La présente invention concerne une travée pour une voie ferrée, que le matériel roulant soit sur pneumatique ou sur rail. En effet, dans la présente demande, on appelle voie ferrée non seulement une voie ferrée en tant que telle, c'est-à-dire une voie avec des rails porteurs sur lesquelles roulent un matériel roulant, mais également une voie avec piste de roulement, c'est-à-dire une voie pour du matériel roulant avec des roues munies de pneumatique, du type métro sur pneumatique.

On connaît une telle travée du type formée par une structure en forme de U définissant une portion de trajectoire du matériel roulant, la structure en U comprenant une dalle supportant la voie ferrée et deux parois latérales sensiblement verticales.

La trajectoire de la voie ferrée est définie par l'assemblage des différentes structures en U. Certaines de ces structures en U, en béton, ont été préfabriquées hors site, et leur assemblage facilite considérablement la réalisation de la voie ferrée. Cependant, les structures en U préfabriquées ne permettent de simplifier que la réalisation du gros oeuvre. CA 23 49315 A décrit une travée avec les caractéristiques du préambule de la revendication 1.

La présente invention vise à réaliser une travée comprenant une structure en U du type précité et permettant la simplification de l'intégration d'éléments additionnels de finition permettant la circulation du matériel roulant.

Selon l'invention, la travée pour voie ferrée comporte les caractéristiques de la revendication 1.

Ainsi, par cette configuration, concernant la piste de roulement, son intégration fait qu'il n'est plus nécessaire de réaliser sur chantier un bétonnage spécifique (celle-ci étant fabriquée en même temps que la structure en U), et concernant les rails, leur intégration permet de les fixer directement à la structure en U sans aucun dispositif supplémentaire, une partie des organes de fixation des rails à la structure en U faisant partie intégrante à la structure en U (cette partie étant réalisée dans la structure ou fixée à celle-ci lors de la fabrication de cette dernière). Ainsi, selon l'invention sont intégrés à la fabrication de la structure en U des fonctions liées au système ferroviaire (les supports de voie, les supports de guidage latéraux et l'alimentation par rail), ce qui permet de réduire les coûts liés à la réalisation de la voie ferrée (au-delà du gros oeuvre).

D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limitatif et illustrés par les dessins mis en annexe.

• La figure 1 est une vue en coupe de deux travées conformes à un premier mode de réalisation et disposées l'une à côté de l'autre pour du matériel roulant sur pneumatique, les éléments additionnels intégrés étant les rails latéraux de guidage et d'alimentation,
• La figure 2 est une vue en coupe d'une travée définissant la trajectoire de deux voies ferrées adjacentes conforme à un second mode de réalisation, les éléments additionnels intégrés étant les rails latéraux de guidage et d'alimentation,
• La figure 3 est une vue en coupe d'une travée conforme à un troisième mode de réalisation pour du matériel roulant sur pneumatique, les éléments additionnels intégrés étant les pistes de roulement,
• La figure 4 est une vue en coupe d'une travée conforme à un quatrième mode de réalisation pour du matériel roulant sur rail, les éléments additionnels intégrés étant les pistes de roulement et les rails porteurs, l'alimentation se faisant par caténaire (trait plein) ou par un rail latéral (tirets),
• La figure 5 est une vue en coupe de deux travées conformes à un cinquième mode de réalisation et disposées l'une à côté de l'autre pour du matériel roulant sur rail, les éléments additionnels intégrés étant les rails latéraux d'alimentation, et
• La figure 6 est une vue en coupe d'une travée définissant la trajectoire de deux voies ferrées adjacentes conforme à un sixième mode de réalisation, les éléments additionnels intégrés étant les pistes de roulement, les rails porteurs et les rails latéraux d'alimentation.

Dans les exemples illustrés aux figures 1 à 6, une voie ferrée pour du matériel roulant 1 est délimitée par un assemblage de plusieurs travées 2 disposées le long les unes des autres.

Chaque travée 2 comporte une structure 3,3a qui définit une portion de la trajectoire de la voie ferrée. Chaque structure 3,3a est en forme de U et comprend une dalle 4 sensiblement horizontale supportant la voie ferrée, et deux parois latérales 5 sensiblement verticales encadrant latéralement la voie ferrée. Dans les présents modes de réalisation, la structure en U 3,3a est une structure préfabriquée, en une seule pièce, réalisée en béton armé pouvant être précontraint.

Par ailleurs, chaque travée 2 conforme à la présente invention étant une travée entière, chaque dalle 4 est porteuse et chaque structure en U 3,3a est une structure autoporteuse, ce qui signifie qu'elle n'est pas supportée par un autre élément, tel qu'un caisson intermédiaire, et, donc, que dans le cas d'une voie ferrée aérienne, chaque structure en U 3,3a est portée directement par les piles du viaduc correspondant, et s'étend d'une pile à l'autre.

Chaque travée 2 comprend également des éléments additionnels 6 permettant la circulation du matériel roulant 1 sur la voie ferrée.

Ces éléments additionnels 6,9,10,11,14 comprennent au moins une piste de roulement 6 qui est adaptée à supporter le matériel roulant 1. Quand ce dernier possède des roues avec pneumatique 7, la piste de roulement 6 forme la piste sur laquelle celles-ci roulent directement, et quand le matériel roulant 1 possède des roues métalliques 8 roulant sur rails porteurs 9, la piste de roulement 6 est une semelle 6 sur laquelle sont fixés directement les rails porteurs 9 (qui font alors partie des éléments additionnels 6,9,10,11,14).

Les éléments additionnels 6,9,10,11,14 peuvent comprendre également au moins un rail latéral 10,11,14 disposé latéralement à la voie ferrée correspondante, à l'intérieur de l'espace délimité par le U. formé par la structure en U 3,3a. Dans les trois premiers modes de réalisation, la travée 2 comprend un rail latéral d'arrivée de courant électrique 10 et un rail latéral de retour du courant 11, ces deux rails latéraux 10,11 permettant l'alimentation électrique du matériel roulant 1 qui comporte des patins de contact 12,13 adaptés à frotter contre ces rails 10,11 de façon à établir la connexion électrique. De plus, dans ces trois modes de réalisation, le matériel roulant 1 étant sur pneumatique 7, la travée 2 comprend également un rail latéral de guidage 14, la matériel roulant 1 comportant des roues de guidage 15 dont l'axe de rotation est vertical et qui roulent contre ce rail 14 afin d'assurer le guidage transversal du matériel roulant 1. Dans les deux derniers modes de réalisation, la travée 2 comprend un rail latéral d'arrivée de courant électrique 10 coopérant avec des patins de contact 12 adaptés à frotter contre ce rail 10, et, le matériel roulant 1 possédant des roues métalliques 8 roulant sur rails porteurs 9, ces derniers sont utilisés comme rails de retour de courant.

Selon l'invention, au moins l'un des éléments additionnels 6,9,10,11,14 qui permettent de supporter, de guider et/ou d'alimenter le matériel roulant 1 est intégré directement dans la structure 3,3a, sans aucun dispositif supplémentaire pour réaliser un réglage dimensionnel et géométrique et de la travée 2.

Dans le cas de la piste de roulement 6, cela signifie qu'elle fait partie intégrante de la dalle 4 et donc, qu'elle a été réalisée en même temps que cette dernière (cf. figures 3, 4 et 6). Dans le cas des rails porteurs 9 (cf. figures 4 et 6) ou latéraux 10,11,14 (cf. figures 1, 2, 5 et 6), cela signifie qu'ils sont fixés directement à la structure en U 3,3a (de façon plus précise, pour les rails porteurs 9, qu'ils sont fixés directement à la piste de roulement 6 (voire à la dalle 4), et, pour les rails latéraux 10,11,14, aux parois latérales 5).

Dans les trois premiers modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 3, à une voie ferrée est associé un ensemble de trois rails latéraux 10,11,14. Dans les deux derniers modes de réalisation illustrés aux figures 5 et 6, à une voie ferrée est associé un seul rail latéral 10.

Dans les premier, deuxième, cinquième et sixième modes de réalisation, comme on peut le voir aux figures 1, 2, 5 et 6, les rails latéraux 10, 11, 14 sont portés directement par les parois latérales 5 de la structure en U 3,3a.

La structure en U 3,3a est dimensionnée en conséquence de sorte que, chaque paroi latérale 5 portant un rail latéral 10,11,14 supporte, non seulement les efforts verticaux générés par le matériel roulant 1, mais également les efforts transversaux que le matériel roulant 1 génère et transmet au rail latéral 10,11,14.

Dans ces modes de réalisation, la structure en U 3,3a est dimensionnée de sorte que chaque paroi latérale 5 supporte les efforts transversaux dus, d'une part, aux frottements des patins de contact. 12,13 sur les rails d'alimentation électrique 10,11, et, d'autre part, des poussées transversales exercées par les roues de guidage 15 sur le rail du guidage 14, notamment dans les portions courbes de la voie ferrée.

Des organes de fixation 16 classiques permettent la fixation des rails 9,10,11,14.aux parois 4,5. Ces organes de fixation 16 comprennent une partie qui fait partie intégrante de la structure en U 3,3a (de la paroi latérale 5 ou de la dalle 4). Ainsi, les organes de fixation peuvent comprendre des tiges filetées coopérant avec des boulons permettant le serrage du rail à son support. Dans ce cas, par exemple, soit la tige filetée est la partie de l'organe de fixation faisant partie intégrante de la structure en U 3,3a (la tige étant préalablement disposée dans le moule de la structure en U 3,3a), soit un orifice de réception de tige filetée est fait partie intégrante de la structure en U 3,3a (l'orifice qui est considéré comme faisant partie des organes de fixation 16, est réalisée lors de la fabrication de la structure en U 3,3a).

En outre, dans les modes de réalisation illustrés aux figures 1 et 2, les organes de fixation 16 associés aux rails latéraux 10,11,14 comprennent un support 17 qui est fixé directement à la paroi latérale 5 et qui supporte l'ensemble des rails latéraux 10,11,14 associés à la voie ferrée (en l'occurrence, trois). En outre, concernant les rails latéraux 10,11 d'alimentation électrique, les isolateurs sont considérés comme faisant partie des organes de fixation 16.

Par ailleurs, dans ces modes de réalisation, les parois latérales 5 sont conformées de sorte que leur extrémité supérieure 18 atteigne sensiblement le niveau du plancher du matériel roulant 1 de façon à former, par exemple, le bord d'un quai d'une station. De plus, l'extrémité supérieure 18 s'étend transversalement légèrement vers l'intérieur du U de la structure en U 3,3a de façon à s'approcher au mieux des marchepieds du matériel roulant 1.

Dans les premier et cinquième modes de réalisation illustrés aux figures 1 et 5, chaque structure en U 3 est associée à une seule voie ferrée, et deux structures en U 3 identiques sont disposées l'une à côté de l'autre, un quai central d'accès au matériel roulant 1 circulant sur les deux voies ferrées étant réalisé par la jonction des extrémités supérieures 17 des deux parois latérales 5 adjacentes de chaque structure en U 3. Aux portions de voie illustrées à la figure 1, l'ensemble des trois rails latéraux 10,11,14 associés à chaque voie ferrée est présent de chaque côté de chaque voie, et à celles illustrées à la figure 5, le rail latéral 10 est présent de chaque côté de chaque voie. De ce fait, chaque paroi latéral 5 de chaque structure en U 3 porte l'ensemble des rails latéraux 10,11,14 associés à la voie ferrée correspondante.

Dans les second et sixième modes de réalisation illustrés aux figures 2 et 6, une seule structure en U 3a est associée à deux voies ferrées adjacentes l'une à l'autre. Aux portions de voie illustrées à la figure 2, l'ensemble des trois rails latéraux 10,11,14 associés à chaque voie ferrée est présent de chaque côté de chaque voie. De ce fait chaque paroi latérale 5 de la structure en U 3a porte l'ensemble des rails latéraux 10,11,14 associés au côte extérieur de la voie ferrée correspondante, et un support central 19, fixé à la dalle porteuse 4, entre les deux voies ferrées, porte l'ensemble des rails latéraux 10,11,14 associés au côté intérieur des deux voies ferrées. Il en est de même des portions de voies illustrées à la figure 6, sauf qu'à chaque voie n'est associée qu'un seul rail latéral 10

Dans les troisième, quatrième et sixième modes de réalisation, la piste de roulement 6 fait partie intégrante de la dalle porteuse 4 et elle est donc fabriquée en même temps que celle-ci (et donc en même temps que la structure en U 3,3a).

Dans les présents modes de réalisation, chaque lignée de roues porteuses 7,8 du matériel roulant 1 roule sur une piste de roulement 6 qui lui est propre. De ce fait, à chaque voie ferrée sont associées deux pistes de roulement 6 intégrées à la dalle porteuse 4 (une par rangée de roues).

Etant donné que les travées 2 sont des travées entières et que les structures en U 3,3a sont des structures autoporteuses, afin de réaliser cette intégration, surtout en ce qui concerne la piste de roulement 6 (et par conséquent les rails porteurs 9), mais également dans une moindre mesure en ce qui concerne les rails latéraux 10,11,14, un calcul détaillé de la hauteur de l'élément additionnel 6,9,10,11,14 à intégrer dans la structure en U 3,3a autoporteuse est réalisé en tenant compte de la géométrie de la structure en U 3,3a à la préfabrication au moment de l'application de la précontrainte, de la déformation à long terme de l'élément en U 3,3a préfabriqué lié aux problèmes de retrait et de fluage, et de la déformation sous surcharge. De plus, une vérification détaillée de la géométrie est également réalisée sur le banc de préfabrication avant bétonnage, ce qui est par ailleurs facilité par la longueur de la structure en U 3,3a, la travée 2 étant d'un seul tenant.

De nombreuses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation de la présente invention.

Il serait également possible que la structure en U, notamment quand elle est en béton, ne soit pas préfabriquée en usine mais réalisée sur site, par exemple par coffrage. La structure en U pourrait également être en métal ou partiellement en béton et partiellement en métal. La structure en U pourrait être en trois parties (la dalle et les deux parois latérales) assemblées les unes aux autres, et non pas monobloc.

Il serait aussi possible qu'à chaque voie ferrée ne soit associée qu'une seule piste de roulement servant de piste de roulement aux deux lignées de roues du matériel roulant, et non pas, deux pistes de roulement comme dans les présents modes de réalisation. En outre, le matériel roulant peut être munis à la fois de roues avec pneumatique et de roues métalliques prenant appui sur des rails porteurs.

Selon les portions de voie, il n'est pas nécessaire que l'ensemble des rails latéraux associés à une voie ferrée soit présent de chaque côté de celle-ci. Il serait possible qu'à chaque voie ferrée ne soit associé qu'un seul rail latéral (soit le rail latéral d'arrivée de courant, soit le rail de retour de courant, soit le rail latéral de guidage) ou deux rails latéraux, selon le matériel roulant utilisé (sur pneumatique, sur rail, alimenté par rail ou par caténaire comme illustré à la figure 4...). De plus, il est serait également possible que, quand il y a plusieurs rails latéraux associés à une voie (deux ou trois rails), l'ensemble des rails latéraux associés ne soient pas tous disposés du même côté de la voie ferrée (un rail latéral de chaque côté quand il y a deux rails latéraux associés à la voie, ou deux rails latéraux d'un côté et le troisième rail latéral de l'autre côté quand il y en a trois d'associés).

Par ailleurs, il serait possible que les organes de fixation des rails latéraux aux parois latérales de la structure en U comprennent une entretoise pour compenser la distance séparant transversalement cette paroi latérale à la voie ferrée. En effet, notamment dans les virages, il est nécessaire d'écarter les parois latérales de la trajectoire du matériel roulant qui, lui, doit continuer à être en contact avec les rails latéraux afin d'être alimenté électriquement et guidé.

Comme illustré à la figure 4 pour le quatrième mode de réalisation, l'alimentation électrique du matériel roulant peut se faire, pour tous les modes de réalisation, aussi bien par caténaire (trait continu) que par rail latéral (tiret) - (par rails latéraux dans le cas de matériel ayant des roues munies de pneumatique)