WO2004035934A1 - Support de rail pour voie sans ballast - Google Patents

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Joël Cailliau
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Railtech International
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    • 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
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • E01B3/40—Slabs; Blocks; Pot sleepers; Fastening tie-rods to them
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers
    • E01B1/005—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers with sleeper shoes

Definitions

  • the present invention relates to a rail support for a track on a slab, that is to say without ballast. Such routes are used in particular in tunnels.
  • a rail support is composed of a concrete block or block, the upper part of which is provided with means for fixing the rail.
  • the shape of the lower part of the concrete block is, in turn, designed to adapt to the shape of an elastomer shell also called a liner.
  • an elastomer sole whose surface is substantially equal to the surface of the underside of the block. This sole has an elasticity adapted to the nature of the traffic on the line to attenuate the vibrations emitted during the passage of a train and to give the track flexibility in compression in the vertical direction. Such flexibility can also be obtained by means of reliefs of the fluting type, present on the bottom of the envelope.
  • the installation of this system is carried out in different successive phases: the first phase is the phase of fixing the rail on the support on the one hand and the embedding of the envelope on the support on the other hand.
  • the second phase is the positioning phase of the assembly formed by the rail, the support and the envelope to obtain the desired track layout.
  • the third phase is the sealing phase of the track by concreting which definitively freezes the position of the track.
  • the external dimensions of the concrete blocks can vary significantly from one block to another, in particular because of the shrinkage phenomenon which occurs when the concrete dries and hardens. This variation is problematic when one wishes to replace a defective or damaged support, following a derailment for example, by another support. Indeed, it may be that in this case the dimensions of the new support do not allow to correctly enter the imprint left in the cavity of the slab by the old support.
  • the second reason, of an economic nature, is that the concrete supports have a weight such that transport over long distances presents a handicap in terms of cost of transport; a palliative would be to manufacture the supports near the place of laying of the track but that supposes a transfer of know-how and material whose cost is not always compatible with the considered site, in particular when it is a question of the construction of metro lines, due to the size of the site, or that of a railway line in an under-equipped country.
  • the object of the present invention is to remedy the shortcomings of the existing solutions mentioned above.
  • a rail rail support for track on a slab comprising a block of molded material, the upper part of which is provided with means for fixing the rail, encased in a liner envelope comprising a wall vertical and a bottom, said envelope being itself housed in a cavity of said slab, characterized in that said block is molded in a rigid shell whose shape and external dimensions are adapted to the internal dimensions of the envelope, the face bottom of the assembly constituted by the block and the rigid shell, forming a block, resting on the bottom of said liner.
  • the block thus formed can rest directly on the bottom of the liner, possibly with the interposition of a relatively flexible sole, if necessary. This guarantees the possibility of replacing the block by simple substitution.
  • one or more reinforcement grids are secured to the rigid shell and embedded in the block of molded material. This avoids the separation of these last two elements in the event of a phenomenon of shrinkage of the molded material during drying.
  • the rail support according to a preferred embodiment of the invention is such that the horizontal section of the external contour of the rigid shell has a curvilinear shape, for example circular.
  • the shell is advantageously cut from a tube with a circular section, metallic, preferably made of steel.
  • FIG. 1 shows a cross section of the rail support according to the invention; according to line I-I of Figure 2; Figure 2 shows a top view of such a support; Figure 3 is an exploded perspective view of certain parts of a rail support according to a second embodiment according to the invention; Figure 4 is a sectional view of this second embodiment; and FIG. 5 illustrates another variant, seen from above.
  • the support as shown comprises a block of molded material 1, concrete in the example described, the upper part of which is provided with fixing means 2 for the rail 7.
  • fixing means comprise a lag screw 3 with external thread intended for to be fixed by screwing in a female element, a kind of dowel 4 with internal thread, a spring blade 5 in steel and a band 6 in elastomer having longitudinal grooves to allow flexibility in compression during the passage of the train.
  • the lower part of the rail 7 is held between the upper part of the dowel 4 and the elastomer strip 6 by clamping the male element 3 in the female element 4.
  • the leaf spring 5 serves to transmitting the clamping force on the heel 13 of the rail 7, while distributing the force over a certain surface.
  • This support is embedded in an envelope 8, itself housed in a cavity of the slab 9.
  • the bottom 8a of the envelope 8 has radial grooves 14 intended to provide flexibility in compression to the envelope to attenuate the vibrations emitted when passing a train.
  • the block of molded material 1 is surrounded by a rigid shell 10, a sort of lost mold in which the molding of said block has taken place.
  • the assembly forms a block which it may be necessary to change in the event of deterioration of the track.
  • the block rests on the bottom of the slipper.
  • a reinforcement grid 11, integral with the rigid shell 8 is embedded in the block of molded material 1.
  • the end of the rigid shell 10 has a chamfer 12 facilitating its embedding in the envelope 8.
  • the horizontal section of the outer contour of the rigid shell shown in Figure 2 is circular and obtained by cutting to length a metal tube, preferably steel.
  • a non-circular curvilinear section could however be suitable.
  • the upper end of said rigid shell 10 advantageously has two diametrically opposite indentations allowing the passage of the rail 7.
  • FIGS. 3 and 4 the structural elements similar to those of the embodiment of FIGS. 1 and 2 bear the same reference numbers and will not be described in detail again.
  • the shape and the external dimensions of the rigid shell 10 are adapted to the internal dimensions of the casing 8 and the underside of the assembly constituted by the concrete block and the rigid shell rest on the bottom. 8b of envelope 8.
  • the bottom 8b is provided with studs 20 coming from molding, which play the same role as the splines 14.
  • the number and the dimensions of these studs can be adapted as a function of the elasticity which it is desired to give to the bottom of the liner, on which the assembly forming the block rests, constituted by the concrete block 1 and the rigid shell 10.
  • the envelope itself is conventionally made of synthetic material, for example elastomer or the like, as in the case of the previous embodiment.
  • the generally cylindrical vertical wall 22 has vertical ribs 24 chamfered at their upper ends, which facilitates the introduction and sliding of the rigid shell 10.
  • the edge of the envelope 8 forming a liner comprises a ring 26 shaped to receive a clamp 28.
  • This ring is connected to the rest of the vertical wall by a thinned annular part 30.
  • the ring 26 is provided externally with segments 32 offset axially and circumferentially and defining between them the housing of the clamp 28. The latter makes it possible to ensure the seal between the cylindrical outer wall of the rigid shell 10 and the liner, preventing water infiltration between these two elements. If, following an incident, it is necessary to replace the block, simply disassemble the collar and extract the block vertically by sliding it into the liner.
  • the rigid shell 8 is made of molded plastic.
  • Clipping means 36 have come from molding with the rigid shell 10 and bottom protruding inside thereof. The ends of a reinforcement grid 11 can engage in these clipping means, which allows immediate installation of said grid (no welding is necessary as in the previous example) before pouring the concrete into said rigid shell forming a lost mold.
  • the liner 8 shown in FIG. 3 can perfectly receive a rigid metallic shell like that described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the rigid shell 10 and the liner 8 are generally cylindrical with a circular section.
  • a non-circular curvilinear section is possible, preferably in any parallelepiped shape, to ensure a better distribution of the stresses on the envelope.
  • the simple and advantageous shapes one can choose an oval shape.
  • the horizontal sections of the rigid shell 10 and the liner 8 have an oval outline, the largest dimension of the support extending substantially perpendicular to the rail. This advantageous form is illustrated in FIG. 5.
  • its transverse dimension is significantly greater than its height. In practice, the transverse dimension will be at least about twice the height.

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Abstract

L'invention concerne un support de rail ferroviaire pour voie sur dalle destiné à être encastré dans une enveloppe (8), elle-même logée dans une cavité de la dalle (9). Le support comprend un bloc de matériau moulé (1) dans une coque rigide (10) dont la forme et les dimensions extérieures sont adaptées aux dimensions intérieures de l'enveloppe (8) pour garantir la possibilité de remplacement du support par simple substitution. Application à la fabrication et à la réparation de voie ferrée sur dalle.

Description

Support de rail pour voie sans ballast
La présente invention concerne un support de rail ferroviaire pour voie sur dalle, c'est-à-dire sans ballast. De telles voies sont utilisées notamment dans les tunnels.
De manière générale et connue en soi, un support de rail ferroviaire est composé d'un bloc de béton ou blochet dont la partie supérieure est pourvue de moyens de fixation du rail. La forme de la partie inférieure du bloc de béton est, quant à elle, conçue de façon à s'adapter à la forme d'une enveloppe en élastomère aussi appelée chausson. Il est fréquent de disposer entre la face inférieure du bloc de béton et le fond de l'enveloppe, une semelle en élastomère dont la surface est sensiblement égale à la surface de la face inférieure du bloc. Cette semelle possède une élasticité adaptée à la nature du trafic sur la ligne pour atténuer les vibrations émises lors du passage d'un train et conférer à la voie une souplesse en compression dans le sens vertical. Une telle souplesse peut aussi être obtenue au moyen de reliefs du type cannelures, présents sur le fond de l'enveloppe.
La pose en voie de ce système s'effectue en différentes phases successives : la première phase est la phase de fixation du rail sur le support d'une part et l'encastrement de l'enveloppe sur le support d'autre part. La seconde phase est la phase de positionnement de l'assemblage formé par le rail, le support et l'enveloppe pour obtenir le tracé de voie souhaité. La troisième phase est la phase de scellement de la voie par bétonnage qui fige définitivement la position de la voie.
L'utilisation de ce type de support peut être jugée techniquement satisfaisante mais présente certains inconvénients.
D'abord, les dimensions extérieures des blocs en béton peuvent varier sensiblement d'un bloc à l'autre, notamment à cause du phénomène de retrait qui se produit lorsque le béton sèche et durcit. Cette variation pose problème lorsqu'on souhaite remplacer un support défectueux ou endommagé, suite à un déraillement par exemple, par un autre support. En effet, il se peut que dans ce cas les dimensions du nouveau support ne permettent pas d'entrer correctement dans l'empreinte laissée dans la cavité de la dalle par l'ancien support.
Actuellement, on remédie à ce type d'inconvénient en fabriquant spécialement des blocs de béton de plus faibles dimensions et en coulant de la résine dans l'espace laissé entre l'extérieur du bloc et l'intérieur de l'empreinte laissée dans la dalle par l'ancien support.
La seconde raison, d'ordre économique, est que les supports en béton ont un poids tel que le transport sur de grandes distances présente un handicap en terme de coût de tansport ; un palliatif serait de fabriquer les supports à proximité du lieu de pose de la voie mais cela suppose un transfert de savoir-faire et de matériel dont le coût n'est pas toujours compatible avec le chantier considéré, notamment lorsqu'il s'agit de la construction de lignes de métro, en raison de la taille du chantier, ou de celle d'une ligne ferroviaire dans un pays sous équipé.
La présente invention a pour objet de remédier aux insuffisances des solutions existantes évoquées ci-dessus.
Ce but est atteint conformément à l'invention au moyen d'un support de rail ferroviaire pour voie sur dalle comprenant un bloc de matériau moulé dont la partie supérieure est pourvue de moyens de fixation du rail, encastré dans une enveloppe formant chausson comprenant une paroi verticale et un fond, ladite enveloppe étant elle- même logée dans une cavité de ladite dalle, caractérisé en ce que ledit bloc est moulé dans une coque rigide dont la forme et les dimensions extérieures sont adaptées aux dimensions intérieures de l'enveloppe, la face inférieure de l'ensemble constitué par le bloc et la coque rigide, formant blochet, reposant sur le fond dudit chausson.
Le blochet ainsi constitué peut reposer directement sur le fond du chausson éventuellement avec interposition d'une semelle relativement souple, si nécessaire. On garantit ainsi la possibilité de remplacement du blochet par simple substitution.
Cette dernière possibilité, en cas d'endommagement du support, suite à un déraillement par exemple, évite d'avoir recours à des supports de dimensions réduites spécialement moulés pour l'occasion. De plus, la coque rigide étant utilisée comme moule perdu, la fabrication des supports selon l'invention demande un savoir-faire moindre et moins de matériel spécifique. L'obtention de cette coque par découpage à longueur d'un tube d'acier par exemple, simplifie encore la fabrication et permet d'avoir recours à une main d'ceuvre moins qualifiée.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une ou plusieurs grilles de renforcement sont solidarisées à la coque rigide et noyées dans le bloc de matériau moulé. Ceci permet d'éviter la désolidarisation de ces deux derniers éléments dans l'éventualité d'un phénomène de retrait du matériau moulé lors du séchage.
Par ailleurs, il a été constaté que des supports de forme parallèlépipèdique utilisés pour des voies posées en courbe étaient soumis à des contraintes transversales s'exerçant du rail vers l'enveloppe en élastomère, via le bloc de matériau moulé. Afin d'assurer une meilleure répartition de ces contraintes sur l'enveloppe, le support de rail ferroviaire selon un mode préféré de mise en œuvre de l'invention est tel que la section horizontale du contour extérieur de la coque rigide présente une forme curviligne, par exemple circulaire. Dans ce dernier cas, on procède avantageusement à la découpe de la coque dans un tube à section circulaire, métallique, de préférence en acier.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'invention. La description qui suit se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une coupe transversale, du support de rail ferroviaire selon l'invention ; selon la ligne I-I de la figure 2 ; la figure 2 représente une vue de dessus d'un tel support ; la figure 3 est une vue en perspective éclatée de certaines parties d'un support de rail selon un second mode de réalisation conforme à l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe de ce second mode de réalisation ; et la figure 5 illustre une autre variante, vue de dessus.
Le support tel que représenté comprend un bloc de matériau moulé 1, du béton dans l'exemple décrit, dont la partie supérieure est pouvue de moyens de fixations 2 du rail 7. Ces moyens de fixations comprennent un tire-fond 3 à filetage externe destiné à venir se fixer par vissage dans un élément femelle, sorte de cheville 4 à filetage interne, une lame ressort 5 en acier et une bande 6 en élastomère présentant des cannelures longitudinales pour permettre une souplesse en compression lors du passage du train. La partie inférieure du rail 7 est maintenue entre la partie supérieur de la cheville 4 et la bande 6 en élastomère par serrage de l'élément mâle 3 dans l'élément femelle 4. La lame ressort 5 sert à transmettre l'effort de serrage sur le talon 13 du rail 7, tout en répartissant l'effort sur une certaine surface.
Ce support est encastré dans une enveloppe 8, elle-même logée dans une cavité de la dalle 9. Le fond 8a de l'enveloppe 8 présente des cannelures 14 radiales destinées à apporter une souplesse en compression à l'enveloppe pour atténuer les vibrations émises lors du passage d'un train. Le bloc de matériau moulé 1 est entouré d'une coque rigide 10, sorte de moule perdu dans lequel a eu lieu le moulage dudit bloc. L'ensemble forme un blochet qu'il peut être nécessaire de chaNger en cas de détérioration de la voie. Le blochet repose sur le fond du chausson. Une grille de renforcement 11, solidaire de la coque rigide 8 est noyée dans le bloc de matériau moulé 1.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'extrémité de la coque rigide 10 possède un chanfrein 12 facilitant son encastrement dans l'enveloppe 8. Dans l'exemple des figures 1 et 2, la section horizontale du contour extérieur de la coque rigide, représentée sur la figure 2, est circulaire et obtenue par découpage à longueur d'un tube métallique, de préférence en acier. Une section curviligne non circulaire pourrait toutefois convenir. De plus, l'extrémité supérieure de ladite coque rigide 10 présente avantageusement deux échancrures diamétralement opposées permettant le passage du rail 7.
Sur les figures 3 et 4, les éléments de structures analogues à ceux du mode de réalisation des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques et ne seront pas décrits en détail à nouveau.
Comme dans l'exemple précédant, la forme et les dimensions extérieures de la coque rigide 10 sont adaptées aux dimensions intérieures de l'enveloppe 8 et la face inférieure de l'ensemble constitué par le bloc de béton et la coque rigide reposent sur le fond 8b de l'enveloppe 8.
Dans cet exemple, le fond 8b est muni de plots 20 venus de moulage, qui jouent le même rôle que les cannelures 14. Le nombre et les dimensions de ces plots peuvent être adaptés en fonction de l'élasticité que l'on désire donner au fond du chausson, sur lequel repose l'ensemble formant le blochet, constitué par le bloc de béton 1 et la coque rigide 10. L'enveloppe elle-même est classiquement en matériau synthétique, par exemple en élastomère ou analogue, comme dans le cas du mode de réalisation précédent. De plus, la paroi verticale 22, globalement cylindrique, présente des nervures verticales 24 chanfreinées à leurs extrémités supérieures, ce qui facilite l'introduction et le glissement de la coque rigide 10.
En outre, le bord de l'enveloppe 8 formant chausson comporte un anneau 26 conformé pour recevoir un collier de serrage 28. Cet anneau est raccordé au reste de la paroi verticale par une partie annulaire amincie 30. L'anneau 26 est pourvu extérieurement de segments 32 décalés axialement et circonferentiellement et définissant entre eux le logement du collier de serrage 28. Ce dernier permet d'assurer l'étanchéité entre la paroi extérieure cylindrique de la coque rigide 10 et le chausson, empêchant l'infiltration d'eau entre ces deux éléments. Si, à la suite d'un incident, il est nécessaire de remplacer le blochet, il suffit de démonter le collier et d'extraire ledit blochet verticalement en le faisant coulisser dans le chausson.
Dans l'exemple des figures 3 et 4, la coque rigide 8 est en matière plastique moulée.
Des moyens de clipsage 36 sont venus de moulage avec la coque rigide 10 et fond saillie à l'intérieur de celle-ci. Les extrémités d'une grille de renforcement 11 peuvent s'engager dans ces moyens de clipsage, ce qui permet une mise en place immédiate de ladite grille (aucune soudure n'est nécessaire comme dans l'exemple précédent) avant de couler le béton dans ladite coque rigide formant moule perdu.
Bien entendu, le chausson 8 représenté à la figure 3 peut parfaitement recevoir une coque rigide métallique comme celle décrite en référence aux figures 1 et 2.
Dans les exemples précédents, la coque rigide 10 et le chausson 8 sont globalement cylindriques à section circulaire. Cependant, on a vu qu'une section curviligne non-circulaire était possible, de préférence à toute forme parallélépipèdique, pour assurer une meilleure répartition des contraintes sur l'enveloppe. Parmi les formes simples et avantageuses, on peut choisir une forme ovale. Dans ce cas, les sections horizontales de la coque rigide 10 et du chausson 8 ont un contour ovale, la plus grande dimension du support s'étendant sensiblement perpendiculairement au rail. Cette forme avantageuse est illustrée sur la figure 5. De même, d'une façon générale, pour faire en sorte que le bloc de béton dans sa coque rigide travaille essentiellement en compression, on peut prévoir que sa dimension transversale soit notablement plus grande que sa hauteur. En pratique, la dimension transversale sera au moins environ le double de la hauteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Support de rail ferroviaire pour voie sur dalle comprenant un bloc de matériau moulé (1) dont la partie supérieure est pourvue de moyens de fixation du rail (2), encastré dans une enveloppe (8) formant chausson comprenant une paroi verticale et un fond, ladite enveloppe étant elle-même logée dans une cavité de ladite dalle (9), caractérisé en ce que ledit bloc est moulé dans une coque rigide (10) dont la forme et les dimensions extérieures sont adaptées aux dimensions intérieures de l'enveloppe (8), la face inférieure de l'ensemble constitué par le bloc et la coque rigide, formant blochet, reposant sur le fond dudit chausson.
2. Support de rail ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une où plusieurs grilles de renforcement (11) sont solidarisées à ladite coque rigide (10) et noyées dans ledit bloc.
3. Support de rail ferroviaire selon la revendication 1 où 2, caractérisé en ce que l'extrémité de la coque rigide (10) possède un chanfrein (12) facilitant son encastrement dans l'enveloppe (8).
4. Support de rail ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la section horizontale du contour extérieur de la coque rigide (10) est curviligne.
5. Support de rail ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section horizontale du contour extérieur de la coque rigide (10) est circulaire.
6. Support de rail ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la coque rigide (10) est obtenue par découpage à longueur d'un tube métallique, de préférence en acier.
7. Support de rail ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit matériau moulé (1) est du béton.
8. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, de façon connue en soi, ladite enveloppe formant chausson (8) est en matériau synthétique, par exemple du genre élastomère ou analogue.
9. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (8a) dudit chausson sur lequel repose ledit ensemble constitué par le bloc et la coque rigide présente des cannelures.
10. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fond (86) dudit chausson sur lequel repose ledit ensemble constitué par le bloc et la coque rigide présente des plots (20) venus de moulage.
11. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite paroi verticale dudit chausson présente des nervures (24) verticales.
12. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord dudit chausson comporte un anneau (26) conformé pour recevoir un collier de serrage (28), ledit anneau étant raccordé à ladite paroi verticale par une partie annulaire amincie (30).
13. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite coque rigide (10) est en matière plastique moulée.
14. Support de rail ferroviaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que des moyens de clipsage (36) sont venus de moulage avec ladite coque rigide et fond saillie à l'intérieur de celle-ci et en ce que des extrémités d'une grille de renforcement (11) s'engagent dans ces moyens de clipsage.
15. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections horizontales de la coque rigide et du chausson ont un contour ovale, la plus grande dimensions du support s'étendant sensiblement perpendiculairement aux rails (figure 5).
16. Support de rail ferroviaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa dimension transversale est au moins environ le double de sa hauteur, pour que ledit support travaille essentiellement en compression.
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