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Superstructure pour voies ferrées.
Quel que soit le mode d'application que l'on adopte pour la pose des rails soit sur traverses, soit sur longrines, soit sur supports individuels divers, la superstructure utilisée metuellement pour voies forrées implique fatalement l'emploi de ballast en pierrailles ou cailloutis dont le rôle consiste à donner à la vois l'élasticité requise et à transmettre uni- formément sur l'infrastructure la pression des charges de trafic.
Ce qui exige un certain degré d'élasticité de la voie, ce sont les effets dynamiques des charges de trafic, ainsi que
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la vitesse de marche et l'importance des charges de transit,
A faible tistesse de marche et à petites charges, l'élastici- té de la voie peut être pou importante et l'on peut meme y renoncer généralement dans les tramways et dans les chemins de fer desservant des ports. A grandes vitesses, une voie sans élasticité aurait fatalement'pour conséquence un transit pé- nible et les forces de chocs qui ne sont pas absorbées par voie élastique ne tarderaient pas à détériorer le matériel de la voie et les moyens de traction.
Néanmoins, l'installa- tion du ballast en pierrailles ou cailloutis expose la su- perstructure tous les inconvénients qui résultent des élé- ments suivants pose'inégale des supports, desserrage des agents de fixation, déplacement des rails sur les traverses, déplacement de toute la voie dans le ballast en pierrailles ou cailloutis (chéminement des rails ), bôursoufflement par gelée ot autres accidenta do ce genre.
Ce que vise la présente invention c'est de réaliser pour voires ferrées une superstructure qui assure, sans utilisation de ballast en pierrailles ou cailloutis, même à grandes vi- tesses et à fortes pressions axiales, l'élasticité indispen- sable de la voie et la résistance nécessaire contre les for- ces transversales et longitudinales.
Suivant l'invention, on obtient ces résultats par le fait que l'on monte les rails en des corps d'appui rigides pour pouvoir fléchir élastique- ment en sens vertical, sans pouvoir le faire en sens trans- versal, et en étant immobilisés sur divers points en sens longitudinal, de telle sorte qu'en l occurence de forces de chocs la voie peut fléchir élastiquement en sens vertical, est inflexible en face de forces transversales et ne permet en sens longitudinal du rail que les changements de longueur provoqués par les variations de la température.
A cet effet, il s'adapte, entre les rails et les corps d'appui, des res- sorts efficaces , des ressorts à boudin par exemple. Suivant
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une autre forme d'exécution de l'invention, on fait agir, sur les rails, des dispositifs de retenue qui s'opposent à ce que le rail se déplace au dela de sa position de repos lorsqu'il survient une décharge subite de la monture à ressorts.
A titre d'exemple, on a représenté sur le dessin, plusieurs formes d'exécution de la superstructure établie suivant l'in- vention.
La figure 1 montre la superstructure en coupe longitudinale faite suivant la ligne 1-1 de la figure 2
Les figures 2 et 3.sont des coupes transversales faites suivant les lignes II-II et III-III de la figure 1.
Les figures 4, 5 et 6 montrent à plus grande échelle le mon- tage du rail dans le corps d'appui des figures 1 à 3,en ayant la figure 4 qui est une coupe transversale, la figure 5 qui est une coupe longitudinale faite suivant la ligne v-v de la figure 4 avec le rail en élévation, et la figure 6 qui est une vue de dessus, le rail étant retiré.
Les figures 7 et 8 représentent une seconde forme d'exécu- tion d'une superstructure de voië ferrée établie suivant l'in- vention, ces figures étant une vue en coupe transversale et une vue de dessus, le rail étant enlevé.
Les figures 9 et 10 sont des vues de détail de la aupers- tructure montrant le mode d'ancrage du centre du rail en élé- vation et en coupe faite suivant la ligne X-X de la figure 9.
Les figures 11 et 12 représentent une particularité de la, superstructure de voie ferrée en élévation et en vue de dessus.
Les figures 13 et 14 montrent les dispositifs de retenue agissant sur le rail dont Ils empochent le mouvement au delà. de sa position de repos, en élévation et en coupe faite suivant la ligne XIV-XIV de la figure 15.
Les figures 15 et 16 montrent en coupe transversale. et en vue de dessus un autre exemple d'exécution d'un cor.ps d'appui.
@
Dans la forme d'exécution que représententles figures 1
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à 3, les deux rails d'une voie désignée par 1 et 2 sont montés en des corps d'appui x pour pouvoir fléchir élastiquement en sens vertical (direction de la flèche p) sans fléchir en sens transversal (direction de la flèche q) et pour pàuvoir se mouvoir en sens longitudinal (direction de la flèche r).
Ainsi qu'il se ra exposé dans la suite, les'corps d'appui x @ sont disposés dans des supports inférieurs appropriés.
Ainsi que le montrent les figures 4 à 6, chaque corps d'ap- pui de la superstructure établie suivant les figures 1 à 3, présente une échancrure rectangulaire 10 dans laquelle s'ins- tallent des ressorts 11 constitués par deux ressorts à boudin dans-l'exemple d'exécution dont il s'agit ici. C'est sur la base 14 de l'ûchancrure 10 que s'appuient par une de leurs ex- trémités les'ressorts 11 dont l'autre extrémité soutient par leurs patins respectifs 111 et 2' les rails 1 et 2.
La largeur b de l'échancrure 10 est un peu plus grande que la largeur du patin du rail.La profondeur h de cette échancrure 10 est cla culée pour que le patin du rail soit entouré et supporté des deux cotés par les surfaces latérales 16 de l'échancrure 10, de telle sorte que le rail ne peut pas subir de déviation la- térale dans la direction de la flèche q, tandis qu'il peut se produire pour le rail des mouvements verticaux peu importants (direction de la floche p ), ainsi que des mouvements en tiens longitudinal (direction de la flèche r). Lorsque le rail dé- crit des mouvements en sens vertical et en sens longitudinal, il est conduit par les surfaces latérales 16.
Etant donné que le rail s'écarte toujours d'une faible valeur de la ligne cen- trale mathématique, il s'appuie soit sur la paroi latérale de gauche 16, soit sur la paroi latérale, de droite 16 du corps d'appui qui est dressé avec précision. Sur les parties des sur faces latérales 16 qui coopèrent avec le patin du rail, on peut mettre au besoin des pièces interchangeables d'insertion, telles que des petites plaques en acier ou équivaLENT. l'échan
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crure est ouverte sur les deux cotés en 17 et 18 et cela sur- tout pour pouvoir introduire les ressorts 11 dans cette échan. crure 10 sans soulever le rail.
Le corps d'appui x est formé, dans l'exemple d' exécution des figures 4 à 6, par une plaque de tôle en U dont les ex- trémités 20 et 21 sont recourbées latéralement et offrent des trous 22 pour vis de fixation. On peut aussi façonner d'une autre manière le corps d' appui. Par exemple, les formes d'e- xécoution des figures 7-8 et 15-16 ont,un corps d' appui qui se forme à la façon de coussinet de rail.
Dans la zone des ressorts 11, on aménage des moyens des- tinés # garantir ceux-éi contre les influences du dehors.Sur les figures 4 # 6 l'agencement protecteur des ressorts est représenté comme étant-constitué par une boite faite en tôle par exemple dont le fond 25 est situé entre les patins de rails 1' et 2'. respectivement, et les extrémités supérieur res des ressorts 11. Des deux côtés longitudinaux du fond 25 partent des pattes 27 qui se portent vers le bas et dont la hauteur est moindre que la longueur des ressorts 11 en vue de laisser libre jeu aux ressorts.
Des deux côtés transver- saux du fond 25 partent des ailettes 28 qui sont dirigées vers le bas ; comme le montre la figure 6, leur largeur est 'plus grande que la largeur b de l'échancrure 10, de sorte que les bords de ces ailettes 28 sont guidés et appuyés sur les côtés antérieurs 29 du corps d'appui (figures 5 et 6).
Le rôle des agencements protecteurs des ressorts consis- te non seulement % garantir les ressorts 11 contre la glace, la neige et la poussière, mais encore à rendre meilleur l'ap- plication entre le rail et les ressorts et à s'opposer effi- cacement aux déplacements et aux torsions de ces ressorts- En donnant une forme constructive convenable aù fond 25 de la boite protectrice des ressorts, par exemple en le faisant èn oblique, on est en mesure d'obtenir pour le rail telle ou
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telle inclinaison voulue.
Les corps d'appui x sont ancrés rigidement dans le sup- port qui, en l'espèce, est constitué par des blocs porteurs
30. Ces blocs sont reliés entre eux par un soubassement en maçonnerie 32 dans le sens longitudinal des rails, on a donc ainsi au-dessous des deux rails deux parois longitudinales qui sont noyées rigidement dans le sol et qui peuvent être reliées indépendamment l'une de l'autre ou même entre elles par un revêtement maçonné 36, en formant ainsi un corps de ma- çonnerie constituant un.ensemble bien uni.
,Les blocs porteurs 30 se font judicieusement en,béton ar- mé.. On a désigné en 31 les agencements de garantie. Chaque bloc porteur offre une rigole 34 qui y est aménagée d'un bout à l'autre et dans laquelle vient s'adapter la partie centrale en U du corps d'appui x. Les extrémités de la rigole 54 cons- tituent des prolongements des caés ouverts 17 et 18 de l'é- chancrure 10 de sorte qu'après avoir replié et redressé les ailettes 28 de la boite protectrice on peut retirer latérale.. ment les ressorts 11 sans être obligé de soulever respecti- vement les rails 1 et 2. A cet effet, la rigole 34 se place aussi au-dessus du soubassement en maçonnerie 32.
Pour que les eaux de pluie et de neige puissent s'écouler rapidement de la superstructure et ne puissent surtout pas parvenir jusqu'aux ressorts, on incline vers le bas les par- ties extrêmes de la rigole 54. De même, on arrange le revê- tement intermédiaire maçonné 36 en le rendant incliné du mi- lieu de la voie sur les deux côtés, tandis que l' on donne une oblicité latérale dirigée vers le bas à la surface supérieu- re eu soubassement en maçonnerie 32 (figure 3).
Dans la forme d'exécution des figures 4 à 6, les corps d'appui x sont noyés dans le bloc porteur 30. Dans les exem- ples d'exécution des figures. 7-8 et 15-16 le corps d'appui x repose sur un support rigide. Dans la voie ferrée sur sol
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naturel ou sur terrain remblayé et sur ponts en pierre les supports se font judiciousoment on bloce portoura formés par exemple de béton armé. Sur ponts en fer, le corps d'appui x s' applique judicieusement sur les parties constructives con- nues de ponts. Le support destiné aux corps d'appui est alors formé par les parties constructives des ponts en fer et il y est assujetti par des moyens de fixation que constituent par exemple des vis 37.
Dans l'exemple d'exécution des figures 7 et 8, la boite pro- tectrice des ressorts comporte des ailettes 38 qui sont plus petites,que le diamètre intérieur b de l'échancrure 10 du corp d'appui. Pour empêcher que la boite protectrice des ressorts se déplace en sens longitudinal du rail, on met, entre les ai- lettes 38 et les cotes antérieurs 39 du corps d'appui x, des pièces d'insertion 40 qui sont plus largos que la largeur b de l'échancrure 10 et dont les bords latéraux s'appuient sur ces surfaces antérieures 39.
Lorsqu'on emploie le corps d'appui que représentent les figures 7 et 8, on n'est pas obligé d'aménagér sur le bloc porteur une rigole qui y passe d'un,bout a l'autre; le bloc porteur s'applique alors sur le support*
Des attaches y assujettissent dans le support les.rails @
1 et 2 entre leurs extrémités, en appliquant judicieusement ces ancrages au centre et en les agençant pour que sur les points d'ancrage, les rails puissent effectuer les mouvements verticaux résultant de la monture à ressorts (direction de la flèche p) sans pouvoir accomplir de mouvements-ni en sens lon- gitudinal, ni en sens transversal (directions des flèches q et r)
. Ainsi que le montrent les figures 9 et 10,. l'ancrage com- prend un étançon 50 de forme ronde ou carrée; celui-ci se lo- ge pour pouvoir se déplacer en sens vertical dans un guide qui. est fixé dans le support et qui, en l'espèce, est constitué par une cartouche 51. Une vis 54 fixe l'étançon 50 dépassant de la cartouche 51 sur deux éclisses 56,57, qui embrassent respec-
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tivement les patins 1' et 2' des rails et qui se fixent au moyen de vis 58 sur les rails 1 et 2, respectivement.
Les moyens d'ancrage y de l'un des rails 1 sont reliés mutuelle- ment aux moyens d'ancrage du second rail' 2 de la voie par des assemblages transversaux 60 ; ceux-ci sont constitués par exem ple par des fers laminés en U 60 qui sont ancrés sur la car- touche 51 au moyen de rivets ou de vis 61. Dans l'exemple d'exécution dont il s'agit ici, ces assemblages transversaux
60 se mettent à travers le soubassement en maçonnerie 32.
Les agencements d'ancrage y sont disposes, respectivement, dans le centre du'rail et symétriquement au centre du rail en tout nombre que l'on juge nécessaire pour absorber les forces longitudinales d'attaque. Etant donné que le rail est bien fixé en son centre, les petites modifications de longueur du rail qui résultent des changements de températures peuvent se produire sans provoquer de tensions nuisibles sur les deux extrémités du rail.
Les rails 1 et 2 de la voie sont reliés entre eux par des assemblages transversaux 2: qui, ainsi que le montrent les figures 3,11 et 12, se composent de cornières 65 entourant sur le dehors les patins des rails. L'une des branches 66 est fig xée par des vis 67 sur le coté extérieur du rail, Sur la deu- xiéme 'branche 68 est fixée une barre 69 au moyen de vis 70, de rivets ou de moyens équivalents. Pour assujettir la cornière 65 également sur le coté. interne du rail, on a recours à des plaquettes de serrage 72 que l'on adapte sur l'arête interne du patin du rail et que l'on péut rabaisser au'moyen de vis 73. Dans ce genre de construction, les cornières d'éclis- ses sont les mêmes pour les deux rails et pour toutes les lar. geurs de voies.
On tient compte du changement de largeur de voie en ayant une barre de raccordement dont la longueur se règle suivant l'écartement des rails. Cet assemblage trans- versal a pour but de maintenir les deux rails opposés d'une
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voie à la distance exacte correspondant à la largeur de la voie et d'assurer les rails sur les bordures.
L'élasticité de la monture à ressorts 11 est plus parfai- te et même plus grande que celle du ballast en pierraille ou cailloutis. Pour empêcher que les rails se rehaussent au de- la de la position de repos et subissent un soulèvement intem- pestif, on fait agir sur les rails 1,2 suivant l'invention, des dispositifs de retenue w (figures 13 et 14) qui mettent les rails dans l'impossibilité de se mouvoir au dela de la position da repos. Cea diapoaitifa de retenue w peuvent s'ins taller en divers endroits de la voie et offrir les formes les plus diverses. La' seule chose essentielle c'est que ces dis- positifs 'de/retenue ne"dérangent pas le"jeu'de la monture à ressorts 11.
Dans l'exemple d'exécution dés figures 13 et 14, les dispositifs de retenue se composent d'un organe de trac- tion 80 qui est ancré dans le support et qu'un accouplement 81,82,85 permettant le libre jeu des ressorts, relie à des parties du rail, par exemple au patin 1',2' Dans le corps de voie ferrée sur sol vierge ou sur terrain de remblai et sur pots en pierre, les organes de traction sont'ancrés dans le soubassement en maçonnerie 52, et; pur ponts en fer, ils sont ancrés dans des parties constructives des ponts. L'ac- couplement 81,82,85 se compose d'une suspension et comporte un anneau 82 qui s'adate, d'ue parte, dans un crochet 81 de la barre de traction ou tirant 80 et, d' autre part, dans une fente 85 de lrétrier 84.
C' est de la manière nettement indiquée par la figure 14 que l'étrier 84 qui' se fait par exemple de fer rond vient engager et entourer le patin du rail. La seconde extrémité de la barre 80 est ancrée dans le support (soubassement en maçonnerie 32., parties constructi- ves de ponts enfer) ; les figures 1 et 2 montrent en une for- me d'exécution donnée à titre d'exemple comment se fait l'an- crage de l'organe dé traction ou du tirant dans le soubasse-
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ment en maçonnerie. La barre 80 offre un oeillet 86 où l'on fait passer la barre transversale 87 qui est noyée dans le soubassement en maçonnerie.
Entre l'étrier 84 et le paiin 1',2' de rail on met des pièces d'insertion 88,89, par exemple des plaquettes en acier; celles-ci forment l'agencement de tension destiné à aejuster la position de repos du rail et servent aussi # réduire la pression exercée sur le patin du rail. 11 est attribué une importance spéciale à des moyens de tension 88-89. L'anneau
82 et chaque endroit de l'étrier 84 et'du crochet 81 où s'en- gagé cet'anneau sont soumis à une¯usure qui est compensée au moyen des pièces d'insertion'88-89. Pour cela, il suffit tout simplement de rendre plus faible la pièce d'insertion 89 et plus'forte la pièce d'insertion 88, par exemple en faisant leur échange par pièces de force moindre et supérieure.
Au moyen des pièces d'insertion 88-89 on peut même au besoin donner une tension péréalable à la monture à ressorts 11. Le crochet 81, l'anneau 82 et l'étrier 84 doivent se faire puis- sants, car leur force de résistance, doit surmonter la force de tension de la monture à ressorts 11.
Ainsi que le montrent les figures 13 et 14 le dispositif
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de retenue w B'.1.n.:3'!;w.J.o antre doux booi9 porteurs 30 ot, pu.1" conséquent, entre deux corps d'appui x. Quant au nombre des dispositifs de retenue w, on peut se contenter d'en adapter un entre chaque cinquième et sixième blocs portiers 50.
Dans le corps d'appui x que représentent les figures 15 et 16, la monture à ressorts Il de chacun des rails 1 et 2 est pourvue d'un manchon protecteur 90 qui se retrousse au-
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dessus de la monture . ressorts et (lui as L mtdl'1tonu I?tir son fond 91 entre l'extrémité supérieure du ressort 11 et le pa- tin du rail.
La paroi latérale cylindrique 92 du manchon protecteur 90 entoure le ressort . la hauteur de ce manchon/est moindre
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que la longueur du ressort de sorte que le jeu de celui-ci n'est pas gêné. Pour fermer plus parfaitement le ressort 11, il s'installe un second manchon protecteur 94 dont le fond 95 se met entre l'extrémité inférieure du ressort 11 et la base 14 de l'échancrure 10 du corps d'appui. La paroi cylindrique 96 entoure le ressort 11 et se loge pour pouvoir se déplacer dans le premier manchon 90.
Ainsi que le montre la figure 3, le man- chon protecteur 90 est retroussé sur le manchon protecteur 94 ; il en résulte qu'en empêche complètement ainsi l'eau, la neige et la poussière de pénétrer dans la monture à ressortsf Grâce à des moyens appropriés d'ancrage qui ne sont pas repré- sentes sur le dessin, ces manchons protecteurs et par censé-, quent les ressorts sont garantis eontre tout déplacement dans l'échancrure 10.
Entre le corps d'appui x et le support, il se met un lit
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intormodiairo 98 (lui ao oompooû do mt:i.till.o molle' ou c7.rxwl:.r,ue, sui vant le cas. Ce qui convient à titre de lit intermédiaire, c'est par exemple une bande de feutre. Le lit intermédiaire en matière molle ou élastique empêche que le corps d'appui x exer- ce dès effets fâcheux ou nuisibles sur le support.
En vertu de la monture élastique des rails et de la grande puissance de résistance contre les forces latérales.et longi- tudinales, la superstructure décrite ci-dessus est surtout très apte pour grandes vitesses et fortes pressions axiales. Tous les éléments de la superstructure, à l'exception du soubasse- ment en maçonnerie, peuventse faire d'avance à l'état tout prêt': ceci s'applique surtout aux blocs porteurs 30 qui peuvent se façonner, en raison de leur forme simple, avec des moyens auxi- liaires très simples, au voisinage de 1''endroit où doit se mon- ter l'ouvrage et même en une autre période que celle où se fait l'installation de cette superstructure ;
c'est ainsi que l'on réalise de sérieuses économies sur les frais de transport et sur la durée du travail.
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Sur ponts en fer, ainsi que sur objets qui occasionnent de grandes dépenses et qui doivent avoir une longue durée, 1, invention offre des avantages spéciaux. On a alors à l'en- droit ou se mettent les blocs porteurs et le soubassement les parties constructives connues des ponts et l'on emploie judi- cieusement, en s'inspirant des lieux et des circonstances, toutes les autres parties de la superstructure, c'est à dire les ressorts 11, les corps.porteurs x, les ancrages y et les assemblages transversaux z.
Il est bien entendu que la superstructure que l'on vient de décrire et qui est représentée sur les dessins n'est don- née qu'à titre d'exemple d'application'de l'invention et que l'on peut modifier la formé constructive dès divers éléments dè la superstructure sans s'écarter en rien pour cela du ca- dre de l'invention.