La masse linéique d’un rail ferroviaire est exprimée en livres par yard (lb/yd) ou en kilogrammes par mètre (kg/m). La valeur en lb/yd est presque deux fois supérieure à celle en kg/m : un rail 115RE de 115 lb/yd pèse environ 57 kg/m. Cette masse est un indicateur important de la capacité du rail ; en règle générale, un profil plus lourd peut supporter des sollicitations plus élevées.
Facteurs déterminant la masse linéique du rail
- La masse du rail doit être adaptée à la charge à l’essieu des trains et aux exigences de conception de la ligne.
- À vitesse donnée, un profil de rail plus lourd améliore généralement la rigidité de la voie et réduit la sollicitation dynamique de ses composants. Les lignes destinées à des vitesses ou des charges plus élevées nécessitent donc des rails dimensionnés en conséquence.
- La masse linéique doit aussi être choisie en fonction du tonnage annuel cumulé supporté par la ligne.
Combien pèse un rail ferroviaire ?
Les rails sont laminés dans différentes dimensions selon les normes nationales ou régionales ; leur masse linéique varie donc d’un profil à l’autre.
| Pays ou région | Masse linéique du rail |
|---|---|
| États-Unis | AREA Rail 115(57kg/m), 119(60kg/m), 132(65kg/m), 133(66kg/m) 136(68kg/m), 147(73kg/m) |
| Allemagne | 54kg/m, 60kg/m |
| France | 54kg/m, 60kg/m |
| Russie | 50kg/m, 65kg/m, 75kg/m |
| Australie | 31kg/m, 41kg/m, 47kg/m, 50kg/m, 60kg/m, 66kg/m, 68kg/m, 73kg/m, 86kg/m, 89kg/m |
| Chine | 9kg/m, 12kg/m, 15kg/m, 18kg/m, 22kg/m, 30kg/m,43kg/m, 50kg/m, 60kg/m,75kg/m |
| Japon | 30kg/m, 37 kg/m, 40 kg/m, 50 kg/m, 60 kg/m |
Les réseaux emploient des profils différents selon qu’il s’agit de lignes lourdes, conventionnelles ou à grande vitesse. Les lignes russes à fort tonnage utilisent par exemple des rails R75 ; les États-Unis emploient notamment les profils 136RE (environ 67,5 kg/m) et 140RE (environ 69,4 kg/m), tandis que les grandes lignes chinoises utilisent des rails CHN60. Les lignes à grande vitesse recourent couramment à des rails de 60 kg/m ou davantage, comme le Shinkansen japonais, le TGV français et l’ICE allemand.
Longueur des rails ferroviaires
Les rails ferroviaires sont laminés en barres de longueur déterminée. Traditionnellement, celles-ci sont assemblées par des éclisses boulonnées. Les voies à joints produisent davantage de bruit au passage des roues et les assemblages constituent des zones sensibles exigeant plus d’entretien. Les progrès de la fabrication ont permis d’allonger les barres afin de réduire le nombre de joints.
Longueurs courantes des rails dans le monde
| Country/ Region | Longueur du rail |
|---|---|
| USA | 39ft (12m), 78ft (24m), 82ft (25m) |
| Germany | 36m, 120m |
| France | 36m, 75(76)m |
| Russia | 12.5m, 25m, |
| China | 12.5m, 25m, 50m, 100m |
| Japan | 25m, 50m |
En Chine, les rails de 43 kg/m sont couramment produits en longueurs de 12,5 et 25 m. Les profils de 50 kg/m et plus existent en 25, 50 et 100 m, les longueurs de 12,5 et 25 m restant les plus répandues. Les progrès de l’affinage en poche, du dégazage sous vide et de la coulée continue de blooms ont créé les conditions nécessaires à la fabrication de rails longs ; l’industrie chinoise peut aujourd’hui produire des barres de 100 m.
La production de rails longs se développe également dans d’autres pays. De nombreuses aciéries ont modernisé leurs installations : les longueurs de livraison courantes sont notamment de 25 et 50 m au Japon, de 36 et environ 80 m en France, et peuvent atteindre 120 m chez certains producteurs européens.
Par rapport aux barres de longueur standard, les rails longs présentent plusieurs avantages :
1. Moins d’entretien.
2. Une dégradation moindre des composants de la voie.
3. Moins d’oscillations et un meilleur confort des voyageurs.
4. Une réduction des vibrations et du bruit.
5. Une meilleure compatibilité avec les bourreuses à plusieurs groupes de bourrage.
Qu’ils soient éclissés ou soudés, les raccordements entre deux rails restent des zones sensibles. Sur une voie éclissée, les roues frappent les discontinuités au niveau des joints. Sur une voie soudée, un défaut géométrique à la soudure peut également provoquer des chocs, endommager les roues et les rails et générer des vibrations. Augmenter la longueur des barres et réduire le nombre de raccordements diminue les vibrations, améliore le confort, simplifie la pose et l’entretien, réduit la consommation d’énergie et contribue à prolonger la durée de vie des rails.
