Fonctions des systèmes de fixation ferroviaire
Fixation des rails
Le système de fixation ferroviaire fixe solidement les rails aux traverses ou aux plaques d’assise à l’aide de différents composants afin d’empêcher la voie ferrée de glisser ou de se déplacer.
Résistance aux charges des trains
Afin d’éviter des contraintes excessives sur les traverses, le système de fixation doit résister aux efforts longitudinaux, latéraux et verticaux produits par la circulation des trains, tout en les répartissant uniformément sur les traverses.
Élasticité et amortissement
Le contact entre les roues et les rails génère des chocs et des vibrations. Grâce à des composants élastiques, tels que les attaches à ressort et les semelles de rail, le système de fixation absorbe ces charges dynamiques, réduit les sollicitations subies par les rails et les traverses et améliore le confort de roulement.
Résistance à la fatigue
Le système de fixation doit conserver une bonne résistance à la fatigue sur le long terme ainsi qu’un effort de serrage stable dans des environnements complexes.
Composants des systèmes de fixation ferroviaire
Attache de rail
L’attache de rail est un composant élastique qui fixe le rail à la traverse, absorbe les chocs et contribue à protéger durablement la voie. Les principaux types d’attaches sont les suivants.
- Attache de type E
- SKL
- Attaches de conception spéciale
- Attaches de rail personnalisées
Plaques d’assise
Une plaque d’assise ferroviaire est installée entre le patin du rail et la traverse. Elle soutient le rail et répartit les charges afin de garantir la stabilité et la sécurité de la voie. Ses principales fonctions comprennent la réduction des vibrations, la répartition des charges, la résistance aux chocs et l’allongement de la durée de service.
Semelles de rail
Les semelles de rail sont généralement fabriquées en caoutchouc et installées entre le rail et la traverse en béton. Elles assurent l’amortissement, l’absorption des chocs, l’isolation électrique et la réduction du bruit. Elles atténuent les vibrations et les impacts générés par le passage des trains, protègent la plateforme et les traverses, et contribuent à l’isolation électrique des circuits de signalisation. Leur bonne résistance au vieillissement, au froid et à la chaleur les rend notamment adaptées aux métros, où elles peuvent réduire sensiblement le bruit.
- Semelle en caoutchouc
- Semelle en EVA
- Semelle en TPEE
- Semelle en PEHD (polyéthylène haute densité)
Boulons de voie
Les boulons sont principalement utilisés pour assembler les rails et les appareils de voie, ou pour fixer les traverses à d’autres composants de la voie. Les types courants comprennent notamment les boulons d’éclisse et les boulons de crampon.
Boulon hexagonal
Boulon de voie à tête en T
Boulon de voie HS à tête en T
Éclisses ferroviaires
Les éclisses relient les extrémités de rails adjacentes et contribuent à réduire les chocs des roues au niveau du raccord, favorisant ainsi la continuité de la voie et la sécurité de la circulation.
- Éclisses boulonnées
- Éclisses de raccordement
- Éclisses isolantes
Crampons et tirefonds
Les crampons et les tirefonds sont traditionnellement utilisés avec les traverses en bois. Bien que leur usage ait diminué avec la baisse de la part des traverses en bois, ils restent utiles sur certaines lignes particulières.
- Crampons à tête
- Tirefonds
Isolateur de rail
L’isolateur de rail contribue au maintien de la position du rail et de l’écartement de la voie, tout en assurant l’isolation électrique entre le rail et les composants de fixation ou la traverse.
Épaulement de rail
L’épaulement de rail est une pièce partiellement noyée dans la traverse en béton. Il sert à maintenir les attaches élastiques et à limiter le déplacement du rail sous l’effet des chocs.
Barres d’écartement
Une barre d’écartement est un composant qui améliore la stabilité latérale des rails et maintient l’écartement de la voie. Elle constitue un renfort utile, notamment aux points faibles des voies droites ou courbes, aux aiguillages et au niveau de traverses dégradées. Placée transversalement sous les deux rails, elle les maintient et limite leur écartement ou leur inclinaison.
Caractéristiques de conception des fixations ferroviaires
Les fixations ferroviaires doivent répondre à plusieurs exigences techniques afin d’assurer des performances stables et une longue durée de service.
Résistance élevée et durabilité : les fixations doivent résister durablement aux chocs et aux vibrations, tout en conservant des performances stables dans diverses conditions climatiques.
Élasticité et réduction des vibrations : une conception élastique réduit efficacement le bruit et les vibrations lors du passage des trains et améliore le confort des passagers.
Résistance à la corrosion : pour prolonger leur durée de service, les fixations utilisent généralement des matériaux résistants à la corrosion, tels que l’acier galvanisé à chaud ou certains polymères.
Installation et entretien facilités : les systèmes de fixation modernes sont conçus pour simplifier l’installation et l’entretien, et ainsi réduire les coûts d’exploitation.
Méthodes d’installation des fixations ferroviaires
L’installation des fixations ferroviaires constitue une étape essentielle de la pose d’une voie ferrée.
Étapes d’installation courantes :
1. Préparation : inspecter les rails et les traverses afin de vérifier qu’ils sont propres et exempts de dommages, puis préparer tous les outils de fixation.
2. Assemblage des composants : monter les pièces dans l’ordre prescrit par la conception.
3. Serrage et réglage : serrer les boulons avec un équipement spécialisé afin d’obtenir un effort de maintien suffisant, tout en réglant l’écartement de la voie.
4. Contrôle et inspection : examiner soigneusement la voie afin de vérifier que toutes les fixations sont correctement positionnées et serrées.
Évolutions récentes des fixations ferroviaires
Avec les progrès de la technologie ferroviaire, les fixations évoluent vers des solutions plus efficaces et plus respectueuses de l’environnement.
Fixations intelligentes
Ces dernières années, les fixations intelligentes sont devenues un axe de recherche important. Des capteurs intégrés au système de fixation ou installés à proximité peuvent surveiller en temps réel les déplacements et les contraintes de la voie, et détecter précocement d’éventuels problèmes.
Nouveaux matériaux
Des composites hautes performances et des métaux à haute résistance remplacent progressivement les matériaux conventionnels afin de produire des fixations plus légères et plus robustes.
Conception modulaire
Les systèmes de fixation modulaires s’adaptent à différentes conditions de voie et réduisent le temps ainsi que le coût de l’installation.
Recyclabilité et fabrication responsable
Les fabricants accordent une importance croissante aux enjeux environnementaux, en développant des produits recyclables et en optimisant les procédés afin de réduire les émissions de carbone.
Composants essentiels de la voie, les fixations ferroviaires influencent directement la sécurité et l’efficacité de l’exploitation. Les progrès des technologies intelligentes et des nouveaux matériaux ouvrent de nouvelles perspectives pour leur conception et leur utilisation. Les professionnels doivent choisir le système le mieux adapté en tenant compte des conditions de la ligne, des exigences environnementales et des coûts d’entretien.
