CHAPITRE QUATRIÈME

DBS BÀILS ST COUSSINETS, BT DBS GAHIBBS DB GflÂBOBS POUB LBCB FABBIGATION.

S 1. Des rails et des coussinets.

On distingue les chemins à bandes plates et ceux ATantages à bandes saillantes. '^Semins à

Les rails ou bandes des chemins à bandes plates {j>late -rails) ^ étant recourbés à angle droit sont composés d'une partie horizontale sur laquelle passent les roues et d'une saillie verticale qui ernpé* che les roues de sortir de la voie. La saillie verticale est toujours placée en dedans ^ c'est-à-dire du coté de l'axe de la voie, afin que la boue qui tend à s'accumuler sur les rails soit rejetée en dehors.

Dans les chemins à bandes saillantes {edge-rails)^ les rails ne portent pas de saillie. Ce sont les roues qui sont munies d'un boudin ou bourrelet qui s'oppose à-la sortie de voie. Ce bourrelet est toujours placé sur le bord de la roue le plus voisin de l'axe du chemin.

Les voitures ou chariots qui marchent sur un chemin à bandes plates peuvent circuler également

sur une route en terre ; tandis qu'il faut nécessaire* ment changer de véhicule pour passer d'un chemin à bandes saillantes sur un chemin ordinaire.

Malgré cet avantage des chemins à bandes plates sur les chemins à bandes saillantes, ces derniers sont généralement préférés, par cette seule raison qu'il y est bien plus facile que sur les premiers de maintenir propre et unie la surfkce de roulement des rails.

Les chemins à bandes plates sont aujourdliai presque généralement abandonnés même pour le service des mines et des usines, service auquel ib ont été longtemps employés concurremment aveo les chemins à bandes saillantes.

Ayantages Les rails des premiers railways établis vers Fan nmea fer i68a pour le service des mines de houilles de Newet en fonte, castle étaient en bois. Vers 1738, on leur substitua des rails en fonte. Ce ne fut qu'en i8o5 qu^on se servit , pour la première fois, de rails en fer malléable.

Aujourd'hui les rails en fonte sont généralement abandonnés. On n'emploie que les raib en fer mal* léable ou en bois et fer malléable.

La fragiUté est le principal défaut que Ton reproi^

A CHAHPJGNON.

che aux rails en fonte. Les rails en fer malléable, lorsque le fer a été convenablement choisi et confeoablement travaillé, soni beaucoup moins sujets à se rompre.

Les rails en fer malléable ont encore sur les rails en fonte Tavantage important de pouvoir être fabriqués beaucoup plus longs. Comme la plupart des rails en fer malléable employés aujourd'hui ont 4"5a de longueur^ quelques-uns même ont ^^Bo (chemin de Paris à Rouen) tandis que Ton n'a jamais employé de rails en fonte de plus de 1*20^ il en résulte que sur les chemins en fer malléable, les joints et par conséquent les secousses qui ont lieu auE joints sont beaucoup moins fréquents que sur les chemins en fonte.

Le prix de la tonne de fonte étant généralement moins élevé que celui de la tonne de fer malléable, on pourrait croire que les chemins en fonte sont moins coûteux que ceux en fen Mais en réalité c'est It contraire qui a lieu- Car la fonte servant à la fabrication des rails devant être de première qualité^ laadis qu'on emploie généralement à cet usage du fer malléable de seconde , les rails en fonte coûtent presque aussi cher à poids égal que ceux en fer, et comme d'ailleurs , les rails en fer offrent à poids égal une beaucoup plus grande résistance que ceux CA Ibnte^ on leur donne de moins fortes dimensions

en sorte qu'à longueur égale , les rails en fer sont moins chers que ceux en fonte.

Les chemins en fer malléable possèdent donc enr core^ au point de vue de l'économie, Favantage sur ceux en fonte.

Le fer malléable étant plus oxidable que la fonte on a craint que les rails en fer ne fussent rapidement détruits par les effets de la rouille peu nuisible aux rails en fonte. L'expérience a prouvé néanmoins que les rails en fer résistaient aussi bien que ceux en fonte aux influences de l'atmosphère. Le frottement et la pression à laquelle les rails sont constamment exposés sur le chemin, entretient sur la surface un poli qui contribue probablement à les préserver de Toxidation, à la surface de roulement, qu'ils soient en fonte ou en fer. Quant aux parties latérales, elles sont sans doutegaranties par la croûte d'oxide noir qui recouvre toujours la surface du fer. L'ébranlement ou frémissement communiqué aux rails lors du passage des convois peut aussi contribuer à les préserver de l'oxidation. Des expériences ont établi qu'il s'établissait sur toute la ligne un courant magnétique prononcé. On a dit, à la vérité, que l'action de ce courant était modifiée parla position des rails relativement au méridien magnétique et par la direction dans laquelle la circulation avait Heu sur le chemin de fer. Mais jusqu'à présent

cette opinion ne nous parait pas avoir été suffisamment bien établie, et lors même qu'elle le serait il n'en resterait pas moins certain que l'action de l'air sur les rails en fer malléable sur \in chemin en activité, quelles que soient sa direction et le nombre des voies, est à peu près insensible.

On a prétendu que les rails en fer malléable étaient sujets à s^exfolier et à se fendre dans le sens de la longueur, ce qui n'arrive pas aux rails en fonte. Il est vrai que sur un assez grand nombre de chemins de fer on trouve des rails en fer malléable fendus suivant leur longueur ou entamés par la séparation de plaques qui se sont détachées de la surface de roulement. Cela tient à un vice de fabrication des rails que l'on évite en prenant certaines précautions que nous indiquerons plus loin.

Les rails en fonte résistent assez bien à l'action du frottement pendant un certain temps; mais comme ils sont toujours composés d'une croûte dure de petite épaisseur et d'un noyau plus tendre, la croûte étant une fois usée , le rail est promptemeht détruit.

, - Des diffë-

Les rails des chemins à bandes saillantes en fonte rentes forme ; .de rails.

ou en fer sont de formes variées.

Pour les chemins qui ne doivent servir que tem- enfermi-pla

102 BBS BAILS

porairemeDt à des travaux de terrassement ou à des transports de matériaux, et pour quelques chemins de mines ou d'usines sur lesquels on ne laisse passer que des chariots légers, on se sert du rail fig. 5.

Fio. 5.

r-Ji

Ce rail est une simple bande de fer mi-plat que Ton pose de champ sur les traverses dans une encoche à la traverse, et que Ton maintient dans cette position au moyen d'un coin en bois, comme la figure llndique suffisamment.

Ce rail est économique et peut, après avoir servi, être de nouveau livré au commerce comme fer mar« chand; mais il ne pourrait convenir sur un chemin où Ton marcherait, à de grandes vitesses, avec des chariots pesamment chargés.

Le frottement sur un rail aussi étroit userait et couperait en peu de temps les roues ; la pression latérale qui a lieu dans les courbes, par suite de l'action de la force centrifuge, ploierait les bandes de fer, à moins qu'on ne posât les traverses à de très-petites distances les unes des autres.

Enfin les rails, ployant entre les points d'appm sous la pression verticale des voitures, se soulève^ raient à leurs extrémités en glissant sur le coin et sur la paroi de l'encoche, et, comme ils ne sont pas parfaitement élastiques, ils finiraient par se courber de telle façon qu'il en résulterait des saillies très-* sensibles aux joints.

On a évité les deux premiers inconvénients que présentent les rails de fer mi-plat en les élargissant dans la partie supérieure sur laquelle passent les roues, et on a remédié jusqu'à un certain point au dernier en ajoutant dans la partie inférieure un bourrelet qui s'engage dans la concavité d'une pièce en fonte nommée coussinet , solidement assujettie aux traverses.

Le rail s'est alors présenté en coupe, comme nous Rails à l'avons indiqué fig. A , série B , pL i , et il est assemblé avec le coussinet, comme on le voit sur les fig. I et 3, série B, pi. a.

La forme de la section de ce rail lui a fait donner le nom de rail à champignon. On distingue dans le rail à champignon la tête du champignon ou le champignon proprement dit, la tige du champignon et le bourrelet.

Le rail à champignon, fig. A , série B, pi. i , de

lOi DES RAILS

même section sur toute sa longueur, a été employé dès Tannée i Ba8 sur les chemins de Saint-Étienne à Lyon et de Saint-Étienne à Roanne^en France.

Le bourrelet n'existant que sur Tun des côtes de la tige, comme fig. j, il est évident qu'une fois le coussinet fixé à la traverse, on ne peut placer indifféremment du coté de Taxe de la voie Tune ou Tautre des faces latérales convexes du cbampignoni à moins de déclouer le coussinet.

On a évité cette sujétion dans les rails fig. D et P, série B^ pi. i.

Enfin, on a fait des rails symétriques à double champignon, comme fig. A21, afin de pouvoir re* tourner le rail sens-dessus-dessous.

Défaott La forme des rails à un seul champignon leur

shampignoo. ayant fait donner le nom de rails simple T, ceux à

deux champignons ont reçu celui de rails double T.

Aujourd'hui, les rails à simple ou à double chanH pignon, plus ou moins massif, sont à peu près les seuls rails, tout en fer malléable, employés sur les grandes lignes de chemins de fer.

La forme de ces rails n'est cependant pas sans inconvénients.

A CHAUPIGNON. 105

Les bords du champignon n'étant pas soutenus, le champignon est placé dans des conditions défavorables pour résister à la pression des chariots, et cette circonstance est d'autant plus fâcheuse qu'il résulte, ainsi que nous allons le démontrer, du mode de fabrication que le champignon est composé de fer de moins bonne qualité que la tige.

Si, en effet, on étudie les procédés de fabrication des rails à champignon, on voit que le paquet de fer destiné à fabriquer le rail est d'abord passé sous un cylindre dégrossisseur à cannelures gothiques ', et transformé en une barre de section à peu près carrée dont le côté est moindre que la hauteur du rail, et quelquefois moindre que la largeur du champignon. Il est même nécessaire que l'opération ait lieu de cette manière , autrement le laminage exigerait une force double peut-être de celle que l'on emploie ordinairement; on s'exposerait à briser des cylindres , et le prix du fer deviendrait trop élevé. 11 en résulte qu'en traversant les cannelures du cylindre finisseur, le fer n'est bien comprimé que dans la partie mince du rail, mais qu'il est

1. Voir pour les procédés de fabricatioa da fer , la Métallurgie d» fer^ par M. Walter, professeur à l'École centrale des arts et mamifEM^res; l'ouvrage sur le même sujet, de IVDI. Eugène Flachat, ingénieur dvil, Jules Petiet et Barrault , anciens élèves de l'École eentrale, et le Voyage métallurgique en Angleterre (seconde éditk»), par BOi Dufrenoy , Elle de Beaumont , Goste et Perdonnet.

refoulé dans toutes les parties arrondies et saillantes; aussi arrive-t-il que lorsqu'on brise un rail à champignon, on remarque que la tige est d'un grain bien plus serré et bien plus homogène que le champignon, qui, souvent, laisse voir des portions creuses et mal soudées.

Il faut se rappeler en outre que les difficultés de fabrication augmentent avec le poids du rail , et qu'une grosse barre présente intérieurement plus de défauts qu'une barre moindre. Ces défauts sont encore plus considérables dans un champignon mal comprimé que dans une barre ordinaire.

Deux ingénieurs d'une grande expérience , MM. Wood et Storey, ont proposé de remédier à cet inconvénient en exécutant le champignon avec un seul morceau de fer martelé. Le procédé consis* terait donc à recouvrir le paquet à laminer avec un morceau de fer martelé ayant à peu près le tiers du poids de la barre, et à diriger le laminage de façon à exécuter le champignon avec ce morceau, dont l'intérieur aurait été reconnu très homogène.

Ce procédé n'est pas sans difficultés. Les fers de qualités différentes doivent être réchauffés k des températures différentes ; le fer martelé exige généralement plus de chaleur que le fer laminé ; ainsi, lorsque la température sera convenable pour une

partie du paquet, l'autre partie sera brûlée ou trop froide, et le champignon sera mal soudé au reste de la barre. Nous avons vu fabriquer dans une usine, aux environs de Newcastle, des rails de ce genre, mais Fusage ne s'en est pas répandu, sans doute parce que le rail se séparait en deux parties.

Frappé des défauts que nous venons de signaler Ï^ÎI^^JÎ^ dans le rail à champignon, M. Léon Coste en est venu à ramener le rail presque à la forme d'une simple barre plate dont les angles seraient abattus, et il a remplacé, sur une partie du chemin de fer de Saint-Étienne à Lyon , les rails à champignon par le rail fig. A, série B, pL i. Ce rail est assez large pour ne pas entamer les roues des chariots ou des locomotives et pour résister à la pression latérale dans les courbes. U est muni de bourrelets au moyen desquels ses extrémités sont maintenues dans un coussinet, comme celles du rail à champignon ; enfin il peut se retourner sens-dessus-dessous.

Mais il a un grand défaut : il manque de hauteur; et comme la flexibilité aussi bien que la résistance à la rupture varie comme le quarré de la hauteur, il est trop flexible. Il eût fallu, pour lui donner une plus grande hauteur en lui conservant sa largeur, en augmenter le poids au-delà des limites dans lesquelles on était obligé de se renfermer. On n'a donc annulé dans le rail d'égale

épaisseur une des causes de destruction que pour augmenter les effets d'une autre cause également énergique : aussi l'expérience a - 1 - elle prouiré qu'il se détruisait tout aussi rapidement que les anciens rails, qu'il s'assemblait dans les coussinets moins solidement que le rail à champignon, et enfin qu'il ne préservait pas sufiGsamment les supports en fonte du contact des roues.

Rail à simple Sur le chemin de Versailles (rive gauche), nons du di«mm^de avons adopté un rail que l'on peut considérer (riye^ûc^). comme tenant en même temps de celui de M. Coste et de Tancien rail à champignon.

Prenant, pour former notre rail, la même quantité de métal que celle qui entre dans la composi* tion de la plupart des rails double T de nos chemins de fer français, et dans le rail de M. Coste, 3o Idlog. par mètre courant, nous avons cherché à la distribuer de manière à obtenir un rail qui, sans présenter les mêmes inconvénients que le rail de M. Coste, possédât une partie de ses avantages.

Ce rail, fig. D, série B, pi. i, est à simple champignon; il a la même hauteur et à peu près la même largeur à la surface de roulement que les rails à double champignon du poids de 3o kilog. par mètre courant; mais une partie du métal, au lieu de servir à composer un second champignon, a été

A GHABIPiaNON. 109

placée sous le champignon unique de manière à en soutenir les bords et à augmenter l'épaisseur de la lîge. Le champignon ainsi fortifié résiste mieux à récrasementy et si la barre^ en passant sous le laminoir, n^est pas également comprimée dans toutes ses parties, comme dans le rail de M. Coste, du moins l'effet nuisible de l'inégalité de compression est-il d'autant moins sensible que. la différence entre l'épaisseur du champignon et celle de la tige ett moins grande.

Notre rail simple T ne peut pas se retourner Avantagea

sens-dessus-dessous comme le rail double T, maisraib^ simple

,.1 ^ 11. .1 et à double

S il est reconnu que le champignon unique de ce champignon.

rai| est, avec les formes et les dimensions que nous lui avons données, susceptible de durer plus longtemps que les deux champignons de ce dernier, Tayantage lui restera.

On se tromperait d'ailleurs si l'on croyait que lorsqu'après un certain temps l'un des champignons du rail double T parait usé par le passage des convois et que l'on retourne le rail pour remplacer le champignon usé par le champignon inférieur, celui-ci est dans les mêmes conditions que le premier le rail étant neuf. M. Pierre Barlow, connu par ses expériences sur la résistance des métaux, et auteur d'un ouvrage très-estimé sur la forme des

rails ', a observé avec raison que si la partie inférieure des rails en état de service sur un chemin de fer n'est pas fatiguée parie frottement ^ elle ne Test pas moins par Faction du poids des convois.

Et en effet, quand une barre portée sur des appuis fléchit par suite d'un effort transversal, les fibres situées du côté de la face convexe sont allongées ; les fibres situées du côté de la lace concave sont raccourcies; certaines fibres, situées dansFinté* rieur du corps, conservent une longueur invariable. On donne le nom dioxe neutre à la ligne qui sépare les fibres raccourcies de celles allongées. M. Barlow a reconnu que l'axe neutre est dans les barres de fer, placé entre le tiers et le cinquième de la hauteur comptés à partir de leur surface supérieure. Or, le raccourcissement ou rallongement des fibres est en raison de leur éloignement de Taxe neutre. L'allongement des fibres inférieures de la barre est donc plus grand que le raccourcissement des fibres supérieures.

Ce fait établi, dit M. Barlow, je regarde comme bien mal fondée la prévoyance des ingénieurs qui ont fait les tables supérieure et inférieure, dans le

1. Expériences sur la force transversale et Us autres proprtéiéê du fer malléable , dans son application aux chemins de fer, par P. Barlow. Traduit de Taûglais par G. Quilbet , anciea élève de FÉoole polytechnique.

rail à champignon, de figures égales pour le cas où la table supérieure venant a être usée, on pourrait tourner le rail , et la table inférieure remplacerait la supérieure y puisque la table inférieure est celle qui supporte le plus grand effort. Ce serait une expérience fort dangereuse , continue M. Barlow , de vouloir tourner un rail qui a été soumis pendant plusieurs années à une grande force de compression, et que Ton suppose par cela même grandement altéré, pour l'exposer à un effort d'extension encore pins considérable* C'est pourquoi je recommanderais, au contraire, de donner à tout le métal introduit dans la table inférieure ou base , la forme qui est la plus convenable pour le présent, sans égard pour Tavenir.

On dit aussi du rail double T, ajoute le même auteur, que les dew^ côtés étant semblables, les poseurs peuvent choisir le coté qui s'ajuste le mieux , mais il serait sûrement préférable d'avoir des rails fabriqués assez régulièrement pour qu'aucun choix ne fût nécessaire.

Nous ferons enfin observer qu'en supposant que le champignon du rail double T déformé par la pression et par le frottement pût être renversé sensdessus-dessous, il ne s'appliquerait généralement pas exactement contre les parois du coussinet, d'où il résultera que. l'assiette du chemin sera fort imparfaite et la rupture des coussinets très-fréquente.

112 DBS RAILS

Nous considérons le rail simple T du modèle , fig. D, comme plus durable que le double T contenant le même poids de métal par mètre courant, mais cet avantage n'est pas le seul qu'il possède sur le rail double T.

Lorsqu'on emploie le rail double T, on est obligé^ pour se réserver la faculté d'introduire le rail de baut en bas dans le coussinet, soit verticalementi soit même en l'inclinant sur le côté, de conaenFor au logement du rail une grande largeur entre les saillies du coussinet , ce qui nécessite des coins en bois d'une grande épaisseur pour caler le rail, et des coussinets fort longs. Ces coins prennent facUement du jeu j et les coussinets sont très-lourds. Avec le le rail simple T on peut employer un coussinet moins large et un coin moins volumineux. Les coussinets sont moins dispendieux et le serrage est meilleur.

Enfin, si notre rail simple T ne peut, lorsqu'on le retourne, servir pour les chemins de fer du premier rang, du moins sera-t-il employé utilement pour les terrassements ou pour les petites exploitations.

On a signalé comme l'un des avantages du rail double T sur le simple T celui d'être moins sujet au renversement parce qu'il pose sur le fond du coussinet par une plus large base. Nous n'avons cepen-

dant entendu aucun ingénieur se plaindre de ce que sur des chemins construits avec du rail simple T, la voie eût manqué de stabilité.

Le rail simple T, à poids égal, résiste moins bien, suivant la théorie, que le double T tant à la pression verticale qu'à la pression latérale. U a aussi le défaut d'être un peu moins raide ^ mais la diâférence de résistance, soit à la rupture soit à la flexion , est tellement faible^ qu'en pratique elle n'exerce aucune influeoice nuisible.

Bien que sur le chemin de Versailles (rive gauche) nous employions les machines les plus lourdes, noas n'avons jamais trouvé que notre rail fût trop fragile ou trop flexible.

M. Barlow prétend que la forme du rail double T n'est pas comme la théorie l'indique, celle qui correspond au maximum de résistance.

Le tableau suivant, d'expériences faites à l'usine deDecas^ville,pour comparer la résistance des rails simple T et double T, conduirait cependant à une conclusion contraire '.

1. Ce tableau est extrait de Touvrage de BIM. Eugène Flachat, lokB Petîet et Barrault , déjà cité.

BES EAItS ^^

jï* S O' o o Î5 o o ^ ^ ^i Ti ^ S looooooSoooo qO

o o c^' s o o o ^ c^i ff*a ^ A A « a A A » ^ o- o o^o^o o^o o o o s B o o cTcTo o o o o o ^

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Les nombres du tableau relatifs aux rails du che*

i. Cas eipérlencas ont été communiquées par M. L. dêBarraft], chargé de la réception des raiJs pour le chemin de fer de Ni (rive gaucbe), et plus tard pour celui d'Orléans,

A CBAMPIGHOM. ïl|

d'Orléans, sont des moyennes d'expériences faites sur des raUs dont les couvertures étaient faites, les premières avec un mélange de 6n métal et de riblonsy les secondes avec du fin métal pur, les troilièmes avec un mélâDge de fin métal et de fonte en bois^ celle-ci remplaçant les riblons '.

Dans les expériences , la rail était placé sur des appuis de o"*o5 de largeur, écartés de i"25 d'axe en axe. La charge se faisait dans le milieu seulement, et sur une largeur de o'^oj ; mais elle n'agissait qu'instantanément, Tappareil n'ayant pas été disposé de manière à la laisser un temps suffisamment long pour qu'on fût parfaitement assuré que le rail avait toute la hauteur de flèche que cette charge était susceptible de lui faire prendre. Comme moyens de comparaison, toutefois, ces expériences suffisent* Les divers rails qui ont été essayés n'ont commencé k donner de flèche sensible que sous une charge de 8 tonnes.

Quant à ta question de savoir i^elle est la diu*ée relative des rails simple et double T contenant la même quantité de matière, elle ne peut être éclairde que par l'emploi de ces rails. Il serait donc à désirer que sur ce point comme sur un grand nombre tl autres relatifs au service des chemins de fer^ les

h Voir plus loin un artîde sur la fabricaiion des rails. Voir aussi Sûr la forme et le poids des rails, ies |>l anches et les légendes.

116 D£S HÂILS

ingénieurs qui dirigent l'exploitation de ces voies de communication voulussent bien réunir tous les do* cuments pouvant aider à la solution du problèDie.

M. le ministre des travaux publics de Belgique nous a fait Thouneur de nous communiquer le projet qu'il avait formé de provoquer un congrès d'ingénieurs et de directeurs des chemins de fer dans ce pays où ce nouveau genre de communication a pris de si grands développements. Nous regrettons que ce projet n'ait pas encore été mis à exécution, et nous espérons qu'il n'est pas abandonné. U appartient à l'administration si éclairée et si libérale des chemins de fer belges de prendre en pareille circonstance Tinitiative,

Revenant à l'examen des qualités ou défauts respectifs des rails simple T et double 1% nous dirons que les avis sont, encore aujourd'hui, tellement partages sur ce point , que les chemins construits récemment avec Tune ou l'autre espèce de rails sont à peu près égaux en nombre et en importance.

Ainsi on a adopté le rail simple T sur presque tous les chemins de fer du nord de l'Angleterre, sur le cheïïiin dît North'Middîand railwaj , le chemin de Manchester à LeedS| le chemin dit Easiern-Couniies^ raiMajr^ le chemin de Greenwich, tous les chemins belges, le chemin de Berlin à Potsdam, le chemin de

A CHAMFIOHOM. 117

Versailles (rive gauche), ceux de Montpellier à Cette^ de Bordeaux à la Teste, et de Naples à Nocerra.

Le rail double T, au contraire, a obtenu la préfé*

renoe sur les chemins de Liverpool à Manchester,

^Londres à Birmingham^ Birmingham à Liverpool i

Londres à Southampton, Paris à Saint-Germain,

■ Parb à Versailles (rive droite), Paris à Orléans, Pa-

. ris à Rouen, Sain t-Étienneà Lyon, Bâle à Strasbourg,

Saint-Pétersbourg à Paulosk-

Porme»

On remarque en étudiant les planches des rails diverses t de notre atlas que les ingénieurs ne se sont pas bor- ^ '^^H^ig" .nés à varier les dimensions relatives du champignon ^el de la tige, seulement; ils en ont aussi modiGéla forme.

Ainsi, on voit que dans les rails des chemins de Saint-Germain , et de Liverpool à Manchester, fig. C, sér. B, pL i , le champignon, arrondi sur Ynn des cotés, se termine par un angle vif sur Tau tre- On a, de cette manière, élargi la surface de roU' lement par Taddition d'une faible quantité de maliére, mais on s'est imposé Tobligation de ne placer du coté de Taxe de la voie que la fac« convexe du champignon; et rexpérience a prouvé que l'arête vivei souvent défectueuse, se délruisait rapidement.

Sur le chemin de Versailles (rive droite), construit pftr les mêmes ingénieurs que le chemin de Saint-

118 ras iiAjLs

Germain, postérieurement à ce dernier, on a également employé le rail à champignon double , mai sans arêtes vives-

res ^ctlfries ^ surface de roulement du champignon était , rails à surface dansTorigine, bombée, ainsi que le prouve l'inspec-

€t à surface tion de l'ancien rail du chemin deNewcastle à Carbombée*

lîsle, fig, T. On l'a remplacée par une surface

plane , puis l'on est revenu , depuis un ou deux ans

seulement, à la surface bombée* Les nouveaux rails

des chemins d'Orléans, de Rouen, etdeSaint-Étienne

à Lyon sont tous à surface bombée. j

La surface plane présente certains inconvénients graves. Les roues des chariots étant coniques afin de faciliter le passage dans les courbes, on incline h$ rails à surface plate vers Taxe de la voie , de manière à ce que la surface conique pose sur la surface entière du champignon. Il en résulte j dans les lignet^ droites, un frottement de glissement d'autant plus grand que le rail est plus large^ car un cône ne peut se mouvoir eu ligne droite sur un plan sans qu'il y ait glissement D'un autre côté , si rinclinaison de la surface d'une partie des rails n'est pas exacte* ment la même que celle du pourtour de la roue^ ce qui arrive fréquemment, les roues coniques^ en pi^ sant sur ces rails j ne posent que sur laréte extérieure ou intérieure du champignon, ce qui en provoque l'écrasement. Et s'il arrive que rindiaaisaq

diffère entre les deux rails opposés d'une même voie ou entre les rails qui se suivent, cette imperfection donne naissance à des oscillations laténdes qui accroissent le mouvement de lacet '•

On évite, avec les rails à surface bombée, les inconvénients que nous venons de signaler; mais n'est-il pas à craindre que les roues et les rails n'étant en contact que par des surfaces d'une petite étendue, ces sur&ces ne s'usent rapidement, et qu'après un temps fort court, le champignon ne s'aplatisse par suite de l'usure? ne serait-ce pas l'observation de ce fait qui aurait précédemment conduit à abandonner les rails bombés?

1* Pour que les deax roues coniques portées sur un même essieu d^un chariot de chemin de fer, parcourant le même chemin, le chariol se meuve en ligne droite, il faut que ces deux roues posent fur le rail par des éléments également éloignés des boudins de la roue. Si par suite d*un mouvement latéral quelconque , le boudin d*uiie des roues se rapprodie du rail , tandis que celui de Fautre roue i^en éloigne , le chariot cesse de marcher en ligne droite , il tourne sur la voie de telle façon que le boudin qui s'était éloigné du rail s'en rapproche, et que celui qui s'en était rapproché s'en éloigne. Dans un moment donné, infiniment petit, les deux boudins se trouvent de nouveau à égale distance des rails, mais comme ils arrivent à cette position d'équilibre avec une vitesse acquise il la délassent, le boudin qui d'abord était le plus éloigné du rail, en est devenu le plus rapproché, et le plus rapproché le plus éloigné. Le mouvement de rotation du chariot a lieu alors en sens contraire, etdnsi de suite, en sorte que le chariot suit une ligne sinueuse au Usa de marcher en ligne droite.

120 0E9 HAILS

Avantages Les rails en mage sur les grandes lignes de cheresnectifs des . ^ ^ ^ - i»i * . v * * *. l

raijâ oDduii^s mins de fer ont aujourdhui toussa un tres-petill

parallèles, nombre d'exceptions près, même hauteur dans

toute leur longueur, en sorle que leur section trans*

versale est toujours !a même, en quelque pomi

qu'elle soit prise.

On employait, il y a quelques années encore, des rails dont la hauteur Tariait entre les points d'appui, de telle façon que leur forme correspondait à celle du solide d^égale résistance* Ces raiJs, appelés rails ondulés^ parce que leur arête inférieure était une ligne ondulée, sont aujourd'hui abandonnés par les raisons suivantes :

ï'^Les traverses devant toujours être perpendiculaires à Faxe de la voie, cette condition ne peut être remplie dans les courbes qu'autant que Técar* tement des points d'appui est plus grand sur la file de rails qui forme la courbe de plus grand rayon que sur celle qui forme la courbe de petit rayon - I^a différence d'écartement doit varier avec le rayon des courbes, Lorsqu*on se sert de rails ondulés, cet écarlement est nécessairement invariable.

a** Les points d'appui des rails ondulés étant forcément à des distances toujours égales, il en résulte que lorsqu*un rail vient à casser ou à ployer entre les supports, il n'est pas possible de glisser

A CRASnGiroiT.

le

Tinc f raverse pour le soutenir, comma cela se fait souvent avec les rails droits, dits rai/s parallèles.

3® Il est également impossible, avec les rails ondulés, de varier le nombre des points d*appui suivant la nature du terrain, suivant le poids des machines ou suivant toute autre circonstance qui ^ogut déterminer à le changer,

B 4* I>6 terrain sous Tun des supports du rail on- " dulé, ou l'un des supports même venant à s'abaisser^ U le rail étant alors comme suspendu aiMlessus du ^ sol p se trouve être le plus faible à Tendroit où il doit résister au plus grand effort.

5* Le rail ondulé contient théoriquement moins de métal, à égalité de résistance, que le rail parallèle; mais ce métal, inégalement comprimé, est moins homogène* La fabrication des rails ondulés présentant d'ailleurs plus de diffjcultés que celle des rails droits, la forme du rail ondulé pourra manquer d^exaclitude, et le rail n'aura plus la soli* dite désirable.

6" Le rail ondulé enfin ^ plus difficile à fabriquer que le rail parallèle, est aussi coûteux, bien que contenant moins de métal, et, lorsqu'il est usé, il se trouve avoir perdu une plus grande partie de sa valeur.

122 MODE D'ASSEHBLAGB

paîis^MÎnMite ^^^ anciens rails en fonte ont tous la forme du en fonte, solide d'égale résistance, mais comme ils n'ont jamais plus de 1^20 de longueur, ils ne posent sur des appuis qu'à leurs extrémités et se terminentea conséquence, dans leur partie inférieure, par une courbe convexe sur toute son étendue.

S^mWage ^* ^^^'* tantôt sont posés simplement bout à des rails, bout et coupés à leurs extrémités carrément ou obliquement, comme l'indiquent les figures suivantes :

• EZID C3SO .

D'autres fois, les champignons sont assemblés à mifer, fig. 8. Dans ce dernier cas, les tiges sont assem* blées à mi- fer, comme âg. g, ou à recouvrement, comme fig. lo.

Le mode de réunion des rails, fig. 6, est employé exclusivement sur tous les chemins de fer construits en France, et sur un grand nombre de chemins de fer en Angleterre.

Le mode fig. 7 a été appliqué en Belgique. Les secousses, au passage des voitures sur les joints de ce genre, sont moins sensibles que sur les joiqts

DBS RAUS A CHAlfPIGNON. 123

fig. 6. Mais lorsque les faces latérales des rails ne se trouvent plus exactement dans le même alignement, comme fig. 7, le boudin des roues venant à frapper ou même seulement à presser latéralement contre Tangle aigu Â. ou contre Fangle B, entame aisément le raiL

Le mode fig. 8, bien que coûteux, a obtenu depuis quelques années la préférence sur plusieurs lignes importantes, notamment en Belgique. Les tiges sont alors assemblées comme fig. lo. (Voyez fig. a, a, as, a4, 4, 4, 4,, 4», 6 et 6«, série B, pi. 40

Les rails que nous venons de décrire sont toujours fixés aux dés ou aux traverses au moyen de coussinets.

On a aussi employé des rails à champignon, ter- i^^jis dii minés dans leurs parties inférieures par une semelle américaij qui pose immédiatement sur les traverses. Voir les rails L, M, N, O, pi. 3, série B. Ces rails, connus sous le nom de rails américains , sont maintenus en place par des crampons en fer^ ainsi que l'indique la fig. 5, série B, pi. a.

Les rails américains ont été essayés sur le chemin de Saint-Germain, mais on a reconnu que leur mode d'assemblage avec la traverse manquait de solidité. Cette observation ayant été faite plus particulièrement dans les courbes, il y a lieu de sup-

12& DBS BAILS AMéRICAIRS.

poser que c'est la pression latérale des convois qui, tendant à renverser le rail du dedans de la voie au dehors^ agit sur les crampons. Un effet semblable se produit dans le système des rails ordinairei fixés par des coussinets sur les chevillettes qui attachent le coussinet au dé ou à la traverse, mais il est moins sensible* Cela tient sans doute principalement à ce que l'assemblage du rail et du coussinet n'étant jamais parfait, le rail, surtout Ion: qu'on se sert de coins en bois, a un faible jeu dans le coussinet.

Voici comment s'exprime M. Minard dans ses leçons à TÉcole des ponts et chaussées sur les che* mins de fer :

a On a d'abord terminé les rails par des espèces d'oreilles qui s'appliquaient sur les dés où on les fixait par des clous ; dans ce système les rails étaient juxtaposés bout à bout. La charge portait en définitive sur les quatre extrémités des oreilles; pour peu que les surfaces supérieures de trois dés contigus ne fussent pas dans le même plan les oreilles portaient à faux , et la rigidité de la fonte ne permettant pas au système de fléchir, les oreilles qui recevaient immédiatement l'action des wagons devaient rompre souvent.

« L'idée vint d'interposer un troisième corps entre le rail et le dé afin d^ atténuer une partie du

UBi fi Ans EN B0I9 Et FER. 125

Ichac et on fît reposer les rails sur les dés par Tintermédiaire d\me pièce de fonte séparée nommée chair, chaiscj coussinet. Ces chairs étaient fixés aux dés par deux chevillettes, »

M- Minard parle de rails en fonte, mais ce qu'il en dit s'applique aux rails eu fer, avec cette seule

idiCférence que dans ceux-ci Torei-^e ne se brise

lies rails en bois et fer souvent employés aux Rails

^ ^ en bois ^t fer.

lats-Unis ne le sont pas aussi généralement en

urope- Déjà cependant il en a été fait usage sur plusieurs chemins de fer en Allemagne et en Angleterre*

En Angleterre, on compte parmi les chemins posés ayec des raits en bois et fer ceux de Londres à Bristol, de Londres àCroydon, dUlster, de jlfewcastle à North-Shields; sur d autres chemins on emploie simultanément les rails en fer et ceux en bois et fer. En Allemagne, on a adopté les rails en bois et fer sur les chemins de Heîdelberg à Manheim et à Carlsruhe, de Magdebourg, de Leipzig

Dresde.

Aus États-Unis, on s'est servi de rails en bois et Bante de fer

^ plat sur

fer composés d'une longuerine, et d'une bande de looguemes,

Ifer plat vissée sur cette longuerine : mais on a re^

coMiu que les vis ne tardaient pas à se détacher.

Rails En Europe, on ne trouve de rails de ce genre sur

ou éïSSéssur aucune ligne importante, La portion métallique du ™ ' rail en bois et fer est toujours ou un rail à cham*

pignon de fer , avec embase comme les rails fig, P et Q, série B, pL 3, ou un rail évidé comme ceux %, R, S, T^ U, V, W, X, Y et Z de la même planchi

Les rails de Tune ou de Tautre espèce sont fixés aux longuerines par des crampons comme fig. 5, pL a, série B, par des vis ou par des boulons, comme les rails tout en fer à champignon avec semelles ^ le sont avec traverses*

Les longuerines^ que nous considérons comme partie constituante du rail en bois et fer, sont liées à des traverses par des chevilles ou par des boulons.

Quelle que soit la forme des bandes de fer fixées aux longuerines en bois, ces bandes doivent s'as* sembler sur une semelle en fonte encastrée dans le bois. Elles sont coupées à leurs extrémités carrément ou obliquement.

omparaison ^ rapport entre la hauteur et la base de la en iwireUcr bande de fer étant beaucoup moindre dans le^ rai!» %m fakr, ^^ bois et fer que dans ceux tout en fer à champignon avec semelle, et les points d'attache pouvant être aussi nombreux qu'on le désire, les rails en bois et for sont moins sujets au déversement. Ils offrent, à un plus haut degré que les rails tout en fer, une cer

DES lUaS £N BOIS £T F£R. llf

faille étâsticité qui^ favorable k la conservation du matériel^ adoucit le mouvement des voitures. Dans les pays où le bois est cher et le fer à bon marché, ils sont plus coûteux que ceux tout en fer. Ils of-frent moins de garantie de durée, et présentent un inconvénient qui n est pas sans gravité lorsque la circulation est très-active, celui d'être plus difGciles à enlever et à remplacer que les rails en fer fixés au moyen de coins entre les saillies des coussinets.

Des deux espèces de rails en fer qui, fixés à des louguerines en bois, constituent les rails en bois et ieTi du rail à champignon avec semelle^ et du rail évîdé, ce dernier nous paraît préférable en ce que le métal plus également comprimé en est aussi plus homogène et que la table sur laquelle a lieu le roulement n'en est pas sujette à s'écraser comme celle des rails à champignon.

Terminant ici la description des différentes espèces de rails, étudiés plus particulièrement du point de vue de leur forme, nous passons à la comparaison des différents modes employés pour les attacher au soL

Nous avons déjà été conduits^ en signalant les avantages respectifs des rails ordinaires à champîgïmn et des rails américains, à donner la préférence au mode d'attache adopté pour les premiers

tS8 DES RAtLS EN BOIS Et F£».

SUT celui usité pour les derniers. Nous entreroiis mainteDant dans quelques détails sur les applications qui ont été faites de Tun et de Tautre moyeup

Les coussinets sont &%és aux traverses ou aux dés par des chevilles en fer ou en bois^ qui travers sent leur semelle. Lorsqu'on se sert de supports en pierre on ménage dans ces dés ou supports, à remplacement des trous de la semelle du coussinet^ des trous que l'on remplît avec une cbeville en bois. C'est dans la cheville en bois que pénètre celle en fer. i

M* Manby a communiqué au Journal des Chemins de fer un excellent article sur les avantages respectife des chevilles en fer et en bois pour fixer les coussinets avec support. Nous en extrayons le passage suivant :

Défauis <!ea a Dans rorigine de la construction des chemins

attaches en o

fer pour Kier de fcf Dour le transport des vovaeeursj on se servait

de dés en pierre pour supporter les coussinels. Dans Tétat actuel de Tart^ il est généralement admis que les traverses en bois sont de beaucoup préférables, en ce qu'elles maintiennent l'écartcment de la { voie avec une exactitude parfaite, et en ce que, donnant la même base aux deux côtés de la voie> les deux lignes parallèles deviennent ainsi solidaires Tune de l'autre. Quel que soit, du reste, le mode

BT EN BOIS. 129

de support en usage, on s'est toujours servi (à de très-rares exceptions près, dont nous parlerons tout à l'heure), de chevilles en fer pour fixer les coussinets sur les traverses.

«L'expérience déjà ancienne que nos voisins d'Angleterre possèdent sur toutes les questions relatives à l'industrie des chemins de fer, leur a permis de reconnaître les défauts des attaches en fer; l'ignorance seule des moyens de remplacer celles-ci avantageusement les leur a fait conserver sans modifications, jusqu'au moment où les derniers essais de M. W. Cubitt sont venus résoudre le problème.

«c Afin de donner une idée des altérations que les attaches en fer peuvent subir dans l'emploi que l'on en fait, et des conséquences de diverses natures qui peuvent en résulter, nous avons fait reproduire avec soin au quart de grandeur naturelle

Fio. 11 .

FM. Il

FiG. li.