La présente invention a pour objet un coeur de croisement à pointe mobile pour appareils de voie ferrée de très grande longueur incorporés dans les longs rails soudés, ledit coeur de croisement comportant, en outre, notamment un berceau en deux éléments, et un procédé de fabrication d'un tel coeur de croisement.
On sait que l'accroissement de la vitesse sur voie ferrée, qui atteint aujourd'hui couramment 270 km/h et atteindra bientôt 300 km/h, voire des vitesses plus élevées, conduit à créer des appareils de voie de très grande longueur pour assurer des vitesses très élevées en déviation, de l'ordre de 170 km/h à 220 km/h, voire plus.
Dans ces appareils de voie de très grande longueur, les croisements ont également des longueurs très importantes et, à ces vitesses, il est connu qu'il est préférable d'avoir recours à des coeurs de croisement à pointe mobile, plus confortables que les coeurs de croisement à pointe fixe, dans lesquels les contre-rails sont à l'origine de rappels des essieux des véhicules, difficilement supportables.
On construit, certes, depuis de nombreuses années, des coeurs de croisement à pointe mobile, mais les constructions actuelles ne donnent pas pleine satisfaction.
Les coeurs de croisement à pointe mobile comportent, d'une façon générale, deux éléments fondamentaux :
Le berceau est forcément composé de plusieurs éléments, car leur longueur respective est limitée par le niveau actuel des moyens de fabrication. On est donc contraint, pour réaliser la construction désirée, de fabriquer plusieurs éléments, puis de les assembler pour former le berceau. Comme il est impossible, pour des raisons constructives, notamment liées à un manque de place, de réaliser cet assemblage par un éclissage classique qui maintiendrait à l'intérieur et à l'extérieur les éléments du berceau, on a recours à un assemblage par des pièces en Cés placées à l'extérieur des éléments du berceau.
Un lel assemblage est décrit dans la publication RAIL INTERNATIONAL. vol. 18 n° 14, janvier 1983, pages 18,20-25, Bruxelles, BE ; J. OECONOMOS. Mais un tel assemblage ne présente pas les qualités d'un éclissage et encore moins les qualités d'une soudure, et quel que soit le soin apporté à la réalisation de ces pièces en Cés et à leur montage, cet assemblage présentera, forcément, à terme, des difficultés de tenue.
On connaît également du document AT-A-343711 un coeur de croisement à pointe mobile dans lequel le berceau est composé de deux éléments, lesdits deux éléments étant reliés entre eux par soudure. Mais une telle soudure présente des inconvénients, notamment lorsqu'elle est sollicitée par les efforts de roulement combinés aux contraintes de dilatation des longs rails soudés.
Par ailleurs, dans la présente invention la pointe mobile, réalisée en rails usinés et assemblés, est ancrée en son talon dans l'un des éléments du berceau, à la façon d'une console encastrée dans un mur.
Sa flexibilité lui permet ainsi de prendre appui sur l'un des éléments de pointe du berceau, dans la position à droite ou à gauche, lorsqu'elle est manoeuvrée par des dispositifs appropriés.
Du fait de l'incorporation de ces appareils dans les longs rails soudés, c'est-à-dire de leur liaison aux rails encadrants, sans appareil de dilatation, l'ancrage de la pointe mobile doit assurer - outre le rôle d'encastrement de la console - un transfert des efforts de compression ou de traction de chaque long rail soudé de la pointe mobile sur le berceau.
De façon classique, le transfert de tels efforts est réalisé par des éclisses collées au rail et au coeur.
Or, lorsque l'on a recours à un élément de berceau d'encastrement moulé, le collage des pièces permettant d'ancrer la pointe dans le berceau est certes réalisable côté pointe mobile, où l'on se trouve en présence d'une forme en rail, mais n'est pas réalisable côté berceau du fait de sa forme en caisson rigide.
Il est donc nécessaire, pour assurer le transfert des efforts, d'utiliser un assemblage mécanique dont la réalisation requiert beaucoup de précision pour réduire les jeux et répondre aux contraintes de l'incorporation en longs rails soudés.
C'est le cas dans le document AT-A-343711 où la liaison pointe mobile / élément non moulé est réalisée par des entretoises boulonnées côté pointe et côté berceau.
Un tel assemblage permet en effet le démontage aisé des différentes pièces formant le coeur et, en particulier, la pointe mobile en cas d'avarie ou d'usure. A cet effet, une fois tous les assemblages mécaniques démontés, tant au niveau des entretoises qu'au niveau des rails, on peut sortir la pointe et la remplacer.
Mais une telle construction est tout à fait incapable d'absorber les efforts de compression ou de traction très importants des longs rails soudés de la pointe mobile sur le berceau.
On se trouve donc, dans la construction actuelle, en présence de deux ajustements mécaniques difficiles à réaliser, susceptibles de se détériorer en service et présentant ainsi une incidence néfaste sur la durée de vie du produit.
Le problème général à résoudre par l'objet de la présente invention consiste donc à concevoir et à fabriquer un coeur de croisement à pointe mobile dans lequel les inconvénients liés à ces deux assemblages mécaniques sont supprimés.
A cet effet, la présente invention a pour objet un coeur de croisement à pointe mobile pour appareils de voie ferrée de très grande longueur incorporés dans les longs rails soudés, comportant, en outre, notamment un berceau en deux éléments, le premier élément, réalisé en acier moulé, et le deuxième élément, réalisé en pièces non moulées, étant reliés entre eux de façon non séparable par soudure ou éclissage collé, l'élément non moulé étant principalement constitué des pièces réalisées intégralement en rails et reliées aux deux extrémités côté talon de l'élément moulé, coeur de croisement caractérisé en ce que la pointe mobile est également reliée à l'élément non moulé de façon non séparable par éclissage collé, les deux extrémités côté pointe et les deux extrémités côté talon de l'élément moulé étant conformées en profil de rail, mais seul le profil de rail des deux extrémités côté pointe servant effectivement au roulement, ni le profil de rail des deux extrémités côté talon ni le profil de rail des pièces ne servant effectivement de surface de roulement, la pointe mobile étant, quant à elle, réalisée intégralement en rails dont toutes les faces supérieures servent effectivement de surface de roulement.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Conformément à l'invention, et comme représenté aux figures 1 et 5 des dessins annexés, le coeur de croisement à pointe mobile 1 pour appareils de voie ferrée de très grande longueur incorporés dans les longs rails soudés, comporte, en outre, notamment un berceau 2 en deux éléments 3 et 4, l'un 3 réalisé en acier moulé, et l'autre 4 réalisé en pièces non moulées. Les deux extrémités 3A et 3B côté pointe et les deux extrémités 3C et 3D côté talon sont conformées en profil de rail, mais seul le profil de rail des deux extrémités 3A et 3B servant effectivement au roulement, l'élément non moulé 4 étant principalement constitué de pièces 5 et 5' réalisées intégralement en rails et reliées aux deux extrémités 3C et 3D côté talon de l'élément moulé 3, mais ni le profil de rail des deux extrémités 3C et 3D, ni le profil de rail des pièces 5 et 5' ne servant effectivement de surface de roulement, la pointe mobile 1 étant, quant à elle, réalisée intégralement en rails dont toutes les faces supérieures servent effectivement de surface de roulement.
Conformément à l'invention, l'élément non moulé 4 est principalement constitué de pièces 5 et 5' réalisées intégralement en rails et reliées par soudure ou par éclissage collé aux deux extrémités 3C et 3D côté talon de l'élément moulé 3 (voir figures 1 et 5 des dessins annexés).
Selon une caractéristique de l'invention, l'élément moulé 3 présente avantageusement toutes ses faces supérieures conformées en file de roulement.
Il est à noter que l'on connaît un procédé pour assembler par soudage électrique des coeurs de croisement réalisés en acier dur austénitique au manganèse et des rails réalisés en acier au carbone, en les reliant bout à bout, par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire réalisée en acier austénitique à faible teneur en carbone.
Ainsi, selon une caractéristique préférentielle de l'invention, l'élément moulé 3 est en acier austénitique au manganèse, la pointe mobile 1 et les pièces 5 et 5' étant constituées par des rails en acier au carbone.
On pourra donc effectuer les soudures électriques, des extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 aux rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement grâce à ce procédé connu. Une pièce intermédiaire réalisée en acier austénitique sera donc intercalée entre les extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 et les rails de roulement 7.
Selon une autre caractéristique de l'invention, et comme représenté aux figures 1 et 4 des dessins annexés, les pièces 5 et 5' en profil de rail sont au nombre de deux et sont reliées par collage aux rails formant la pointe mobile 1 par l'intermédiaire de deux entretoises 8 et 8' en profil d'éclisse.
De ce fait, l'encastrement en talon de la pointe mobile 1 réalisé par les entretoises 8 et 8' collées, d'une part, aux rails constituant la pointe mobile 1 et, d'autre part, aux pièces 5 et 5' de l'élément non moulé 4, évite d'avoir recours à un assemblage mécanique et ainsi élimine tous les inconvénients liés à l'emploi d'un tel assemblage, notamment les jeux longitudinaux.
Comme on peut le voir sur les figures 2 à 4 des dessins annexés, les pièces 5 et 5' sont solidarisées, et l'élément non moulé 4 rigidifié par l'intermédiaire de platines 6.
L'élément non moulé 4, constitué des pièces 5 et 5' fixées aux extrémités 3C et 3D de l'élément moulé 3 et reliées rigidement par des platines 6 forme donc, avec ledit élément moulé 3, un berceau 2 dont la longueur n'est plus limitée par les contraintes de fonderie.
Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, les rails des pièces 5 et 5' et de la pointe mobile peuvent, par exemple, présenter avantageusement une hauteur de 172 mm.
Par ailleurs, selon une première variante, chaque pièce 5 et 5' ainsi que la pointe mobile 1 pourront, par exemple, être avantageusement constituées d'un rail de profil UIC A74. En ce qui concerne la pointe mobile 1, un tel rail aiguille permet de lui conférer une inertie verticale importante.
Mais on peut aussi prévoir, selon une seconde variante, que chaque pièce 5 ou 5' pourra, par exemple, être avantageusement constituée d'un rail de profil UIC 60, et la pointe mobile 1 d'un rail aiguille de profil UIC A 74, ce qui permet également de lui conférer une inertie verticale importante.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un coeur de croisement à pointe mobile 1.
Conformément à l'invention, et selon un premier mode de réalisation, le procédé de fabrication d'un coeur de croisement à pointe mobile consiste essentiellement à souder, côté pointe, l'élément moulé 3 du berceau 2 aux rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement, et à fixer sur l'élément moulé 3 du berceau 2 des pièces 5 et 5' appartenant à l'élément non moulé 4 du berceau 2, puis à écarter lesdites pièces 5 et 5' de leur position initiale vers l'extérieur et à les maintenir en position écartée, à insérer entre ces pièces 5 et 5' la pointe mobile 1, à relâcher les pièces 5 et 5' afin qu'elles retrouvent leur position initiale, puis à fixer les pièces 5 et 5' à la pointe mobile insérée entre elles, à rigidifier l'élément non moulé 4, et enfin à souder, le cas échéant, côté talon, la pointe mobile 1 aux rails de roulement 9.
Le procédé de fabrication se déroule principalement de la manière décrite ci-après.
En premier lieu, on soude, côté pointe, l'élément moulé 3 du berceau 2 aux rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement, ainsi que les deux pièces 5 et 5', réalisées en rails, chacune à l'une 5A, 5'A de ses deux extrémités sur l'une des deux extrémités 3C et 3D, côté talon, également en profil de rail, de l'élément moulé 3. Chaque pièce 5 et 5' est constituée d'un rail pour précisément permettre le soudage avec les deux extrémités 3C et 3D également en profil de rail.
Puis on pose l'élément moulé 3 avec ses deux pièces 5 et 5' et ses deux rails de roulement 7 soudés, sur une table de montage.
Comme le montre la figure 5 des dessins annexés, les pièces 5 et 5' sont alors écartées de leur position initiale vers l'extérieur, les pièces 5 et 5' étant flexibles à partir de la zone de soudure avec l'élément moulé 3.
On maintient alors les pièces 5 et 5' en position écartée (voir figure 5) et on descend la pointe mobile 1 qui vient s'insérer dans le berceau 2 constitué par les éléments 3 et 4, entre les deux pièces 5 et 5' en position écartée. La pointe mobile 1 est réalisée en rails soudés et assemblés et est préalablement pourvue de deux entretoises d'encastrement 8 et 8' qui y sont fixées par collage. Ensuite, on relâche les deux pièces 5 et 5' pour les fixer aux entretoises 8 et 8' de la pointe mobile par éclissage collé.
On fixe alors des platines 6 sous l'élément non moulé 4, de manière à solidariser les pièces 5 et 5' et ainsi à rigidifier l'élément non moulé 4.
Enfin, on redescend le coeur de croisement ainsi fabriqué de la table de montage.
Ultérieurement, on pourra, le cas échéant préalablement au montage sur le site, souder les deux extrémités 1B et 1C de la pointe mobile 1, opposées à l'extrémité pointue 1A elle-même et conformées en file de roulement aux rails de roulement 9.
Sur le site, un tel coeur de croisement pourra alors être fixé aux traverses et raccordé aux rails de la voie ferrée.
Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le soudage, d'une part, des deux extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 aux rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement et, d'autre part, des deux extrémités 5A, 5'A des deux pièces 5 et 5' aux deux extrémités 3C et 3D de l'élément moulé 3 est du type électrique.
On pourra effectuer, comme indiqué précédemment, les soudures électriques, d'une part, des extrémités 5A et 5'A des pièces 5 et 5' aux extrémités 3C et 3D de l'élément moulé 3 et, d'autre part, des extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 aux rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement grâce au procédé connu. Une pièce intermédiaire réalisée en acier austénitique sera donc intercalée, d'une part, entre les extrémités 5A et 5'A des pièces 5 et 5' et les extrémités 3C et 3D de l'élément moulé 3 et, d'autre part, entre les extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 et les rails de roulement 7.
Mais on sait, par ailleurs, que la liaison par soudure de deux rails entre-eux présente principalement l'avantage de supprimer la présence d'un joint, ce joint étant préjudiciable à la tenue de la voie ferrée sous l'effet du choc des roues sur les surfaces des rails assurant le roulement. Or, dans le coeur de croisement, objet de la présente invention, les deux pièces 5 et 5' appartenant à l'élément non moulé 4 du berceau 2 et réalisées intégralement en rails ne servent pas de surface de roulement. Dans ces conditions, la liaison de ces deux pièces 5 et 5' à l'élément moulé 3 du berceau 2 peut également être réalisée par éclissage collé, sans présenter pour autant l'inconvénient décrit ci-dessus.
Par conséquent, selon une variante de réalisation du procédé de fabrication du coeur de croisement à pointe mobile 1, les pièces 5 et 5' appartenant à l'élément non moulé 4 du berceau 2 sont reliées à l'élément moulé 3 du berceau 2 par éclissage collé.
Selon un second mode de réalisation, dans le procédé de fabrication conforme à l'invention, les opérations consistant à fixer sur l'élément moulé 3 du berceau 2 des pièces 5 et 5' appartenant à l'élément non moulé 4 du berceau 2, puis à écarter lesdites pièces 5 et 5' de leur position initiale vers l'extérieur et à les maintenir en position écartée, à insérer entre ces pièces 5 et 5' la pointe mobile 1, à relâcher les pièces 5 et 5' afin qu'elles retrouvent leur position initiale, puis à fixer les pièces 5 et 5' à la pointe mobile insérée entre elles et à rigidifier l'élément non moulé 4, sont remplacées par les opérations suivantes :
En conséquence, en premier lieu, on soude, côté pointe, aux extrémités 3A et 3B de l'élément moulé 3 du berceau 2 les rails de roulement 7 de la voie intermédiaire du branchement. Il s'agira avantageusement d'une soudure du type électrique.
Puis on pose la pointe mobile 1 sur une table de montage et on fixe sur la pointe mobile 1, réalisée en rails usinés et assemblés, deux entretoises d'encastrement 8 et 8' par collage. Ensuite, on fixe les pièces 5 et 5' aux entretoises 8 et 8' de la pointe mobile 1 par éclissage collé (les entretoises 8 et 8' sont constituées de profils éclisses réunis par des barrettes soudées ; les profils éclisses sont collés, côté pointe mobile sur ladite pointe 1, et côté élément non moulé 4 aux pièces 5 et 5', puis boulonnés).
On fixe alors des platines 6 sous l'élément non moulé 4, de manière à solidariser les pièces 5 et 5' et ainsi à rigidifier l'élément non moulé 4.
On descend l'élément non moulé 4 ainsi fabriqué de la table de montage.
On pose alors le premier sous-ensemble, formé par l'élément moulé 3 soudé aux rails de roulement 7 sur une table de montage. Le second sous-ensemble, formé par l'élément non moulé 4, lui-même formé par les pièces 5 et 5' et la pointe mobile 1, est à ce stade-là, approché du premier sous-ensemble par transfert vertical puis longitudinal, ou longitudinal puis vertical, de façon à mettre bout à bout l'élément moulé 3 du berceau 2 aux pièces 5 et 5' de l'élément non moulé 4 du berceau 2.
Puis on procède à l'assemblage des deux extrémités 3C et 3D, côté talon, en profil de rails, de l'élément moulé 3, respectivement aux deux extrémités 5A et 5'A des deux pièces 5 réalisées en rails.
Cet assemblage reliant les deux sous-ensembles entre eux sera sous la forme d'un éclissage collé. Ceci, ainsi que tout ce qui suit, pourra également être valable dans la variante du premier mode de réalisation correspondant à un éclissage collé des pièces 5 et 5' avec l'élément moulé 3.
Chaque extrémité 5A ou 5'A des pièces 5 ou 5' est, par conséquent, reliée respectivement à chaque extrémité 3C ou 3D de l'élément moulé 3 par deux éclisses 10 réunies par six boulons 11, trois boulons 11 côté élément moulé 3 et trois boulons 11 côté pièce 5 (voir figure 6 des dessins annexés).
Ces éclisses 10 (quatre au total) seront collées dans les chambres d'éclissage au moyen d'une colle constituée d'une résine et d'un durcisseur intervenant chacun pour moitié dans la composition de la colle. Il pourra s'agir avantageusement de la colle KLEBER E26-05 METALON fabriquée par la société HENKEL. La résine KLEBER ainsi que le durcisseur KLEBER sont, préalablement au collage, intimement mélangés.
Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'invention, et comme le montre la figure 7 des dessins annexés, une toile de verre 12 est intercalée entre chaque éclisse 10 et, d'une part, les extrémités 5A, 5'A des pièces 5 et 5' et, d'autre part, les extrémités 3C et 3D de l'élément moulé 3.
Les éclisses 10 seront préférentiellement suffisamment longues afin que la surface de collage, obtenue à partir de la colle KLEBER et de la toile de verre 12, permette le transfert des efforts de traction et de compression engendrés par les variations de température dans les longs rails soudés.
Enfin, on redescend le coeur de croisement ainsi fabriqué de la table de montage.
Ultérieurement, on pourra, le cas échéant préalablement au montage sur le site, souder les deux extrémités 1B et 1C de la pointe mobile 1, opposées à l'extrémité pointue 1A elle-même et conformées en file de roulement aux rails de roulement 9.
Sur le site, un tel coeur de croisement pourra alors être fixé aux traverses et raccordé aux rails de la voie ferrée.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention défini par les revendications.