. En particulier, ce pentagone a un côté inférieur en substance horizontal, et est symétrique par rapport à la médiatrice longitudinale du dit côté inférieur.
La traverse peut avantageusement comporter une couche de polymère entre le noyau et l'épaulement. Suivant des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'enveloppe comporte un polymère qui est choisi, par exemple, parmi le polyester, le polyuréthanne ou l'epoxyde. L'enveloppe peut également comporter de la matière de charge, choisie, par exemple, parmi le caoutchouc vulcanisé ou les produits de recyclage tels que les débris de pneus recyclés. L'enveloppe peut encore être renforcée par des fibres de renforcement, choisies, par exemple, parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, ou les fibres d'aramide. Suivant un mode avantageux de réalisation de l'invention, la traverse comporte une couche de finition appliquée à la surface extérieure de l'enveloppe de polymère. Cette couche de finition peut comporter un colorant. Différents exemples d'exécution sont décrits ci-après, référence étant faite aux dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en perspective d'une traverse suivant l'invention; la Fig. 2 est une coupe longitudinale partielle d'une traverse selon la ligne II-II de la Fig. 1; la Fig. 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la Fig. 1; la Fig. 4 est une coupe transversale selon la ligne IV-IV de la Fig. 1; les Figs. 5 et 6 sont des vues en perspective de deux variantes d'exécution du noyau de la traverse; la Fig. 7 est une coupe transversale similaire à celle de la Fig. 3, le noyau étant réalisé selon la variante d'exécution représentée à la Fig. 6; la Fig. 8 est une coupe similaire à celle des Figs. 3 et 7, d'une variante d'exécution; la Fig. 9 est une coupe longitudinale partielle similaire à celle de la Fig. 2, d'une variante d'exécution. La figure 10 est une vue en coupe longitudinale partielle d'une variante de la traverse suivant l'invention.
La figure 11 est une vue en coupe transversale suivant le plan XI-XI de la figure 10.
La figure 1 montre une traverse 1 selon l'invention. Elle présente deux epaulements 2 situés aux extrémités longitudinales de la traverse 1. Ces epaule¬ ments 2 comportent à leur partie supérieure une semelle 9 apte à recevoir des organes de fixation d'un rail (non représenté). Entre les deux epaulements 2, une partie centrale 3 est ménagée; sa hauteur est inférieure à celle que la traverse 1 présente au niveau des épaulenents 2.
Les figures 2 et 3 montrent plus en détail l'épaulement 2 d'une traverse 1 selon l'invention. Il est fait de béton ou de béton polymère 8, qui incorpore comme matériau de remplissage du gravier et du sable, et comme liant une résine. Cette résine est de préférence du polyuréthanne, elle peut être aussi de l'éposryde ou du polyester. On choisira de préférence un résine à durcissement rapide, qui accélère, avantageusement, la fabrication des traverses 1.
Ces epaulements 2 ont comme fonction essentielle le captage et la répartition des tensions de compression qui sont transmises vers le corps de la traverse.
L'épaulement 2 présente une face supérieure inclinée dans le sens longitudinal; son point le plus bas se trouve du côté de la partie centrale 3 et son point le plus haut se trouve du côté de l'extrémité de la traverse 1. Dans la plupart des pays européens, l':.nclinaison recommandée est de 1/20; parfois (par exemple en Allemagne) elle est de 1/40. Rien n'empêche de choisir une autre inclinaison telle qu'elle serait imposée par les règlements des chemins de fer. Cette inclinaison a comme civantage de favoriser un bon contact roue-rail et titre le meilleur parti de la structure de la traverse suivant l'invention. Comme on le voit aux figures 2, 3 et 4, la traverse 1 comporte un noyau 4 composé de lames de bois 5 posées sur chant qui s'étendent sur toute la lon<jueur de la dite traverse l avec leurs fibres parallèles à l'axe de ladite traverse 1. Ces lames 5 ont de préférence une dimension d'environ 5 centimètres de large et environ 12 centimètres de hauteur. Ainsi, le noyau 4, présentant une largeur totale d'environ 30 centimètres, est composé de cinq lames de bois 5 (Figs. 3 et 4) .
L'association noyau 4 en bois et épaulement 2 en béton joue un rôle déterminant dans l'accroissement des performances atteintes par la traverse suivant l'invention.
Lorsque la traverse 1 est soumise aux sollicitations résultant du passage d'un véhicule ferroviaire, la zone de jonction noyau-épaulement se confond pratiquement avec une fibre neutre, au-dessus de laquelle 1'épaulement 2 reprend les solliciations en compression (caractéristique idéale pour un béton) cependant que le noyau 4 en bois est sollicité en traction.
Un avantage est, en outre, que l'on peut utiliser des essences de bois moins coûteuses (soit du bois jeune soit du bois issu d'anciennes traverses déclassées) que dans une traverse classique, et pour une durée de service bien plus grande.
Le bois utilisé pour ce noyau 4 est en principe constitué d'essences considérées, à priori, comme de moindre qualité. En effet, il n'est pas nécessaire de recourir à du bois de haute qualité (vieux chêne ou hêtre) . Les caractéristiques mécaniques du pin, par exemple, sont amplement suffisantes pour absorber les sollicitations mécaniques (tensions en elongation et résistance à la flexion) qui sont transmises de façon répartie au noyau 4 par les epaulements 2. Le noyau 4 assure, à son tour, un bon amortissement des oscillations, ce qui est également un des avantages de la présente invention. La traverse l suivant l'invention présente, en effet, des caractéristiques d'amortissement meilleures que les traverses classiques en bois massif ou en béton.
On peut évidemment aussi en fonction des cours et des disponibilités du marché utiliser du bois durable comme le vieux chêne ou le hêtre. On peut également utiliser pour le noyau 4 des anciennes traverses déclassées dont on a découpé la partie extérieure imprégnée (voir figi; 10 et 11) . Dans ce cas on fait un recyclage particulièrement intéressant pour l'environnement. Seule la couche extérieure, imprégnée, découpée, doit être traitée comme déchet industriel. Par ailleurs, le bois noble récupéré reprend une nouvelle carrière pour laquelle il est particulièrement adapté, sans que de nouvelles; ponctions soient nécessaires sur la masse forestière. Comme on le voit à la Fig. 4, la partie centrale 3 de la traverse 1 présente, en coupe transversale, la forme d'un pentagone convexe. Celui-ci présente un côté inférieur horizontal, et est symétrique par rapport à la médiatrice du dit côté inférieur. La partie centrale 3 présente à sa partie supérieure deux versants <rui évitent la stagnation de l'eau (de pluie ou de ruisselement) .
L'ensemble de la traverse 1, excepté la semelle 9, est enrobé d'une enveloppe en polymère 6 (Figs. 2, 3, 4, 7, 9). L'enveloppe 6 a sensiblement la même épaisseur partout (environ 2 à 4 cm) . On peut aussi envisager de la faire un peu plus épaisse à la partie inférieure de la traverse l, pour diminuer le risque de perforation par le ballast sur lequel les traverses sont placées ou au contraire interrompre l'enveloppe dans cette partie qui n'est pas soumise à l'effet vieillisaat des UV.
En variante d'exécution représentée aux Fig. 8, 10, 11, l'enveloppe 6 n'est pas complète au niveau des epaulements 2. La partie supérieure de l'épaulement 2 n'est pas recouverte par l'enveloppe 6. L'enveloppe 6 a comme fonction de protéger, d'une manière efficace et presque illimitée dans le temps, la structure [noyau 4 + épaulement 2] et plus particulièrement le noyau 4, des conditions atmosphériques et de.; effets de la pression sur le ballast de la voie ferrée. Elle aura avantageusement un comportement pratiquement élastique. Il est possible de renforcer l'enveloppe de polymère 6 en ajoutant, à la résine, des fibres de renforcement.
L'enveloppe 6 comporte un polymère, de préférence du polyuréthanne, par exemple le polyuréthanne appelé "gelcoat" . Il est possible de renforcer éventuellement l'enveloppe 6 en ajoutant au polymère des fibres de renforcement.
De la matière de charge, comme du caoutchouc vulcanisé, en morceaux de forme irrégulière (provenant par exemple de pneus recyclés, débarrassés de leurs fils métalliques) peut également être ajoutée au polymère. Outre ses qualités isolantes, le caoutchouc a l'avantage notamment d'augmenter la flexibilité de l'enveloppe 6. On recycle, ici aussi, une matière première en utilisant au mieux ses qualités intrinsèques.
Vu la dissociation des fonctions mécaniques respectives des epaulements et du noyau, il est important que l'on bénéficie d'une excellente adhérence entre ces deux parties de la traverse.
Dans les figures 2 et 3, on a représenté également une semelle 9, partiellement enfouie dans l'enveloppe 6 et dans le béton ou béton polymère 8. La face supérieure de la semelle 9 est de préférence située dans le même plan que celui de la face supérieure de l'épaulement 2. La semelle 9 n'est pas en contact avec le bois. Elle présente, en coupe transversale, la forme d'un T (Figs. 3 et 7) .
Dans la variante d'exécution représentée à la Fig. 8, la semelle 9 est enfouie directement dans le béton
8, de telle manière que la face supérieure de la semelle 9 soit située dans le même plan que celui de la face supérieure de l'épaulement 2 .
La semelle 9 est apte à recevoir des organes de fixation d'un rail. Ces organes de fixation peuvent être choisis parmi tous les types disponibles.
La semelle 9 sert, de concert avec l'épaulement 2 correspondant, à distribuer les pressions exercées par les rails sur la traverse 1 lors du passage d'un train. La semelle 9 est ici de plus grande dimension que les semelles classiques .
On peut prévoir, mais ceci n'est pas représenté sur les figures, de mettre entre la semelle 9 et le rail une plaque en éthyl-vinyl-acétate (EVA) , pour assourdir le bruit produit par le contact rail/semelle.
La présence de telles semelles est toutefois optionnelle. On peut également leur substituer des fixations pour des rails qui sont alors noyées dans le béton des epaulements (voir Figs 10, 11) . La figure 5 montre une variante d'exécution du noyau 4 de la traverse 1. Une sur deux des lames de bois qui composent le noyau 4, sont réalisées d'un seul tenant, et s'étendent sur toute la longueur du noyau 4. Ces lames portent alors la référence 5. Ces lames 5 permettent d'assurer une bonne résistance de la traverse 1 à la traction et à la flexion.
Les lames intercalaires, situées entre les lames 5, sont constituées de trois parties : deux blocs d'extrémité 10, dont la longueur correspond sensiblement à la longueur des epaulements 2, et une lame complémen¬ taire 11, dont la longueur correspond sensiblement à celle de la partie centrale 3. Dans le cas illustré à la Fig. 5, la hauteur des blocs d'extrémités 10 et de la lame complémentaire 11 est égale à celle des lames 5. Suivant une autre variante d'exécution, représentée aux Figs. 6 et 7, les blocs d'extrémité 10 sont remplacés par des blocs 12 de mêmes largeur et longueur que les blocs 10, mais dont la hauteur est plus grande que la hauteur des lames 5. Ce mode d'exécution donne une bonne solidarisation entre l'épaulement 2 et le noyau 4. Suivant une variante de réalisation, représentée à la figure 6, l'intervalle entre deux blocs d'extrémité 12 est occupé par un matériau de remplissage. Selon un mode avantageux d'exécution, ce matériau de remplissage est un matériau composite incorporant une résine, qui est de préférence la même résine que celle de l'enveloppe de polymère 6. Il est évident qu'un matériau de remplissage sera avantageux dans le cas où, à performances mécaniques égales, il est moins cher que le bois. II va de soi que les différentes variantes d'exécution peuvent être combinées. Du matériau de remplissage pourrait également remplacer la lame complémentaire 11, dans le cas de la Fig. 5.
Les blocs 10 ou 12 et planches complémentaires 11 ou le matériau de remplissage, sont introduits si nécessaire dans le but essentiellement d'abaisser le prix de revient de la traverse 1.
Suivant un autre mode d'exécution de la traverse 1 représenté à la Fig. 9, l'épaulement 2 et le noyau 4 sont séparés par une couche 13 comportant un polymère identique au polymère utilisé pour l'enveloppe 6. La face supérieure de l'épaulement 2 présente toujours la même inclinaison.
L'avantage de ce mode d'exécution réside dans le fait que le béton 8 et le noyau 4 sont totalement séparés. L'eau qui pénétrerait dans le béton 8, par exemple par l'endroit où est fixé la semelle 9, n'attaquera pas le noyau 4 puisque celui-ci est protégé par la couche 13. Ce mode d'exécution peut avantageusement être combiné à celui de la Fig. 8 où l'enveloppe 6 ne s'étend pas à la face supérieur de l'épaulement 2.
Les Figs 10 et 11 montrent un mode de réalisation comparable à celui de la Fig. 9 : les epaulements 2 y sont séparés du noyau 4 par une couche de matériau polymère 13. Des moyens de fixation pour rail 14 autres que les semelles 9 (ici, des goujous filetés) sont noyés partiellement dans le béton des epaulements 2. Ces moyens de fixation 14 pourraient être notamment des "queues de cochon" ou autres.
Le noyau 4 est formé ici d'une pièce de bois unique, provenant par exemple, comme il a été décrit plus haut, d'une traverse classique recyclée.
Les traverses suivant l'invention peuvent être fabriquée par les moyens connus de l'homme du métier et en particulier par moulage. Le moulage peut se faire avantageusement dans un moule sous vide ou sous pression.
La traverse peut être réalisée, par exemple, en deux étapes : le noyau et l'épaulement sont réalisés dans un premier temps et, dans un deuxième temps, l'enveloppe est coulée sous pression. La forme trapézoïdale de la traverse permet, de surcroît, un démoulage aisé.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1.- Traverse (1) pour voie de chemin de fer, qui comprend un noyau comprenant au moins une lame de bois (5) et une enveloppe extérieure (6) , caractérisée en ce que la traverse (1) comporte deux epaulements (2) en béton ou béton polymère, situés aux extrémités longitudinales de la traverse (1) au dessus du noyau (4) , la partie supérieure de ces epaulements (2) étants aptes à recevoir des organes de fixation d'un rail, et en ce que l'enveloppe (6) entoure, au moins partiellement, la traverse (1) .
2.- Traverse (1) suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que la face supérieure de chaque épaulement (2) est située dans un plan incliné vis-à- vis du plan dans lequel se trouve le noyau (4) , le point le plus haut de chaque plan incliné étant situé aux extrémités de la traverse (1) .
3.- Traverse (l) suivant la revendication précédente, caractérisée en ce que l'épaulement (2) comporte une plaque (9) en acier en forme de T.
4.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte entre les epaulements (2) , une partie centrale (3) présentant, en section verticale, en substance la forme d'un pentagone convexe, ayant un côté inférieur en substance horizontal, et étant symétrique par rapport à la médiatrice longitudinale du dit côté inférieur.
5.- Traverse (l) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche (13) de polymère entre le noyau (4) et 1'épaulement (2) .
6.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'enveloppe (6) comporte un polymère choisi parmi le polyester, le polyuréthanne et l'epoxyde.
7.- Traverse (1) suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'enveloppe (6) comporte, en outre, de la matière de charge.
8.- Traverse (1) suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la matière de charge est choisie parmi le caoutchouc vulcanisé ou les produits de recyclage tels que les débris de pneus recyclés.
9.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'enveloppe (6) comporte, en outre, des fibres de renforcement, choisies parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres d'aramide.
10.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le noyau (4) est composé de plusieurs lames de bois (5) , dont au moins une sur deux s'étendent sur toute la longueur du noyau
(4) .
11.- Traverse (1) suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les lames de bois (5) composant le noyau (4), sont posées sur chant.
12.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que le noyau (4) comporte du matériau de remplissage entre certaines lames de bois (5) .
13.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que les lames du noyau (4) sont solidarisées l'une à l'autre par collage.
14.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que les lames du noyau (4) sont solidarisées l'une à l'autre par agrafage.
15.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisée en ce que, dans la partie sous l'épaulement (2) et entre les lames de bois (5) qui s'étendent sur toute la longueur du noyau (4) , la traverse comporte des blocs d'extrémités (12) qui ont une hauteur plus grande que les dites lames de bois (5) .
16.- Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le noyau (4) est réalisé à partir d'une ancienne traverse de chemin de fer traditionnelle en bois dont la partie extérieure imprégée a été éliminée.
17. -Traverse (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche de finition.
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