Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 Introduction : On désigne d'une façon générale sous le nom de chemins de fer

1 Introduction : On désigne d'une façon générale sous le nom de chemins de fer des voies munies de rails, sur lesquelles circulent des trains remorqués par des locomotives. On aussi définir Le chemin de fer comme un service public crée pour la satisfaction des besoins du public et des structures industrielles. C’est un système de transport collectif guidé de personnes et de marchandises. Il constitue une alternative à la voiture, aux camions et à la congestion des portes des grandes agglomérations. Il permet des déplacements efficaces et reste en pratique le mode de transport terrestre dominant dans plusieurs pays. L’histoire des rails L'histoire du rail peut remonter bien loin. Nous empruntons ces quelques lignes à l'excellente Revue d'histoire des chemins de fer, où Clive Lamming nous raconte que les Carthaginois ont utilisé des systèmes de plans de roulement en bois pour le déplacement et la mise en place de leurs machines de guerre. Les Romains ont utilisé le principe du véhicule guidé sur leur célèbre système de voies partout où la sécurité l’exigeait. Le Moyen Âge et la Renaissance ne perdent pas l’usage du système à ornières, mais cela reste encore sous la forme de rails en bois. Un ouvrage de 1556 décrit un système de wagonnets circulant sur des rails en bois et guidés par des ergots. Très répandu dans les mines d’Allemagne ou des Flandres, ce système montre surtout une usure naturelle des roues en bois sur les rails. Le rail de William Jessop était à l'origine en fonte et mesurait en général moins d'un mètre de longueur. Il ne permettait que des vitesses très faibles et se brisait très facilement. Ce rail avait pour particularité de présenter une forme de poisson et était posé sur des plots en pierre. En 1820, John Birkinshaw dépose un brevet pour la création des premiers rails en fer forgé de 15 pieds, soit environ 4,5 m, qui se révélaient être beaucoup plus résistant à la charge de déplacement d'une locomotive seule et d'un convoi entier. Les rails en fer forgé de Birkinshaw ont été repris par George Stephenson en 1821 pour son projet de ligne entre Stockton et Darlington. En 1830, l'américain Robert Stevens introduit le rail à patin, une technologie qui sera reprise en Angleterre par l'ingénieur Charles Blacker Vignole. Ce rail en fer se compose d'un champignon supérieur, très résistant, et d'un patin inférieur qui permet de le fixer sur une surface plane, en l'occurrence une traverse. Mais deux rails ne suffiraient pas au guidage s'il n'y avait pas des roues munies de boudins, empêchant les wagons de dévier et de sortir de la voie. Clive Lamming cite un ouvrage de 1734 qui décrit des wagons de grande dimension munis de roues en fer à boudin de guidage, mais roulant encore sur des rails en bois. C'est vers 1860 que les rails en acier commencent à apparaître, toujours de type à patin. Ces rails sont fabriqués au convertisseur Bessemer jusqu'à la fin du XIXème siècle, époque où le procédé Thomas pris le relais. Le rail d'acier possède un taux de carbone moyen, de l'ordre de 0,6 % à 0,8 %, mais un taux de manganèse et de silicium importants, de 0,7 % à 1,2 % et de 0,1 % à 0,6 % respectivement, qui le rend dur et lui permet de supporter des contraintes élevées, principale caractéristique du chemin de fer. Les rails étant des produits métalliques massifs, ils doivent être exempts d'hydrogène. Aujourd'hui, les rails ne sont plus éclipsés comme jadis, provoquant le poétique 'tactac' qu'on entendait tout au long du voyage. Les longs rails soudés (LRS) le sont dorénavant par aluminothermie, un procédé datant déjà de 1894 ! Cela permet une bonne continuité dans les circuits de voie et le retour du courant de traction. Le bon rail permet de nos jours de rouler quotidiennement à haute fréquence ou à très grande vitesse, preuve que Charles Blacker Vignole avait vu juste il y a presque deux siècles... LES RAILS Le rail est une Poutre de répartition des charges de roues dans le Sens vertical, transversal et longitudinal et sert pour le guidage et maintien de la stabilité de l'essieu, le contact roue-rail acier / acier ayant les avantages de limiter la résistance à l’avancement par un surface réduite de contact et de faire le transfert des charges à la traverse via le système d’attaches. Les rails sont caractérisés par  Leur profil  La nuance d’acier qui les compose Tous ces profils possèdent en commun les éléments suivants : a la partie supérieure Ie champignon qui supporte les contacts des roues ; l’amé, partie me diane amincie ; Ie patin, partie inferieure ; les portées d'éclissage, parties inclinées du champignon et du patin qui permettent Ie serrage des éclisses. Le champignon du profil a gorge, comporte en outre, l'équivalent d’un contre-rail qui permet la circulation en chaussée des boudins de roues. 1.1 - RAIL A DOUBLE CHAMPIGNON : Le rail a doublé champignon est caractérise par une forme symétrique avec champignon supérieur et champignon inferieur. Dans l'idée de ses promoteurs, ce profil pouvait être réutilise par retournement après usure du champignon supérieur. En fait, cette possibilité s'est révélée vaine du fait de l'encochage rapide du rail dans les coussinets qui le supportent. Par contre, ce profil, facile a laminer, était particulièrement intéressant a l'époque ou Ie fer corroyé était Ie métal couramment utilise pour la fabrication des rails. Le rail a doublé champignon est fixe sur les traverses par l'intermédiaire de coussinets en fonte dans lesquels il est serre par des coins élastiques, en général métalliques, parfois en bois. 1.2 - RAIL A PATIN : Ce rail couramment désigne sous Ie nom de Vignole, se caractérise par une base élargie qui permet une fixation facile sur la traverse. II évite les nombreux inconvénients du rail a doublé champignon : fixation dans des coussinets en fonte, encochage du champignon inferieur, difficulté de conservation du dressage. II est fixe sur les traverses, soit directement, soit par l'intermédiaire de selles métalliques. Sa forme est largement conditionnée par la nécessité d’assemblage des rails entre eux, c'est-à-dire par Ie problème de l'éclissage, ce qui conduit souvent, dans les raccordements entre champignon et âme, a une forme contradictoire avec une bonne résistance du profil aux efforts 2- FABRICATION DES RAILS : Tous les rails utilisés sont en acier et de profils différents suivant leur utilisation. Il y a trois phases principales dans la fabrication des rails : • La production de fonte par réduction du minerai de fer dans les hauts fourneaux. • La conversion de cette fonte en acier par combustion du carbone excédentaire. • La coulée en lingots, le laminage par passes successives jusqu'à l'obtention au profil désiré. La longueur élémentaire des rails a constamment évolué depuis les origines du chemin de fer. 3- CARACTERISTIQUES DES RAILS : Le profil du rail est caractérisé par : • La hauteur du rail, • La largeur de son champignon (partie supérieure qui reçoit la roue) • La largeur de son patin (partie inférieure du rail qui repose sur la traverse) • L'épaisseur de l'âme du rail (partie intermédiaire qui relie champignon et patin) • L'aire de la section totale du rail • La masse (en kg/m) en norme de l'Union Internationale des Chemins de fer : UIC. Un rail UIC 60 a une masse linéique de 60 kg/m (dénomination européenne 60 E1) • La nuance d'acier du rail détermine la réaction à la traction. Ex : la nuance 900 correspond à une résistance à la traction de 880 à 1030 N/mm² (dénomination européenne 260) L’histoire des traverses Les traverses en bois en place datent de la seconde moitié du 20e siècle. A l'origine du chemin de fer, les constructeurs ont hésité quant à la composition de la voie : rails métalliques ou en bois, fixés sur des dés de pierre ou des pièces de bois, elles-mêmes disposées dans le sens des rails (longrines) ou perpendiculairement. Le système qui l'a emporté, et qui est le plus répandu, est celui des traverses en bois perpendiculaires, bien que la faible longévité de ce matériau ait encouragé la recherche de solutions alternatives (traverses métalliques, en béton, etc.). En 1912, sur la section de voie Morez - Saint-Claude, les coupons de rail Vignole modèle P.M.-A. (En acier, 12 m de longueur et 39, 25 kg par mètre courant) sont supportés par des traverses en chêne créosoté, au nombre de 14 à 17 par rail suivant la déclivité (soit une tous les 70 à 85 cm). La voie ferrée Andelot - La Cluse constitue actuellement une sorte de conservatoire où sont représentés plusieurs de ces systèmes. La traverse en acier qui a pris naissance en 1880 en Allemagne a constitué un débouché très intéressant pour l'industrie sidérurgique à la fin du siec1e dernier. Plus récemment en France et dans d'autres pays d'Europe les traverses en béton arme ont pris un large développement. Cependant, la traverse en bois assure sans dispositifs spéciaux un isolement électrique suffisant entre les deux uploads/Litterature/ rails.pdf