RaUs «t

Poîdi dn rail . . .

rail I

Kodole At rfEislancs

Foldt d'une jiaii'e i.

Homtut d'Inertie de paire d'tclisies I.

Module de réststaDc* Upaired'icliiMs-

Lengueni des éclis»

),IIO(IOi ),0I»1IÎ

DÉSIONAHOH DES ÉLÉMENTS.

Paidi da nil

nti d'inertie du lail I

Uodnle de téiiilance da nil -

Pradi d'une piin d'éclisseï

Ifomenti d'inertie de II piin d'iclîiKi I. Module de r^ditince de la ftin d'éellsses

o.oiloouaïs

RAIL TIONOLE.

lOoaoBssii

WIM

Longoeordo éclixei. ,

0,000 Cil' 0,000 itt

0,00001* O.OMIW

984. Calcul théorique de la résistance d'un rail à la flexion (i): D'après M. G. Hiirabert, un rail supporte principalement un effort vertical dans les parties rectilignes de la voie, mais dans les courbes il supporte aussi des pressions latérales. Les divers modes d'attache des rails sur les traverses (qu'il s'agisse de rails k coussinets ou de rails Vignole) ne permettent pas d'assimiler le rail à un solide encastré ; cependant, les rails étant éclissés sont des supports continus maintenus en un grand nombre de points de leur longueur, cette circonstance est très favorable à la résistance du rail et l'on peut admettre, comme approximation, que chaque tronçon de rail compris entre deux traverses donne une résistance moyenne d'un solide encastré et d'un solide simplement posé. D'après cette considération, la formule à employer pour calculer la résistance d'un rail est la suivante :

dans laquelle :

P = charge d'une roue appliquée au milieu de respacement de deux traverses ; d =: espacement d'axe en axe des traverses ; H demi-hauteur du rail symétrique ; I moment d'inertie de la section transversale du rail ;

R effort maximum rapporté à l'unité de la section transversale du rail ou effort des fibres les plus fatiguées.

On peut prendre P égal à 6500 kilog. pour la charge d'une roue, ce qui correspond à la charge maximum de 13 tonnes par essieu de locomotive.

Pour le rail d'Orléans en acier, on a :

ce qui donne :

R = S'^SS par millimètre carré.

Il est bon de noter que le calcul ne doit pas donner une valeur bien supérieure à celle calculée ci-dessus, afin de rester dans la moyenne des efforts admis pour la pratique des administrations de chemins de fer*

La charge de 13 tonnes par essieu n'est pas non plus le maximum et certaines machines locomotives faites pour fortes rampes donnent des charges de U et 16 tonnes par essieu.

985. Prix des rails (998). Le prix des rails en fer suit le prix des fers, et il est par conséquent très variable. En 1828, les rails du chemin de Saint-Étienne ont coûté 50 fr. les 100 kilog. ; dix ans plus tard, pour les chemins de Saint-Germain, de Versailles, ils coûtaient 42 francs rendus à Paris. En 1846, la compagnie de l'Est les a payés 35 francs rendus sur ses chantiers; en 1852, elle les a payés 25 francs pour le chemin de Metz à Thionville ; et, en 1854, 26 francs pour le chemîa de Mulhouse. D'autres

(1) Traité complet des chemins de fer, par G. Humbert, iagénieur des ponts et chaussées.

QUATRIËHE PARTIK.

Li prix de 30 francs, et en 1838 la compagnie du ler au prix de 23',90. Vers 1875, les rails, pris à ,50 à 20 franca (977).

[)E a passé, en 1885, des marchés avec les usines cier à 113',25 la tonne et à 85 francs pour cous-

Iroonés eo acier 399'. 00

mille) 63 .66

ine) 207 ,98

.fin de permelli-e U dilatation des rails, on laisse

njeu de i millimÊlres.

champignon doit être légèrement inclinée vers

d'obvier au tassement inégal qui a Heu sur la ose le rail voisin de l'enlre-voie un peu plus bas us; le rail le plus bas se place au niveau général

doit être constante, si ce n'est dans les courbes 1 3 centimètres. Les traverses doivent être cônes de ballast, et reposer parfaitement en tous iche suffisamment épaisse, e reliaitt la conicité des roues des wagons, la cartement des rails.

les fixées sur un même essieu parcourent exacux dans une partie courbe de la voie, il faudrait uivante :

i courbe du cbemin ; lement de la rone en contaet ;

»=i-,51;tang« = ^ r=0-,50; J = 0-,03,

ne peut être vérifiée pour des rayons R difféitl. Dans les courbes , le rail extérieur esS

surélevé pour s'opposer a la force centrifuge. Le surhaussemcnl différence de niveau des deuï flies de rails. On abaisse un peu intérieur et on relève le rail extérieur. On répartit ces dififéren pose sur une certaine étendue du parcours. La formule du surh ment est la suivante :

dans laquelle :

S est la dilTérence de niveau des i ï = lilesse du Iraia (par seconde) ;

R= Tijoa de la loie courbe.

is le r

u P.-l,.-M., on fait usage de la formule plus

Voici les valeurs du snrhaussemcnt S poui vitesses :

riTcsEs VE, xa.i^s.:

30 kilomilres.

ÏD ïilcmitrea.

.0»kibm«.

3 000" lOOO

S = «" S = Ui

9S7, Dorée des rails. On peut dire que les rails en fer ont fai temps et, à mesure de leur usure, ils sont tous remplacés par de en acier. Leur durée dépend du trafic, de l'inclinaison et de la cou de la voie, du mode de construction et d'entretien de la voie, nature du ballast, de la forme des rails et de la nature des pri métallurgiques qui les composent et du mode de construction di tériel.

Sur les chemins angles les plus fatigués, où le service des voya se fait à grande vitesse avec des locomotives dont les roues mo étaient très chargées, les rails ne duraient pas au delà de 4 à 5 ans également ce qui avait lieu sur la portion du chemiu du Nord cod entre Paris et Sainl-Denis.

Sur les chemins d'Angleterre moins fatigués, la durée des rail: de 10 k IS ans.

Sur nos grands réseaux français, la circnlation étant très difft d'une section à une autre, il en est de même de la durée des ra fer, qui peut atteindre 20 ou 25 ans sur des embranchements. La

rait pas avoir généralement dépassé de beaucoup 12 ans.

de croire que les rails en acier, que l'on éclisse, dure-

emps.

Uiguent eiceptionnellement sar les fortes pentes et sur-

ite, où l'on fait un usage fréquent du frein. C'est ce qui

ois la Compagnie d'Orléans à faire une commande de

essemer pour remplacer les rails de la voie descendante

itarapes, laquelle est de 8 millimètres.

bservalions faites par M. lluisch, sur le chemin de fer de

ichesler, pour une circulation de 50 trains par jour, les

duré 20 ans,

obtenus snrles diverses sections du réseau de la Compa-

on est conduit à admettre que pour un trafic modéré de

ir kilomètre, la durée des rails en fer en double voie a

des années, on cherche à accroître l'adhérence des ma-

i en augmentant leurs points d'appui qu'en surchargeant

es essieux. La charge de 13 tonnes par essieu ne peut

u augmentée d'une manière sensible, sans une fatigue

les bandages.

es chemins de fer de l'Est. Cette compagnie a fait poser

s parties les plus fatiguées de son réseau, quelques petites

s en rails d'acier Bessemer qui lui ont été fournies parles

-Noire, Rive-de-Gier, Saint-Jacques (Honlluçon), Iniphy

!:es rails sont du type Vignole et du même profil que les

35 kilog. le mètre courant, en usage depuis longtemps

eui' poids, en raison de la différence de densité des deux

I à 36 kilog, par mètre.

le 6 mètres repose sur des traverses de joint, par l'inter-

itines à deux rebords, et sur 6 traverses intermédiaires

,90 d'axe en axe. Les attaches consistent en tire-fonds

ice a été faite, en 1S66, par la Compagnie de l'Est pour

urées relatives des rails en acier el en fer. On a posé en

une partie extrêmement fatiguée de la voie principale, ée de la gare de la Villette, 60 rails en acier Bessemer et alternés par groupes de 6 rails,

mars ]8'72, tous ces rails avaient subi une circulation liions de tonnes brutes ; 31 des 60 rails en fer étaient déjà ; depuis plus ou moins longtemps, et l'altération des lermettait pas d'assigner à l'ensemble une résistance ■ieure à 24 millions de tonnes brutes.

cier soumis à la même fatigue n'ont subi d'autre altéraure très régulière, qu'on a mesurée exactement en prepreintes à la cire. Cette usure correspond à O'.OOl par

tonnes sur les points où la circulation a lieu dans tes maies. Elle est notablement plus rapide sur ceux oii les

étiblisseue;

freins agissent constamment; ma encore considérable.

Les expériences de la Compagnit celles de la Compagnie du Nord, au en acier et en fer. Elles se résurat Ala flexion (984), l'élfisticité des t au moment correspondant à moins feur module d'élasticité Ë (360) a é des rails d'acier jusqu'à la limite < one fois et demie celle des rails i Hé trouvé égal à 18400 (par millic Au mouton de 300 kilog. tomban de deus points d"appui espacés de 1' des raUs en fer est de 1",60. Celif plupart de ces rails n'ont pu être la plus grande qu'on pût obtenir a\ Il est donc certain que le rappori «a acier et eti fer, de même secti d'élasticité, et que celui des résista coup plus élevé encore- Ces considérations ont amené la type de rails en acier Bessemer d( avant elle la Compagnie du Nord.

30 kilog. par mètre et ne dififère joints sont éclissés en porte-à-faux repose sur 6 traverses intermédia

Fig. U».

U glissement longitudinal est coml contre l'éclisse; cette disposition pi du rail.

ÉTABLISSEMENT DE L.1 VOIE. i289

par mètre. Aujourd'hui, elle expérimente un rail sensiblement plus lourd, pesant 43*^«,21 5.

Avantages des rails en acier. Les rails en acier ont reçu leurs premières applications aux chemins de fer de la Compagnie du Nord. Le premier avantage des rails en acier sur les rails en fer résulte de ce qu'ils s'usent parallèlement et avec lenteur, tandis que les rails en fer se détériorent sous Finfluence de la circulation et se trouvent la plupart du temps hors de service avant d'avoir perdu, par une usure régulière, une notable partie de leur poids. Les expériences faites par la Compagnie du Nord sur les rails en for de toutes provenances ont démontré que les meilleurs d'entre eux ne résistaient pas, sur son réseau, à une circulation de plus de 20 millions de tonnes; pour ceux de qualité ordinaire, cechififre ne dépasse même pas 14 millions. Pour les rails en acier, tous les essais démontrent que le champignon s'use uniformément de 1 millimètre d'épaisseur pour une circulation de 20 millions de tonnes; et coffliae ces rails sont étudiés en vue d'une usure de 10 millimètres, ou peut estimer que la durée des rails en acier répondra à une circulation d'au moins 200 millions de tonnes, c'est-à-dire que leur durée dépassera dix fois celle des meilleurs rails en fer. La substitution des rails en acier aux rails en fer correspond donc à une notable économie d'entretien, en même temps qu'elle assure à la voie une résistance plus égale et qu'elle accroît, dans une forte mesure, la sécurité de l'exploitation.

Le deuxième avantage des rails en acier sur les rails en fer résulte de ce qu'ils sont laminés avec une matière offrant une résistance plus régulière et de beaucoup supérieure à celle composant ces derniers. Des expériences faites pour comparer les deux sortes de rails, il résulte en e£fet : qu'aux essais à la pression, les rails en fer conservent des déformations permanentes sensibles, dès que les compressions et tensions des fibres atteignent 17, à 18 kilog. par millimètre carré; pour les rails en acier, ce chiffre dépasse 38 kilog.

Aux essais de traction directe, la matière composant le champignon des rails en fer de bonne qualité est caractérisée par une résistance à la rupture comprise entre 28 et 36 kilog. par millimètre carré; pour les rails en acier, ce chiffre est compris entre 65 et 75 kilog. Enfin, les rails en fer essayés au choc, à l'appareil dit du chemin de fer de Lyon , ne résistent pas en moyenne à une puissance vive dépassant 400 kilogrammètres; pour les rails en acier du type des rails en fer, cette résistance dépasse 900 kilogrammètres. La matière composant les rails en acier peut donc être caractérisée ainsi : elle offre plus de garanties comme régularité des produits; sa résistance vive élastique et sa résistance vive de rupture sont au moins le double de celles des matières composant les rails en fer.

L'avantage de la substitution des rails en acier aux rails en fer a donc été reconnu dès les premières années. De plus, aux cours actuels, en profitant des différences de résistance des matières, on peut réduire le poids des rails en acier, tout en leur laissant une solidité supérieure

3n arrive ainsi non seulemeot core à rendre l'usage des rails ails en fer (983).

\st. Cette Compagnie emploie 'éseau oii la circulation est la u'à ce jour ont été fourDiB par sot, ITerre-Noire, Firmtnj et procédés Ressemer et Martin; iquée avec de l'acier fondu au

yés sur les grands ouvrages fl à double champignon et ont

à Lt/on et à la Méditerranit.

t décidée à ne plus employer de ses voies, sur les 860 kilo- )ù la fréquentation dépasse le que voie, avec des vilesses qtri i l'heure. Au 1" janvier 1873, iignait déjà 940 kilomètres de

(modèle P H) pèse 38'<,8I50 l« fer (modèle P L M), employé épaisseur de l'âme réduite de patin portée de 100 à 130 mil-

n ayant, dans l'un et l'autre type, même écarlement el même inclinaison, se préteni à l'emploi d'une seule et même éclisse. Un modèle très intéressant d'un rail de la Compagnie P. -L.-M. à éclisses-c ornières est représenté figure i!58.

Compagnie des chemin! de fer d'Orléans. Cette Compa- {;nie emploie, sur les seclions les plus fréquentées de son réseau, des rails d'acier.

Ces rails, fabriqués soit par le procédé Bessemer, rnis par les diverses usines Soire, de Firminy et de Com-

der employés sur le réseau

cl'Orléans sont tous du système à double champignon, et leur forme ne diffère pas de celle en usage pour les rails ordinaires.

Le poids du rail, par mètre linéaire, qui est de 36 kilog. pour les rails «n fer, peut être évalué moyennement à 37 kilog. pour ceux en acier, à <*ause de la différence de densité des deux métaux.

Les rails sont éclissés en porte-à-faux et reposent, par l'intermédiaire de coussinets en fonte, sur 6 traverses en chêne, espacées moyennement de 0",916.

Nouveau rail des chemins de fer de VÈtat. Un nouveau rail en acier a été étudié en 1891 par l'administration des chemins de fer de l'État, n pèse 40 kilog. le mètre courant et repose dans un coussinet. Il est caractérisé par des éclissés de 0",460 de longueur pour l'éclisse intérieure et de O~,450 pour Téclisse extérieure. La paire d'éclisses pèse 19 kilog. Leur hauteur est de 0~,140. Elles descendent plus bas que le rail de O^jOSO et sont réunies au rail au moyen de quatre boulons de 0»,025 de diamètre.

L'éclissage se fait en porte-à-faux au moyen de traverses portant les coussinets d'extrémité des rails. La distance d'axe en axe des coussinets est de 0",6O0.

Nouvelle pose de traverses (964) au chemin de fer de VEst, Les traverses intermédiaires sont percées de 6 trous pour recevoir 3 tire-fonds suivant chaque file de rail ! 2 tire-fonds seront espacés de 0",08 d'un même côté du rail, et le 3* du côté opposé [correspondra au milieu de cet intervalle.

Sur une file, les 2 tire-fonds sont alternativement, d'une traverse à l'autre, à Tintérieur et à l'extérieur du rail.

Cette disposition est indiquée par le croquis figure 7, planche B [Locomotives), p . 1371.

988. Réfection de la voie. Les rails et les traverses ne restent pas tous intacts pendant 15 ans. On en remplace chaque année un certain nombre. Les rails des changements et croisements de voie et des courbes de très petit rayon durent moins de 15 ans, et des traverses de qualité inférieure ou exposées à des causes de destruction rapide se trouvent pourries bien avant ce temps. Mais comme, d'un autre côté, une partie des éléments de la voie résistent au delà de 15 ans, on peut considérer cette durée comme une moyenne.

Le tableau (p. 1292) donne le détail du prix de réfection pour 1 kilomètre de voie sur le chemin de fer de PEst.

CUATRIËUE PARTIE.