Forme et attaebe de* rail*. — Rail Vignole

— Le système de voie le plus simple est le système Vignole. Le rail est formé d'un champignon relié par une âme à un patin. Celui-ci repose sur la traverse soit directement soit par l'intermédiaire d'une plaque de fer ou d'acier appelée selle ou platine, et il est fixé au moyen de crampons ou de tirefonds, qui dans le second cas traversent la selle.

Pour la voie normale, les dimensions principales sont ordinairement les suivantes. Le champignon a une largeur de 60"^ ; toutefois la Compagnie P. L. M. pour son nouveau rail, a adopté, à l'exemple de ce qui se fait en Angleterre, une largeur k-- ■^^<f^

de 66"*", et l'on constate une tendance à l'élargissement du champignon dans le nouveau rail Belge et dans le nouveau rail de l'État Prus- '"|-'

sien. Dans les rails Améri-

cains, la largeur va jusqu'à ^rr::^.....soà'jJs 71 et 72°^. L'àme a une I^

épaisseur de 12^°"* à 18^"^; le

patin a une largeur comprise entre 90""" et 135°". La hauteur totale varie de 120°^ à 150™°* et le rapport de la hauteur du rail à la largeur du patin entre 1, 30 et 1, 00. Le laminage du rail est naturellement d'autant plus diflScile que la largeur à la base est plus grande,

mais la rigidité et la résistance sont d'autant plus fortes que le rail est plus haut, et d'autre part la stabilité augmente avec le rapport de la hauteur à la largeur du patin. Il semble admis aujourd'hui que ce rapport ne doit pas descendre au dessous de 10/9, soit 1, 10 environ,

La hauteur du champignon varie de 25 à 50""". Dans la plupart des nouveaux types créés en France, on a augmenté la hauteur du champignon pour permettre une usure plus grande avant la mise au rebut du rail et, par suite, pour augmenter sa durée. En Amérique, au contraire, on préfère les champignons bas et plats.

Sur les lignes à voie étroite et même sur les lignes à voie normale parcourues par des machines légères, le rail est plus faible ; mais la forme est à peu près la même, les dimensions sont seulement réduites sensiblement dans la même proportion. Toutefois la largeur du champignon ne descend jamais au-dessous de 40°*" à 45"^"*.

Le profil affecte en général la forme suivante. Le champignon est terminé par une face supérieure plane ou en arc de cercle de grand rayon, par deux faces latérales verticales et par deux faces inférieures inclinées qu'on appelle portées d'éclisses. Toutes ces faces sont reliées entre elles par des congés à petit rayon. Les portées d'éclisses sont destinées à permettre aux éclisses de s'y appliquer ; leur inclinaison par rapport à l'horizontale est en France de 2 de base pour 1 de hauteur ; en Allemagne, l'inclinaison est souvent moindre, mais cela rend le laminage plus difficile.

Les faces latérales de l'àme sont planes ou en arc de

cercle de grand rayon, et reliées au champignon et au patin par des congés.

La base du patin est plane. Le profil de ses faces supérieures est généralement brisé ; il est formé,

sur deux on trois centimètres à ^ \ —^

partir de Pâme, de deux parties ^^ ^.^

symétriques des faces inférieures du champignon et qui forment également portées d'éclisses ; au delà, le patin est aplati de manière à diminuer son épaisseur.

L'inclinaison du rail sur la verticale est en général obtenue en sabotant la traverse à l'emplacement du patin suivant la même inclinaison • Primitivement , le rail reposait directement sur la traverse et était maintenu transversalement par les crampons dont la tige touchait son arête ; cela se fait encore sur les lignes à faible circulation . Mais , sous l'effet des mouvements transversaux du rail, cette tige est rongée, et le crampon est mis assez rapidement hors d'usage ; cet inconvénient est encore plus sensible avec les tirefonds dont la tige ronde ne touche le rail que par un point.

Aussi, a-t-on pris l'habi- Fig. 137.

tude de ménager, dans le sabotage de la traverse, un

Fig. 135.

Fig. 136.

épaulement contre lequel on fait buter le patin ; le tirefondest un peu éloigné de l'arête de ce dernier et c'est seulement par la tête qu'il agit. Si Tépaulement en bois est rongé, on le rafraîchit à l'herminette.

Sur les lignes très fréquentées et parcourues par des machines lourdes, lorsque le patin repose directement sur la traverse, la résistance du bois est insuffisante pour supporter la pression que lui transmet le rail et il se produit un écrasement des fibres. Pour éviter cet inconvénient, et dans le but d'amortir les trépidations, les Compagnies de l'Est et du Nord interposent entre le rail et la traverse une simple semelle de feutre. Ce système est assez économique, car les semelles ne coûtent queO fr. 05 en moyenne, et durent jusqu'à sept ans.

Dans le double but de répartir sur une plus grande surface la pression que le patin transmet à la traverse et de rendre solidaires les deux tirefonds ou crampons qui le maintiennent à l'intérieur et à l'extérieur, on emploie, à la Compagnie P. L. M. en France et sur un

Fig. 138.

grand nombre des lignes allemandes, des selles en fer ou en acier. Ces selles font travailler les tirefonds au cisaillement. Autrefois on leur donnait une épaisseur faible, de 8"^°^ à 10°™, et elles se pliaient ou se cassaient au droit de l'arête du patin. Pour les rendre plus rigides,

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on leur donne actuellement une épaisseur de 12™™ à 13™™, et on les fait en acier doux dont la résistance est d'environ 45 kilogs par mmq. Les selles sont générale-

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Crampons

Fig. 189.

ment munies de part et d'autre du patin d'un rebord ou épaulement qui l'encastre, s'oppose aux mouvements transversaux et augmente la rigidité dans le sens perpendiculaire à l'axe de la voie.

Le rail était autrefois fixé sur les traverses en bois au moyen de crampons, simples clous à tige carrée ou hexagonale dont la tête en forme de crochet s'appuyait sur le patin. Ils travaillaient au cisaillement dans le sens transversal, s'opposaient au renversement du rail, et, du moins tant qu'il n'y avait pas de jeu entre leur tête et le patin, rendaient plus uniforme la répartition de la pression sur la traverse. Ce système est encore en faveur dans plusieurs pays étrangers. On préfère aujourd'hui en France, surtout depuis Pemploi des selles, le tire fond. C'est une vis à bois à tête ronde qui porte à sa partie supérieure un carré permettant de la visser avec une clef. Son avantage est de ne point s'arracher comme le crampon dans le cas où, le rail tendant à se déverser, le patin exerce pig. ui.

Fig. 140.

Tire fond

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sur sa tête un effort de bas en haut. On reproche quelquefois au tirefond le temps qu'exige son enfoncement ; on dit que, pour aller plus vite, les ouvriers, au lieu de le visser se contentent de l'enfoncer à coups de marteau, ce qui mâche le bois, détériore le ûlet, et donne finalement beaucoup moins de garantie contre l'arrachement que l'enfoncement d'un simple crampon. Il est très facile avec un peu de surveillance d'éviter cet inconvénient ; la tête du tirefond porte d'ailleurs généralement en relief une lettre qui, s'aplatissant sous les coups de marteau, décèlerait la fraude.

Bail à coussinets. — Le rail à coussinets ou rail à double champignon remonte à la création des chemins de fer et a été pendant longtemps le seul employé. On Ta fait d'abord en fonte, puis en fer. Avec le fer, on donnait au rail un profil symétrique formé de deux champignons identiques reliés par une âme pleine. On avait ainsi l'avantage de pouvoir le retourner de manière à doubler, théoriquement du moins, sa durée ; il est vrai que le champignon usé et par suite déformé ne s'adaptait plus parfaitement dans le coussinet, mais comme l'épaisseur usée était relativement faible et que d'autre part on n'atteignait pas les vitesses de trains admises aujourd'hui, il Fig. usT ^'^^ résultait pas d'inconvénients bien sérieux. Lorsqu'on a substitué l'acier au fer, on a conservé la même forme ; mais avec ce nouveau métal le retournement est illusoire ; si le champignon supérieur s'use complètement, l'épaisseur enlevée est trop grande pour permettre son adaptation, même imparfaite, dans le coussinet, et d'ailleurs le rail est trop

affaibli pour pouvoir rester en service : si, au contraire, c'est une détérioration accidentelle qui se produit au champignon supérieur, elle est assez grave pour faire mettre le rail au rebut.

Aussi la forme symétrique est-elle aujourd'hui complètement abandonnée dans les deux seuls pays où le rail à coussinets soit en usage, c'est-à-dire en France et en Angleterre ; on lui a substitué le rail à double champignon dissymétrique ou, comme disent les Anglais, buU headed (à tête de boule dogue)- Dans ce cas, la partie inférieure n'est plus, à proprement parler, un champignon :

c'est une simple embase à laquelle on donne la forme arrondie qui s'adapte lZ u

plus facilement dans les coussinets ; Fig. i43.

on continue cependant à lui conserver le nom de champignon et, dans la plupart des types, à lui donner la même largeur qu'au champignon supérieur, soit six centimètres environ, pour permet tre l'emploi des modèles de coussinets usités antérieurement, ou simplement par habitude. Il n'est nullement nécessaire de donner la même largeur aux deux champignons, et il vaut certainement mieux élargir la base, ce qui augmente la surface de contact entre le rail et le coussinet et par conséquent diminue l'usure qui se produit à la longue &ur chacun d'eux. Dans le nouveau type de rails adopté pour les chemins de fer de l'État français, la largeur du champignon inférieur a été portée de six à sept centimètres. Une différence de largeur de un centimètre existe également dans le rail à

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306 DEUXIÈME PARTIE. — CHAPITRE Vl

double champignon employé dans les voies étroites du réseau Corse.

Il n'y a pas de raison pour que le champignon supérieur ne soit pas identique à celui du rail Vignole ; dans beaucoup de types cependant il en diffère notablement. Les portées d'éclisses sont beaucoup plus inclinées sur la verticale qu'elles ne le sont habituellement dans les rails Vignole ; cela tient à ce qu'on a voulu pouvoir éclisser facilement les nouveaux rails avec les anciens ; ces derniers avaient été étudiés à une époque où les procédés de laminage ne permettaient pas d'obtenir des angles rentrants bien accusés ; cela tient aussi quelquefois à ce qu'en changeant le champignon inférieur on n'a pas cru devoir modifier entièrement le profil du rail qui donnait par l'ensemble de ses formes des résultats satisfaisants. C'est pour des motifs analogues que l'épaisseur del'àmeest généralement supérieure à celle des rails Vignole ; toutefois il peut y avoir réellement un certain intérêt à cette augmentation d'épaisseur, à cause de l'usure qui se produit au contact des mâchoires des coussinets.

Le coussinet a pour but de répartir la pression du rail sur les traverses et de rendre solidaires les attaches qui servent à l'y fixer. Il se fait invariablement en fonte ; le rail n'y est pas fixé, il est seulement calé au moyen d'un coin chassé à coups de marteau dans le vide ou chambre destiné à le recevoir. Jusqu'à ces dernières années les coins étaient faits exclusivement en bois. Les coins en bois ont l'avantage de coûter très bon marché, de 7 à 10 centimes, d'être très rustiques et de produire un bon serrage lorsqu'ils sont bien enfoncés. Ils ont le grand inconvénient d'être hygrométriques, même lorsqu'ils sont en cœur de chêne bien

sec, et de se desserrer par suite des vibrations et des variations de température ou d'humidité atmosphérique. Il faut très fréquemment les resserrer et, dans certains cas exceptionnels, comme par exemple sur les ponts métalliques, il est impossible de les maintenir en place.

On emploie depuis quelque temps des coins métalliques. Le coin David, qui est à peu près le seul employé en France jusqu'ici, est constitué par une ^-.^ lame de ressort en acier trempé repliée sur [f\[ elle-même. Il est excellent et ne se des- i

serre pour ainsi dire jamais, ce qui augmente dans une notable proportion la rigidité de la voie dans le sens longitudinal et dans le sens transversal ; il a malheureusement le grand. défaut d'être cher (il coûte de 0 fr. 30 à 0 fr. 40 la pièce) et occasionne en outre une dépense supplémentaire à cause du déchet. Lorsque la pose ^^^' *^* des coins métalliques est faite par des ouvriers peu expérimentés, ou que leur forme n'a pas été étudiée avec une précision suffisante, il y a en effet un déchet assez considérable et il se produit des ruptures fréquentes de coussinets; mais ces inconvénients peuvent être évités avec du soin.

Les coussinets étaient primitivement fixés sur les traverses en bois au moyen de clous ronds appelés chevillettes ; on y a aujourd'hui renoncé d'une manière à peu près complète en France pour employer les tirefonds, qui sont bien supérieurs parce qu'ils maintiennent le coussinet appliqué sur la traverse et empêchent son soulèvement . Le mode ordinaire d'attache au moyen de tirefonds a néanmoins encore un inconvénient ; il n'est pas possible d'obtenir une précision

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Fig. 145

parfaite d'ajustage entre les trous venus de fonte dans cheviueite. les coussinets et les tirefonds qui sont fabriqués à la matrice ; il y a toujours un jeu qui peut atteindre environ un millimètre ; la rigidité est bien suffisante au début, mais peu à peu sous l'action du sable qui s'introduit dans Le joint, les surfaces en contact s'usent, le trou du coussinet s'ovalise et le col du tirefond se ronge. Le jeu n'est plus alors d'un millimètre, mais quelquefois d'un centimètre. Depuis assez longtemps en Angleterre, on remédie à cet / inconvénient en interposant entre le tirefond et le trou du coussinet une bague en bois conique : cette bague introduite à force par le serrage du tirefond forme un véritable stuffing-box ; il n'y a plus aucun jeu, et l'usure est à peu près supprimée. Les bagues en bois ont été adoptées en France dans le nouveau type de voie des chemins de fer de l'État.

On emploie également en Angleterre une autre méthode pour assujettir le coussinet dans le sens horizontal. Elle consiste à substituer à l'un des tirefonds une cheville en bois ou treenail légèrement conique qu'on chasse à force et qui remplit complètement le trou du coussinet. On renforce quelquefois ces chevilles en les formant d'une bague creuse dans laquelle on chasse au marteau une broche en fer ; ce système diffère assez peu de celui du tirefond avec bague en bois. Enfin sur certaines lignes anglaises, notamment sur le Métropolitain de Londres, on emploie des boulons spéciaux (appelés fang-holt) dont Técrou est placé

SOUS la traverse et armé de pointes qui l'empêchent de tourner, de telle façon qu'on puisse obtenir le serrage en faisant tourner la tête du boulon ; ils ne paraissent oflfrir aucun avantage sur le tirefond qui est beaucoup plus simple.

On peut employer les coussinets non seulement avec le rail à double champignon, mais encore avec le rail Vignole; l'essai en a été fait par la Compagnie ^^' de l'Ouest qui, trouvant insuflfisante la stabilité de ses rails Vignole sur des lignes où il existe de nombreux rayons de 300™, y a adopté la pose sur coussinets. Cette voie se comporte parfaitement et il ne peut en être autrement ; mais la largeur du patin a l'inconvénient de rendre nécessaire l'emploi de coussinets très larges et par suite très lourds.