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INFRABEL Direction Infrastructure Service I-I 5 Voies – Ouvrages d’Art-Bâtiment

INFRABEL Direction Infrastructure Service I-I 5 Voies – Ouvrages d’Art-Bâtiments APPAREILS DE VOIE Formation professionnelle – Ingénieurs- 2007 PARTIE 5 : APPAREILS DE VOIE TABLES DES MATIERES 1. Généralités. 7 1.1. Rôle des appareils de voie. 7 1.2. Types d’appareils de voie - Représentation schématique. 7 1.3. Eléments ou sous-ensembles d’appareils de voie. 9 1.4. Plan directeur. 10 2. Etude statique du contact rail-roue. 11 2.1. Cotes principales des essieux 11 2.2. Fuseaux des roues. 12 2.3. Condition de stabilité du contact rail-roue. 13 2.4. Influence de l’angle d’attaque sur la stabilité du contact rail-roue. 15 2.4.1. Méthode des fuseaux. 15 2.4.2. Profil de BOUTELOUP. 16 2.4.3. Etude du contact tangentiel. 17 2.4.4. Etude du contact frontal (sécant). 18 2.4.5. Conclusion sur l’influence de l’angle d’attaque. 19 2.4.6. Calcul de l’angle d’attaque. 20 3. Aiguillages des branchements et traversées- jonctions 21 3.1. Généralités. 21 3.2. Géométrie d’un aiguillage 22 3.2.1. Rayon de courbure. 22 3.2.2. Angle de déviation. 22 3.2.3. Choix de l’écartement. 23 3.2.4. Cote de protection du dos de l’aiguille 26 3.2.6. Exemples d’aiguillages de la S.N.C.B. 29 3.3. Considérations sur la construction et la pose des aiguillages. 29 3.3.1. Usinages latéraux. 29 3.3.2. Profil en long de l’aiguille. 30 3.3.3. Choix du profil du rail aiguille. 30 3.3.4. Choix de l’inclinaison de la pose. 33 3.3.5. Plancher et joints. 34 3.3.6. Verrouillage (calage des aiguilles). 35 3.3.7. Nuance d’acier. 37 3.4. Contrôle de l’usure des aiguillages. 37 3.4.1. Usure de la roue. 37 3.4.2. Usure de la manoeuvre. 38 3.4.3. Usure du c.a. - Contrôle à la P .R. 38 3.4.5. Choix de l’angle limite des ébréchures. 41 3.4.6. Importance du graissage de la face latérale des aiguilles. 42 3.4.7. Renouvellement par demi-aiguillages. 42 4. Croisement fixe. 42 4.1. Généralités. 42 4.2. Géométrie des croisements. 44 4.2.1. Tracé. 44 4.2.2. Écartement. 44 4.2.3. Cote de protection. 45 4.2.4. Cote d’inscription (C.I.) 45 4.2.5. Ornières. 46 4.2.6. Surélévation des pattes-de-lièvre 46 4.2.7. Longueur des contre-rails. 47 4.3. Construction des coeurs de croisement. 48 4.3.1. Coeurs assemblés. 48 4.3.2. Coeurs monoblocs. 50 4.4. Construction des contre-rails. 51 4.5. Pose directe ou indirecte. 52 4.6. Plancher 52 4.7. Exemples de croisements de la S.N.C.B. 52 5. Croisement à pointe mobile. 53 6. Traversée. 53 6.1. Généralités. 53 6.2. Comparaison de la géométrie des croisements et des traversées. 54 6.2.1. Tracé 54 6.2.2. Écartement 54 6.2.3. Cotes de protection 54 6.2.4. Cote d’inscription C.I. 57 6.2.5. Ornières. 57 6.2.6. Non-surélévation du rail coudé. 57 6.2.7. Longueur et forme du contre-rail. 58 6.3. Etude de l’abordage de la pointe prise en croisement. 58 6.4. Conclusions sur la géométrie des traversées. 59 6.5. Construction des coeurs de traversées. 59 6.6. Pose. 59 6.7. Exemples de traversées de la S.N.C.B.. 59 7. Aiguillage de traversée à aiguilles. 60 7.1. Généralités 60 7.2. Caractéristiques des aiguillages des T.A.. 60 7.3. Remarques sur l’utilisation des aiguillages des T.A. 61 7.4. Caractéristiques des aiguillages des T.A. à la S.N.C.B. 61 8. Branchement. 61 8.1. Généralités. 61 8.2. Longueur des branchements. 62 8.3. Pose en courbe des branchements. 63 8.3.1. Rayon de la voie déviée. 63 8.3.2. Remarques particulières. 65 9. Traversée ordinaire. 66 9.1. Généralités. 66 9.2. Utilisation. 66 10. Traversée-jonction. 66 10.1. Généralités. 66 10.2. Comparaison T.J.D. et 2 branchements. 67 10.3. Utilisation des T.J. 68 10.4. Exemples de traversée-jonction de la S.N.C.B. 68 11. Traversée à aiguilles 68 11.1. Généralités. 68 11.2. Utilisation. 69 12. Communication. 70 12.1. Spécificité de la communication. 70 12.2. Exemples de réalisation. 72 12.3. Communication croisée (Bretelle). 72 PARTIE 5 : APPAREILS DE VOIE 1. Généralités. 1.1. Rôle des appareils de voie. Les appareils de voie sont des dispositifs typiquement ferroviaires qui assurent toute la souplesse de l’exploitation. Selon les types et les combinaisons utilisées, ils permettent a) à un itinéraire de se scinder en 2 (rarement 3) itinéraires différents; b) à un itinéraire de traverser un autre itinéraire; c) à un itinéraire de traverser un autre itinéraire ou de s’y raccorder. Tout nouveau système de transport guidé ne pourra être réellement opérationnel qu’après mise au point de dispositifs offrant des possibilités d’exploitation équivalentes à celles des appareils de voie. 1.2. Types d’appareils de voie - Représentation schématique. Les figures 1 à 6 montrent les appareils de voie ou combinaisons d’appareils de voie les plus courants. Chaque rail y est figuré par une ligne. La représentation schématique de ces appareils, formée par les tangentes aux axes des voies à l’entrée et à la sortie des appareils, est également dessinée. Ces schémas sont utilisés pour l’étude de l’implantation sur plan et sur terrain. Fig.1 Branchement Fig.2 Traversée ordinaire Fig.3 Traversée-jonction Fig.4. Liaison de croisement - Communication Fig.5 Bifurcation Fig.6 Bretelle - Communication croisée 1.3. Eléments ou sous-ensembles d’appareils de voie. Tous les appareils de voie sont obtenus à partir de combinaisons d’éléments ou sous- ensembles, reliés entre eux par des rails appelés "intercalaires". On distingue les éléments suivants (voir fig.1 à 3) : a) les aiguillages des branchements ou des traversées-jonctions; b) les croisements (fixes ou mobiles); c) les traversées proprement dites (fixes ou à aiguilles). 1.4. Plan directeur. Tous les éléments d’appareils de voie comprennent des faces latérales obliques. Aussi est-il nécessaire de choisir un plan horizontal de référence pour en définir la géométrie. Ce plan, situé internationalement à 14 mm sous le plan de roulement, est appelé plan directeur. Une face oblique usinée est représentée par sa ligne d’intersection avec le plan directeur ou par l’intersection de son plan d’usinage avec le plan directeur si elle reste plus basse que ce dernier. Les figures 7a et 7b donnent l’exemple du tracé géométrique en plan d’un demi- aiguillage ou d’une pointe de croisement dans le plan directeur. La ligne, côté flanc de la roue, située dans le plan directeur est appelée ligne directrice. Fig.7a Tracé d’une aiguille Fig.7b Tracé d’une pointe 2. Etude statique du contact rail-roue. 2.1. Cotes principales des essieux Ces cotes sont définies par l’Unité Technique et par la fiche UIC 510-2. La figure 8 définit les plans ou sections dans lesquels ces cotes sont mesurées. Fig.8 Cotes des essieux La valeur conventionnelle du diamètre D de la roue est le diamètre du cercle de roulement. Cotes (en mm) Valeur minimale Valeur nominale Valeur maximale Ecartement des roues (cote de calage) D ≥ 840 mm 30 ≤ D < 840 mm 1357 1359 1360 1360 1363 1363 Écartement extérieur des boudins des roues D ≥ 840 mm 30 ≤ D < 840 mm 1410 1415 1426 1426 Épaisseur du boudin D ≥ 840 mm 30 ≤ D < 840 mm 22 27,5 33 33 Hauteur du boudin D ≥ 840 mm 30 ≤ D < 840 mm 28 32 28 32 36 36 Pente du boudin q R > 6,5 Les appareils doivent être étudiés pour assurer la circulation tant des essieux neufs que des essieux usés. 2.2. Fuseaux des roues. On appelle fuseau, l’intersection d’une roue par un plan parallèle au plan de roulement. Fig.9 Fuseau de profondeur Z Soit Z la profondeur d’un plan. Tout point A du profil du boudin décrit un cercle dans sa rotation autour de l’essieu. Si rA est le rayon correspondant au point A situé à une distance Y du sommet du boudin, le cercle de rayon rA percera le plan de profondeur Z en deux points A’ dès que: Z rA ≥ La distance horizontale xA’ mesurée à partir du plan vertical médian de l’essieu vaut 2 2 ' Z rA xA − ± = On peut ainsi facilement dessiner la géométrie d’un fuseau en faisant varier le rayon rA. La forme et la grandeur d’un fuseau varient avec la profondeur Z du fuseau et le diamètre de la roue. Le tableau suivant permet de comparer la longueur L de quelques fuseaux de même profondeur pour des roues de diamètres différents avec un même profil de boudin neuf. Longueur du fuseau pour Profondeur du fuseau (en mm) 1 diamètre de 760 mm 1 diamètre de 840 mm 1 diamètre de 1000 mm + 55 704 741 809 + 20 541 569 621 0 416 437 476 - 10 334 351 383 - 17,5 256 269 293 Ce tableau fait ressortir immédiatement : - l’intérêt de situer au- dessus du plan de roulement tous les dispositifs qui ont pour rôle de guider les roues (comme des contre-rails par exemple); - l’influence du diamètre de la roue sur la longueur du fuseau. 2.3. Condition de stabilité du contact rail-roue. Dès qu’une roue se soulève, son contact avec le rail se réduit à une seule zone. On peut alors aisément démontrer par projection sur le plan tangentiel de contact que le déraillement n’aura pas lieu si, au point de contact, ) - ( tg X µ γ < Q (Formule de NADAL) Fig. 10 Equilibre rail-roue - µ est l’angle de frottement µ tg = f - Y et Q sont les composantes horizontales et verticales de l’effort exercé par la roue sur le rail - γ l’angle du plan tangentiel de uploads/Ingenierie_Lourd/ infrabel-direction-infrastructure-service-i-i-5-voies-ouvrages-d-x27-art-batiments.pdf