WO2012020179A1 - Traverse pour voie et appareil de voie en materiau composite - Google Patents

Traverse pour voie et appareil de voie en materiau composite Download PDF

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    • 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
    • E01B3/44—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from other materials only if the material is essential

Definitions

  • the present invention relates to the field of railway infrastructure, in particular track materials, and relates to a cross member for track and track apparatus made of composite material.
  • sleepers used in applications laid on concrete slabs are generally made of prestressed concrete or not and are provided with a central longitudinal groove, allowing the insertion of bolts for the attachment of track elements, such as as saddles, attachments, insulators, support stops and other elements of a switchgear.
  • sleepers known today are laid and poured into a concrete slab and are therefore not stressed in bending.
  • Such sleepers are particularly known from F-A-2,482,990 and meet all the mechanical requirements. For this purpose, they have a height of the order of 180 mm to 190 mm, to ensure good mechanical strength, by the insertion of prestressed elements or not and in particular because of the longitudinal longitudinal groove.
  • sleepers require the realization of an important disbursing during installation, to take into account their height.
  • the sleepers thus produced prestressed concrete or not, have a very high density, resulting in unit weights of sleepers between 100 kg and 450 kg, so it is necessary to implement handling means and the transport of these sleepers is relatively expensive.
  • sleepers are still poured into a concrete slab, so that a realization of heavy and bulky sleepers is not necessary.
  • the metal profile is embedded in the concrete, it is electrically connected to the earth, so that it allows a propagation of stray currents generated by the return of the traction current of the rails.
  • CH-A-447 242 a monolithic cross, in which the prestressed concrete is replaced by a molded synthetic material provided with a reinforcing reinforcement. Such an achievement is comparable to that of reinforced concrete sleepers. As a result, this cross is massive and comparable in weight to wooden sleepers or concrete and is also intended to be used on conventional railways, that is to say with ballast.
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by providing a cross for track and track apparatus, reduced height, low weight and providing total electrical insulation between two rails.
  • the crosspiece for track and switchgear provided with a longitudinal central groove for securing fastening of rails, saddles, insulators, support-stops or the like, this crossbeam being embedded in a slab concrete and being provided with bolts for fixing a track rail, for example with the interposition of a saddle and implementation of toads, is characterized in that it is made of a composite material.
  • FIG. 1 is a perspective view of a cross member according to the invention.
  • Figure 2 is a view similar to that of Figure 1 showing the fixing of a rail on the cross of Figure 1, said cross is embedded in a concrete slab.
  • Figure 1 of the accompanying drawings shows a crosspiece 1 for track and switchgear, provided with a longitudinal center groove 2, for securing fastening of rails, saddles, insulators, hangers or the like.
  • a crossbar 1 is implemented for fixing a track rail 3, is embedded in a concrete slab 4 and is provided with bolts 5 for fixing said rail track 3, for example with the interposition of a saddle 6 and implementation of toads 7.
  • this crossbar 1 is made of a composite material.
  • the composite material is a pultruded composite material.
  • Such a composite material is constituted by a resin matrix surrounding a reinforcement composed of fibers.
  • the resin used is of the polyester, epoxy, phenolic or thermosetting type and the fibers are glass, mineral, vegetable or aramid fibers.
  • the materials thus obtained have excellent mechanical characteristics and, in particular, a very high strength-to-weight ratio.
  • the fiber reinforcement provides the mechanical strength, namely the tensile strength and rigidity, the tensile modulus in the direction of the fibers being greater than those of the steel.
  • the resin matrix binds the fibers forming the armature and distributes the compression or bending forces, while providing chemical protection and electrical insulation.
  • the embodiment of the cross-member 1 by pultrusion makes it possible to obtain the optimum mechanical properties of a composite material, which is, by definition, anisotropic, by preferential orientation of the reinforcing fibers. Indeed, during pultrusion, the reinforcing fiber layers are arranged in the directions of mechanical stress, so that the product obtained is perfectly suited to the intended application.
  • the method of producing the crossbar 1 is of known type and does not require a detailed description. It suffices to recall that a fiber reinforcement impregnated with a thermosetting resin is pulled through a die mold, in which shaping and crosslinking takes place. Such a method makes it possible to obtain profiles of great length and of all shapes, these profiles being cut to predetermined lengths, at their exit from the die mold.
  • the height of the crossbar 1 can be very significantly reduced compared to the height of conventional sleepers prestressed concrete or not, namely to have a height of the order of 80 mm, so that for the installation of such sleepers, the civil works are very significantly reduced, allowing a significant saving on the volume of the concrete slab, in which the crossbar is inserted. This results in substantial gains on the site, both in terms of the duration of the work and the costs of the latter.
  • the cross member according to the invention in a reduced footprint, its weight is very significantly reduced, namely of the order of eight kilograms per linear meter.
  • Such a reduction in weight and space, compared with a concrete crossbar, whose weight per linear meter is approximately 90 kilos, facilitates handling operations, both during the blank assembly at the factory and during assembly on site and thus the implementation without special lifting tools, such as bridges or forklifts.
  • the precise placement of sleepers during assembly no longer requires handling tools and is therefore easier, while allowing a faster and more accurate installation, the adjustment of sleepers being possible manually.
  • on-site transportation and storage are facilitated.
  • the composite cross member is also an electrical insulator and the insulation problems of one rail relative to the other and the insulation of the railway, usual to this day, are completely eliminated.
  • the embodiment of the cross member 1 composite material because of the embodiment of the cross member 1 composite material, it is completely insensitive to corrosion, unlike metal profiles implemented in known prestressed concrete sleepers.
  • the mounting of the track rails 3 no longer requires the use of additional electrical insulating devices, such as those provided with the traditional crosspieces, namely insulating insoles. , insulating guns and insulating washers.

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Abstract

Traverse (1) pour réalisée en un matériau composite voie et appareil de voie, pourvue d'une rainure médiane longitudinale (2), pour la fixation d'attaches de rails, de selles, d'isolateurs, de supports - arrêts ou analogues, cette traverse (1) étant noyée dans une dalle de béton et étant pourvue de boulons de fixation d'un rail de voie, par exemple avec interposition d'une selle et mise en œuvre de crapauds.

Description

Traverse pour voie et appareil de voie en matériau composite
La présente invention concerne le domaine de l'infrastructure ferroviaire, en particulier des matériels de voie, et a pour objet une traverse pour voie et appareil de voie en matériau composite.
Actuellement, les traverses mises en œuvre dans les applications posées sur dalles béton, sont généralement réalisées en béton armé précontraint ou non et sont munies d'une rainure longitudinale médiane, permettant l'insertion de boulons pour la fixation d'éléments de voie, tels que des selles, des attaches, des isolateurs, des supports arrêts et autres éléments d'un appareil de voie.
Les traverses connues à ce jour sont posées et coulées dans une dalle en béton et ne sont donc pas sollicitées en flexion. De telles traverses sont notamment connues par F -A-2 482 990 et permettent de satisfaire à toutes les exigences mécaniques. A cet effet, elles présentent une hauteur de l'ordre de 180 mm à 190 mm, afin de garantir une bonne tenue mécanique, ce par l'insertion d'éléments précontraints ou non et notamment du fait de la rainure longitudinale médiane.
Cependant, ces traverses connues nécessitent la réalisation d'un décaissage important lors de la pose, ce pour tenir compte de leur hauteur. En outre, les traverses ainsi réalisées, en béton précontraint ou non, présentent une masse volumique très importante, entraînant des poids unitaires des traverses compris entre 100 Kg et 450 Kg, de sorte qu'il est nécessaire de mettre en œuvre des moyens de manutention lourds et que le transport de ces traverses est relativement coûteux. Or, dans les applications habituelles avec voies en chaussée, les traverses sont toujours coulées dans une dalle de béton, de sorte qu'une réalisation de traverses lourdes et encombrantes n'est pas nécessaire.
Enfin, la rainure médiane longitudinales de ces traverses connues est toujours réalisée à partir d'un profilé métallique noyé dans le béton, de sorte que ce profilé créé un shuntage entre les deux files de rail fixées sur les traverses, de sorte qu'il est nécessaire de mettre en œuvre, à chaque attache, des isolateurs destinés à assurer l'isolation électrique de la voie.
En outre, du fait que le profilé métallique est noyé dans le béton, il est relié électriquement à la terre, de sorte qu'il permet une propagation des courants vagabonds générés par le retour du courant de traction des rails.
On connaît également par CH-A-447 242 une traverse monolithique, dans laquelle le béton précontraint est remplacé par une matière synthétique moulée pourvue d'une armature de renforcement. Une telle réalisation est comparable à celle des traverses en béton armé. Il en résulte que cette traverse est massive et d'un poids comparable aux traverses en bois ou en béton et est d'ailleurs destiné à être utilisé sur des voies ferrées classiques, c'est-à-dire avec ballast.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant une traverse pour voie et appareil de voie, de hauteur réduite, de faible poids et assurant une isolation électrique totale entre deux files de rail.
A cet effet, la traverse pour voie et appareil de voie, pourvue d'une rainure médiane longitudinale pour la fixation d'attache de rails, de selles, d'isolateurs, de supports-arrêts ou analogues, cette traverse étant noyée dans une dalle de béton et étant pourvue de boulons de fixation d'un rail de voie, par exemple avec interposition d'une selle et mise en œuvre de crapauds, est caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau composite.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dan lesquels :
la figure 1 est une vue perspective d'une traverses conforme à l'invention, et
la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 représentant la fixation d'un rail sur la traverse de la figure 1 , ladite traverse étant noyée dans une dalle de béton.
La figure 1 des dessins annexés représente une traverse 1 pour voie et appareil de voie, pourvue d'une rainure médiane longitudinale 2, pour la fixation d'attache de rails, de selles, d'isolateurs, de supports-arrêts ou analogues.
Comme le montre la figure 2 des dessins annexés une telle traverse 1 est mise en œuvre pour la fixation d'un rail de voie 3, est noyée dans une dalle de béton 4 et est pourvue de boulons 5 de fixation dudit rail de voie 3, par exemple avec interposition d'une selle 6 et mise en œuvre de crapauds 7.
Conformément à l'invention, cette traverse 1 est réalisée en un matériau composite. De préférence, le matériau composite est un matériau composite pultrudé.
Un tel matériau composite est constitué par une matrice en résine entourant une armature composée de fibres. De préférence, la résine mise en œuvre est du type polyester, époxy, phénolique ou thermodurcissable et les fibres sont des fibres de verre, minérales, végétales ou d'aramide.
Les matériaux ainsi obtenus présentent d'excellentes caractéristiques mécaniques et, en particulier, un rapport résistance-poids très élevé. Ainsi, l'armature en fibres assure la tenue mécanique, à savoir la résistance à la traction et la rigidité, les modules de traction dans la direction des fibres étant supérieurs à ceux de l'acier. Par ailleurs, la matrice en résine lie les fibres formant l'armature et répartit les efforts de compression ou de flexion, tout en assurant la protection chimique et l'isolation électrique.
La réalisation de la traverse 1 par pultrusion permet d'obtenir les propriétés mécaniques optimales d'un matériau composite, qui est, par définition, anisotropique, par orientation préférentielle des fibres renforts. En effet, lors de la pultrusion, les couches de fibres renforts sont disposées selon les directions de sollicitation mécanique, de sorte que le produit obtenu est parfaitement adapté à l'application prévue.
Le procédé de réalisation de la traverse 1 est de type connu et ne nécessite pas de description en détail. Il suffit simplement de rappeler qu'une armature en fibre imprégnée d'une résine thermodurcissable est tirée à travers un moule filière, dans lequel s'effectue la mise en forme et la réticulation. Un tel procédé permet l'obtention de profilés de grande longueur et de toutes formes, ces profilés étant débités à des longueurs préétablies, à leur sortie du moule filière.
Du fait de la réalisation de la traverse 1 sous forme d'un profilé en matériau composite, la hauteur de la traverse 1 peut être très nettement diminuée par rapport à la hauteur des traverses traditionnelles en béton précontraint ou non, à savoir présenter une hauteur de l'ordre de 80 mm, de sorte que, pour la pose de telles traverses, les travaux de génie civil sont très nettement réduits, permettant une économie importante sur le volume de la dalle de béton, dans laquelle la traverse est insérée. Il en résulte des gains substantiels sur le chantier, tant en ce qui concerne la durée des travaux que les coûts de ces derniers.
Par ailleurs, du fait de la réalisation de la traverse conforme à l'invention sous un encombrement réduit, son poids est très nettement réduit, à savoir de l'ordre de huit kilogrammes par mètre linéaire. Une telle réduction de poids et d'encombrement, par comparaison avec une traverse en béton, dont le poids par mètre linéaire est approximativement de 90 kilos, permet de faciliter les opérations de manutention, tant lors du montage à blanc en usine que lors du montage sur site et ainsi la mise en œuvre sans outils de levage particuliers, tels que des ponts ou des chariots à fourches. Il en résulte également que le placement précis des traverses lors du montage ne nécessite plus d'outils de manutention et est donc facilité, tout en permettant une pose plus rapide et plus précise, l'ajustement des traverses étant possible manuellement. Enfin, le transport sur site, ainsi que le stockage sont facilités.
La traverse composite est, par ailleurs, un isolant électrique et les problèmes d'isolation d'un rail par rapport à l'autre et de l'isolation de la voie ferrée, habituels à ce jour, sont totalement éliminés. En outre, du fait de la réalisation de la traverse 1 en matière composite, celle-ci est totalement insensible à la corrosion, contrairement aux profilés métalliques mis en œuvre dans les traverses en béton précontraint connues.
Du fait des propriétés d'isolant électrique du matériau composite constituant la traverse 1, le montage des rails de voie 3 ne nécessite plus la mise en œuvre de dispositifs isolants électriques supplémentaires, tels que ceux prévus avec les traverses traditionnelles, à savoir des semelles isolantes, des canons isolants et des rondelles isolantes.
Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des traverses pour les applications en chaussée, en particulier pour les voies de tramway présentant un encombrement et un poids très faible par rapport à ceux des traverses correspondantes en béton précontraint ou non et dont la mise en œuvre est rapide et aisée et ne nécessite aucun moyen particulier de levage.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté au dessin annexé. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

EVENDICATIONS
1. Traverse (1) pour voie et appareil de voie, pourvue d'une rainure médiane longitudinale (2), pour la fixation d'attaches de rails, de selles, d'isolateurs, de supports-arrêts ou analogues, cette traverse (1) étant noyée dans une dalle de béton (4) et étant pourvue de boulons (5) de fixation d'un rail de voie (3), par exemple avec interposition d'une selle (6) et mise en œuvre de crapauds (7), caractérisée en ce qu'elle est réalisée en un matériau composite.
2. Traverse, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau composite est un matériau composite pultrudé.
3. Traverse, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le matériau composite est constitué par une matrice en résine entourant une armature composée de fibres.
4. Traverse, suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la résine est du type polyester, époxy, phénolique ou thermodurcissable
5. Traverse, suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les fibres sont des fibres de verre, minérales, végétales ou d'aramide.
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