WO1994002685A1 - Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast - Google Patents

Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast Download PDF

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    • E01B2204/01—Elastic layers other than rail-pads, e.g. sleeper-shoes, bituconcrete

Definitions

  • Support device for a railroad track without ballast for a railroad track without ballast.
  • the railway consists of rails fixed on sleepers placed perpendicular to the rail, said sleepers rest on a thickness of stones called ballast.
  • This traditional concept of track has been very successful and has demonstrated its perfect adaptation to various types of rail traffic.
  • ballast-free track is then used, the base of which is made of concrete to replace the bed of stones.
  • a particularly widespread embodiment of track without ballast comprises as shown in Figure 1 a cross member consisting of two concrete blocks or blocks connected together by an angle called a spacer.
  • the shape of the lower part of the concrete blocks is designed so as to perfectly adapt to the shape of an enveloping elastomer shell which is called a slipper.
  • an elastomer sole Between the underside of the concrete block and the bottom of the envelope is generally disposed an elastomer sole, the surface of which is substantially equal to the surface of the underside of the block.
  • This sole has a flexibility adapted to the nature of the traffic on the line and gives the track an elasticity in the vertical direction replacing or improving the elasticity provided by the ballast of traditional design.
  • the side walls of the envelope are provided with grooves type reliefs which provide a certain elasticity in the horizontal plane.
  • a bead placed over the entire contour, allows the envelope to be held correctly on the concrete blocks, avoiding excessive yawning. This bead combined with a particular geometry of the concrete blocks, limits the possible introduction of water between the envelope and the block.
  • the assembly consisting of the rails and the sleepers connected together by a fixing system, is positioned in space using wedging devices and a so-called mortar is poured. timing coming to fix the track in a geometrical position determined once and for all.
  • the mortar is poured to a height slightly lower than the level of the lower edge of the liner bead; the lower part of the envelope is then surrounded by mortar, forming a cell-shaped housing.
  • This type of track without ballast is mainly used for applications in tunnels, for metropolitan networks or for conventional lines of rail networks where trains run at speeds below the high speed range whose lower threshold can be located approximately at 200 km / h.
  • This lifting can be critical if its amplitude is such that a clearance between the block and the sole or between the sole and the bottom of the envelope can take place, it can then result in a shock during the downward movement of the block at the time of game cancellation.
  • the invention which is the subject of the patent therefore aims to provide a solution to this problem which has not yet been solved to date.
  • special devices have been designed so as to resiliently fix the cross member in the vertical direction by exerting a restoring force downwards when the cross member tends to lift.
  • This elastic connection completes the elastic connection provided by the sole to form a bilateral elastic connection.
  • a support device for a railroad track without ballast comprising at least one concrete block resting on a flexible footing; the assembly being held in a shell of elastomer material anchored in a concrete bed which envelops the lower part of said block and the upper edge of which is provided with a bead, characterized in that the horizontal section of said block is variable and has a maximum surface at a level located immediately under the bead of the upper edge of the shell so as to limit the relative displacement of the block and the shell by an elastic retainer.
  • the horizontal section of said block is variable by modifying its width.
  • the thickness of the bead is variable along the upper edge of said shell.
  • the internal lateral walls of the shell are provided with horizontal grooves intended to cooperate with corresponding grooves formed on the lateral face of the lower part of said block.
  • said bead further comprises a clamping member on the upper part of said block.
  • the external lateral walls of said shell are provided with peripheral projections to strengthen the anchoring in the mortar bed.
  • FIGS. la and lb show a traditional embodiment of a rail support device, without ballast track respectively in side view and in top view;
  • FIG. 2 shows a detailed sectional view of a traditional slipper
  • FIG. 3a and 3b respectively show a side view and a top view of an embodiment of the concrete block used in the device of the invention
  • FIG. 4 shows a top view of the device of the invention.
  • FIG. 5 shows a side view in section of the device of the invention.
  • the traditional rail support device shown in FIGS. 1 a and 1 b comprises a cross member consisting of two concrete blocks or blocks 2,3 arranged symmetrically and, optionally, connected by an angle iron or spacer 4 and on which the rails RI and R2 rest. .
  • the blocks 2,3 rest on a flexible sole 10 and the block / sole assembly is placed in a shell or liner 5,6 of elastomer material which envelops the lower part of said block and the upper edge of which is provided with a bead 8 .
  • the shell 5.6 is anchored and embedded up to the level of the bead 8 in a bed of mortar B.
  • FIG. 2 shows a detailed view in section of the assembly consisting of the block 2 and the shell 5 shown in Figures la.lb.
  • the internal face of the lateral wall of the shell 5 is advantageously provided with grooves or cells 7 intended to cooperate with corresponding grooves formed on the lateral face of the lower part of the block to reinforce the holding of said block 2 by suction effect. and ensure a certain elasticity in the horizontal plane.
  • Figures 3a and 3b show an embodiment of a concrete block used in the device of the invention.
  • the block 12 has a different geometry from the blocks 2 and 3 previously described. Starting from the base upwards, the horizontal section of the block has a variable surface which increases first of all to reach a maximum situated at a level which is immediately below the bead of the upper edge of the shell so as to limit the relative displacement of the block and the shell by an elastic retainer.
  • the shell 15 has a height such that once the block in place therein the upper edge of the envelope is located above the contour where the surface of the horizontal section of the concrete is maximum but the width of the empty shell is such that it is then necessary to elastically deform its upper edge in order to make it pass above the level where the width of the block is maximum.
  • this characteristic is obtained by making the block with a variable width; the lower part 12a being with diverging side faces while the upper part 12b is with converging side faces.
  • the shell 15 firmly and tightly envelops the block 12 by retaining the bead 18 above the divergent side faces.
  • the bead 18 comprises a tightening member, for example a strap 19 which presses the bead 18 on the walls of the block 12.
  • This plating will be all the more effective as the thickness of the bead will be variable along the upper edge of the shell to obtain a suitable pressure distribution over the contour.
  • Figure 4 shows a top view of a section of the shell in a horizontal plane located at the height of the bead.
  • the clamping device can be incorporated into the envelope during molding thereof and will therefore act inside the material in the manner of a spring.
  • an elastic clamping member cord .
  • block and shell shell become integral as soon as the clamping device is in place.
  • the clamping device encloses the block at a place where its section in a horizontal plane decreases, which consequently blocks any relative upward movement between block and envelope.
  • peripheral projections 15a In order to control the movement of the block with respect to an absolute reference, the side walls of the lower part of the shell are provided with peripheral projections 15a. These projections have a suitable geometry to strengthen the strength of the anchoring of the envelope in the concrete and to avoid any separation of the block-envelope assembly from the housing in the form of a cell in the concrete: figure illustrates the area of attachment of the envelope in the concrete.

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Abstract

Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast comprenant au moins un bloc de béton (12, 13) reposant sur une semelle souple (10); l'ensemble étant maintenu dans une coque (15) en matériau élastomère ancrée dans un lit de mortier (B) qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet (18), caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable et possède une surface maximale à un niveau situé immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque (15) de façon à limiter le déplacement relatif du bloc (12, 13) et de la coque (15) par une retenue élastique.

Description

Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast.
Dans la quasi totalité des réseaux de chemin de fer, la voie ferrée est constituée de rails fixés sur des traverses placées perpendiculairement au rail, lesdites traverses reposent sur une épaisseur de pierres appelée ballast. Cette conception traditionnelle de la voie a connu un très large succès et a démontré sa parfaite adaptation à des types de trafic ferroviaire variés.
Il existe cependant des cas où une autre technique de voie ferrée est préférée à cette voie traditionnelle, en particulier lorsque l'approvisionnement, l'acheminement ou l'entretien du ballast et de la voie se révèle problématique : ceci est le cas notamment en zone d'accès difficile tel qu'en tunnel. On utilise alors une voie dite "voie sans ballast" dont l'assise est faite de béton en remplacement du lit de pierres.
Un mode de réalisation particulièrement répandu de voie sans ballast comprend comme représenté sur la figure 1 une traverse constituée de deux blocs de béton ou blochets reliés ensemble par une cornière appelée entretoise. La forme de la partie inférieure des blocs en béton est conçue de façon à s'adapter parfaitement à la forme d'une coque enveloppante en elastomère qui est appelée chausson.
Entre la face inférieure du bloc de béton et le fond de l'enveloppe est généralement disposée une semelle en elastomère dont la surface est sensiblement égale à la surface de la face inférieure du bloc. Cette semelle possède une souplesse adaptée à la nature du trafic sur la ligne et confère à la voie une élasticité dans le sens vertical remplaçant ou améliorant l'élasticité que procure le ballast de conception traditionnelle. Les parois latérales de l'enveloppe sont pourvues de reliefs du type cannelures qui assurent une certaine élasticité dans le plan horizontal. A la partie supérieure de l'enveloppe un bourrelet, disposé sur tout le contour, permet une tenue correcte de l'enveloppe sur les blocs de béton en évitant un bâillement excessif. Ce bourrelet combiné à une géométrie particulière des blocs de béton, limite l'introduction éventuelle d'eau entre l'enveloppe et le bloc.
Lors de la pose de la voie, l'ensemble constitué par les rails et les traverses reliés entre eux par un système de fixation, est positionné dans l'espace à l'aide de dispositifs de calage et l'on coule un mortier dit de calage venant fixer la voie dans une position géométrique déterminée une fois pour toutes. Le mortier est coulé jusqu'à une hauteur légèrement inférieure au niveau du bord inférieur du bourrelet du chausson ; la partie inférieure de l'enveloppe est alors entourée de mortier en formant un logement en forme d'alvéole.
Ce type de voie sans ballast est principalement utilisé pour des applications en tunnel, pour les réseaux métropolitains ou pour les lignes classiques des réseaux ferrés où les trains circulent à des vitesses en deçà du domaine de la grande vitesse dont on peut situer le seuil inférieur approximativement à 200 km/h.
Les voies grandes vitesses posent en effet un problème particulier qui réside dans le fait que les mouvements dynamiques du rail et de la traverse au passage des convois sont sensiblement plus importants que sur une voie destinée à une circulation à vitesse normale ; or il apparaît au regard de la figure 1 que rien ne limite le déplacement vers le haut du rail et de la traverse si ce n'est la gravité s'exerçant sur ces éléments. Il en ressort qu'un soulèvement des blocs et du rail généré par des ondes de déformation de la voie ne peut être exclu.
Ce soulèvement peut se révéler critique si son amplitude est telle qu'un jeu entre le bloc et la semelle ou entre la semelle et le fond de l'enveloppe puisse avoir lieu, il peut en résulter alors un choc lors du mouvement de descente du bloc au moment de l'annulation du jeu.
L'invention objet du brevet a donc pour but d'apporter une solution à ce problème non encore résolu à ce jour. Dans ce but, des dispositifs particuliers ont été conçus de façon à fixer élastiquement la traverse dans le sens vertical en exerçant une force de rappel vers le bas lorsque la traverse a tendance à se soulever. Cette liaison élastique complète la liaison élastique procurée par la semelle pour former une liaison élastique bilatérale.
Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast comprenant au moins un bloc de béton reposant sur une semelle souple ; l'ensemble étant maintenu dans une coque en matériau elastomère ancrée dans un lit de béton qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet , caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable et possède une surface maximale à un niveau situé immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque de façon à limiter le déplacement relatif du bloc et de la coque par une retenue élastique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la section horizontale dudit bloc est variable par modification de sa largeur.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'épaisseur du bourrelet est variable le long du bord supérieur de ladite coque. Selon une autre caractéristique, les parois latérales internes de la coque sont pourvues de cannelures horizontales destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure dudit bloc.
Selon encore une autre caractéristique, ledit bourrelet comporte en outre un organe de serrage sur la partie supérieure dudit bloc.
Selon une variante de réalisation, les parois latérales externes de ladite coque sont pourvues de saillies périphériques pour renforcer l'ancrage dans le lit de mortier.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre accompagnée des dessins sur lesquels :
- les figures la et lb représentent un mode de réalisation traditionnel d'un dispositif de support d'un rail, en voie sans ballast respectivement en vue de côté et en vue de dessus ;
- la figure 2 représente une vue de détail en coupe d'un chausson traditionnel ;
- les figures 3a et 3b représentent respectivement une vue de côté et une vue de dessus d'un mode de réalisation du bloc de béton utilisé dans le dispositif de l'invention ;
- la figure 4 représente une vue de dessus du dispositif de l'invention ; et,
- la figure 5 représente une vue de côté en coupe du dispositif de l'invention.
Le dispositif traditionnel de support de rails représenté sur les figures la et lb comprend une traverse constituée de deux blocs de béton ou blochets 2,3 disposés symétriquement et, éventuellement, reliés par une cornière ou entretoise 4 et sur lesquels reposent les rails RI et R2.
Les blocs 2,3 reposent sur une semelle souple 10 et l'ensemble bloc/semelle est placé dans une coque ou chausson 5,6 en matériau elastomère qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet 8. La coque 5,6 est ancrée et noyée jusqu'au niveau du bourrelet 8 dans un lit de mortier B.
La figure 2 représente une vue de détail en coupe de l'ensemble constitué du bloc 2 et de la coque 5 représenté sur les figures la.lb. La face interne de la paroi latérale de la coque 5 est avantageusement pourvue de cannelures ou d'alvéoles 7 destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure du bloc pour renforcer la tenue dudit bloc 2 par effet de ventouse et assurer une certaine élasticité dans le plan horizontal. Les figures 3a et 3b représentent un mode de réalisation d'un bloc de béton utilisé dans le dispositif de l'invention.
Sur ces figures, le bloc 12 a une géométrie différente des blocs 2 et 3 précédemment décrits. En partant de la base vers le haut, la section horizontale du bloc a une surface variable qui augmente tout d'abord pour atteindre un maximum situé à un niveau qui se trouve immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque de façon à limiter le déplacement relatif du bloc et de la coque par une retenue élastique.
En d'autres termes, la coque 15 possède une hauteur telle qu'une fois le bloc en place dans celle-ci le bord supérieur de l'enveloppe se situe au- dessus du contour où la surface de la section horizontale du béton est maximale mais la largeur de la coque vide est telle qu'il est alors nécessaire de déformer élastiquement son bord supérieur afin de le faire passer au- dessus du niveau où la largeur du bloc est maximale.
Sur les figures 3a et 3b, cette caractéristique est obtenue en réalisant le bloc avec une largeur variable ; la partie inférieure 12a étant à faces latérales divergentes tandis que la partie supérieure 12b est à faces latérales convergentes.
De cette façon, la coque 15 enveloppe de façon ferme et étanche le bloc 12 par retenue du bourrelet 18 au-dessus des faces latérales divergentes.
De manière avantageuse, le bourrelet 18 comporte un organe de serrage, par exemple une sangle 19 qui vient plaquer le bourrelet 18 sur les parois du bloc 12. Ce plaquage sera d'autant plus efficace que l'épaisseur du bourrelet sera variable le long du bord supérieur de la coque pour obtenir une répartition de pression convenable sur le contour. La figure 4 représente en vue de dessus une coupe de la coque dans un plan horizontal situé à la hauteur du bourrelet.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de serrage pourra être incorporé à l'enveloppe lors du moulage de celle-ci et agira donc à l'intérieur de la matière de la façon d'un ressort. On pourra ainsi prévoir un organe de serrage élastique (cordon....) logé dans un conduit interne ménagé dans ledit bourrelet 18. Il apparaît clairement que grâce à ce dispositif, bloc et coque enveloppe deviennent solidaires dès lors que le dispositif de serrage est en place. En effet, le dispositif de serrage enserre le bloc à un endroit où sa section dans un plan horizontal évolue de façon décroissante ce qui par conséquent bloque tout déplacement relatif vers le haut entre bloc et enveloppe.
On remarquera en outre que grâce à l'effort de serrage l'étanchéité entre l'enveloppe et bloc est très fortement améliorée grâce à la pression de contact du bourrelet qui s'exerce sur tout le pourtour de l'enveloppe.
Afin de contrôler le mouvement du bloc par rapport à un repère absolu, les parois latérales de la partie inférieure de la coque sont pourvues de saillies périphériques 15a. Ces saillies ont une géométrie adaptée pour renforcer la tenue de l'ancrage de l'enveloppe dans le béton et éviter un décollement éventuel de l'ensemble bloc-enveloppe vis-à-vis du logement en forme d'alvéole dans le béton : la figure illustre la zone d'accrochage de l'enveloppe dans le béton.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast comprenant au moins un bloc de béton (12,13) reposant sur une semelle souple (10) ; l'ensemble étant maintenu dans une coque (15) en matériau elastomère ancrée dans un lit de mortier (B) qui enveloppe la partie inférieure dudit bloc et dont le bord supérieur est pourvu d'un bourrelet (18), caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable et possède une surface maximale à un niveau situé immédiatement sous le bourrelet du bord supérieur de la coque (15) de façon à limiter le déplacement relatif du bloc (12,13) et de la coque (15) par une retenue élastique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section horizontale dudit bloc est variable par modification de sa largeur.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur du bourrelet (18) est variable le long du bord supérieur de ladite coque (15).
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales internes de la coque (15) sont pourvues de cannelures horizontales (7) destinées à coopérer avec des cannelures correspondantes ménagées sur la face latérale de la partie inférieure dudit bloc.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit bourrelet comporte en outre un organe de serrage (19) sur la partie supérieure dudit bloc.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois latérales externes de ladite coque sont pourvues de saillies périphériques (15a) pour renforcer l'ancrage dans le lit de mortier.
PCT/FR1993/000736 1992-07-20 1993-07-20 Dispositif de support d'un rail de chemin de fer en voie sans ballast Ceased WO1994002685A1 (fr)

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