CHAP. II. — RETOURNEMENT DU RAIL SYMÉTRIQUE

trouva que tons iel rails brisés étaient des ndls retournés. Sans entrer pour le moment dans la question du changement de fétat mo-^ léculaîre dn iêr, il est certain qu'on n'avait nullement besoin de faire intervenir cette cause pour expliquer les ruptures observées. Outre la profonde altération du champignon supérieur, ces rails portaient à la partie inférieure l'empreinte très-marquée de chaque coussinet. On peut jusqu'à riii ccriaiii point comptcn- sur Taction des bandages pour effacer peu à peu ces irrégularités, quaud elles ne sont pas trop i)rononcées, mais ce n'était i)as le cas au chemin du Taunus; et la piofondour des impressions était par elle-même une cause de rupture, très-grave, par les chocs (ju'elle entraînait.

A[4>li({ué avec léseive, le retournement est irréprochable; il faut seulement « n Iik c ngoureusoment, aussi ijien f{uc les rails dont le champignon supérieur est trop avarié, ceux dont le champignon iid'érieur n'est pas exempt lui-même d'altérations locales assez gia\es, par suite du mailelage des coussinets , dout la cause sera iiidiq[uée plus loin (39).

M. Bernardt ancien élève de l'École des mines, ingénieur des lignes du Nord-belge» résume en ces termes» dans une note qu'il a bien voulu me remettre, les résultats de ses observations sur ce sujet :

m Ouaod un rail peut être retourné eene dessus dessous, la durée du nou*

a veau champii^non est d'environ un quart nioiiulit' que la durée du prc- « mier. Si l'on tient compte de ce que beaucoup de rails (comme ceux de « 31^,25 de la ligne deNamur à Liéye) sont aplatis au point de ne pouvoir « caSef le ebam pignon retourné dans le coussinet, èt de ce que d^autres ne « peuvent y être convenablement coincés parée qu'ils ont perdu tout un <i côté, on Rrrivf h fe rosnllatque l'on ne peut guère coter la valeur du HOU* « veau cbampigooQ qu'à la moitié de eelle de i ancien. »

Dans mie note Aiitographiée en 1859 M. jDé/«rti«, ingéniem* en cbef de la voie au chemin de fer de Paris à la Méditerranée, a fait res* sortir par des chiflirès l'importance dn retournement : 11 y avait à cette époque, dans le réseau Nord {Paris à Lyon) , plus de 17 p. 100 des rails

retournés. Le retoumement est donc, sans contredit, me propriété

très-utile iln rail symétrique. On comprend qu'on attache beaucoup de prix à cette faculté, mais non qu'on aille jusqu'à la repjarder encore anjonririiui, comme balançant, et au delà, les a\ani.iges de la suppression des conssiîiets; ce qu'on comprend moins encore, c" ost (jue ceux qui, à tort ou à raison, se sont laissés toucher par les uljj* cimiîis

{'} Note sur la quutiuti de ia voie à adopter pour les eeeliouâ noureiiet.

A8 uv. 1". — VOIE.

adressées au retournement et renoncent au profil symétrique, persistent cependant dans l'emploi d'un lail à coussinets, comme on l'a fait sur les chemins du Taunuif et plus tard sur les chemins de » Lyon'Miâiurraniet de JftilAottfe, de WÎàne-et^Lmrê^ et comme on le fait encore maintenant en Belgique et sur les lignes du Lombard,

st. Les motifs qui ont détorminé la compagnie des? chemins de la Lombardîc et do l'Italie centrale à adopter ce profil, sont résumés dans une note que M. Montegazze, ingénieur de ces lignes, a bien voulu m'adresser, et dont je reproduis une grande partie.

a Milan, 17 férHer im

■ La seule raison sérieuse qu'on donne pour préférer le rail Vignole h « notre rail, est que le premier est plus économique, parce qu'il dispense « de coussinets et que sa première pose coûte un peu moins cher.

« Il faudrait donner au rail VignoleU même champignon supérieur, la « même épaisseur de tige verticale, et la même hauteur qa*aa rail à cous-

< sinets* Alllourd'hui surtout que l'on veut faire des chemins à courbes de « petit rayon et a fortes pentes, et que le poids fies machines tend k aug- « mentfr, ainsi que la distanrc des essieux extrêmes, on a une forte cause « d'usure sur le champignon supérieur, et surtout une usure latérale. Il « iaut donc un champignon supérieur assez largo pour que les roues porc tent sur une largeur de 40 mûlimètres au moins après' peu de temps de • service, et épais latéralement pour résister k la firiction des boudins; et « nous estimons que notre rail à coussinets est un minimum dans les « nouvelles conditions des tracés.

« Toutes ces conditions étant les môme': pour un rail V">gnole^ il est in- « contestable qu'a cause de son patin il sera plus lourd au moins de 4 ki-

< logrammes par mètre courant que notre rail à champignons inégaux. « La symétrie des champignons ne nous a jamais préoccupés, car un boa « champignon supérieur hien soudé et en bon fer peut 8*ttser de plus de « 10 millimètres, et dans cet état le retournement du rail est impossible ; « au point de v u de la résistance verticale, nous pensons que cette s$'» « métrie est inutile dès qu'on dépasse le poids de 36 kilogrammes.

« La faible économie qu'on f rait en employant le rail Vifjnole la « suppression des coussiiu'ls uiise en regard des 4 kilogrammes d'excédant tt de fer, n'est pas, a notre avis, une raison pour le faire adopter, si l'on « considère:

c 1* Que dans une voie ViffnoUf la pression énergique et latérale des « boudins des roues, poussant le rail vers Textérieur, il n'y a qu'un don

« pour résister, tandis que dans notre système l'action des % dous est rendue « solidaire par l'intermédiaire du coussinet. Celte seule ron«;idération suf- « firait, ànotre avis, pour repousser le rail Vignole,s\}yloul dans les courbes; « je sais que, pour remédier à cet inconvénient, on pt ut poser des selles, « ou plaques d« fond en ier qui pèsent de â a 4 kilogrammes; mais dans ce

GHAP. fl. RAILS. » COMPARAISON DES FORMES.

« cas l'économie résultant de la suppression des coussinets est diminuée et « devieDt presque illusoire ;

c y Que réclissage de ootre rail est bien autrement énergique et rigide a que celui des rails Vignoh k cause de la faible hauteur qu*on peut donner « k leurs éclisses;

« 3* Qae, dans robligation où Von est de courber les rails (dans les courbes « des changements et croisements), le rail à champignons inégaux se prête « parfaitement k la flexion, et donne une voie régulière, tandis que le rail c Vignolet dont la courbure est difficile, donne des voies polygonales. En « outre, les efforts pour courber les rails altèrent sensiblement leur patin, «r car les allongements des fibres latérales d'un rail Vignole qui a liO milli- « mètres de largeur de patin sont presque double?, que pour le petit cham- « pignon inférieur de nos rails, qui n*a que ^6 millimètres de largeur;

« 4* Que le remplacement des rails h coussinets est beaucoup plus facile «' et rapide, et peut être fait sans loucher aux clous, tandis que dans la u \nie l'ignole^ il faut arracher les clous et reboucher les trous des tra- • verses;

« b' Que le prix des traverses tendant toujours ii s'élever, il faut être de « plus en plus tolérant dans leurs dimensions; avec des coussinets, une « traverse peut être employée pourvu qu^eUeait 0*,ift de largeur en haut:

« avec le rail Vignole il y aurait bientftt pénétration dans le bois, avec cette ' " faible largeur. Il faut donc pour ce dernier au moins 0",20 à 0",22 de (' largeur des traverses, et celte seule raison compense, dans une grande « fourniture, 4a petite différence de prix de revient des métaux.

« Pour tous ces motifs, nous ne voyons aucun avantage qui plaide en a faveur du rail Vignole^ et nous concluons, aujourd'hui comme a«itF8fois« « que le rail à champignons inégaux est plus solide, de plus facile fabri* « cation avec des fers durs, donne une voie mieux tracée, maintenant inva- « riablementson écartement, et enfin plus économique si l'on tient compte " de Tenlrelien et de tous les élémeiils qui composent la voie, c'est-à-^ire « des traverses. Nous ajouterons en outre que la voieavec rails à coussinets (1 étant plus recouverte de ballast que la voie Vignole^ est moins secouée c par les trains, et que. le ballast qui couvre les traverses concourt dUca- « cernent it leur conservation.

« Ckmime question de pose, il n'est pas inutile de faire observer que dans « la voie Vignole toutes les traverses exigent une entaille convenablement « inclinée pour faire la place du rail : trav^l que nous n'avon? k faire que « pour la seule traverse du joint (nos coussinets étant k base horizontale), tf et que pratiquement on obtient difficilement avec exactitude, même avec « des calibres, ce qui fait que le patin repose mal ou que Técartement de « la voie est altéré. »

M. Ces arguments ne sont pas nouveaux ; ils^dent surtout, d'ailleurs, à justifier la conservation du rail à coussinet en général, et ils passent légèrement sur le fait particulier dont il importait de foire

60 ar. — \'oiB.

ressortir les avaiiuiges, si méconnus s'ils sont réels : la forme non symélriqur du rail.

l" D'aboid, le point de (k'[);n1, c'cst-à-diiT la néccssitr (raugiiiHnter de 4 kilogrammes le poids pai- mètre du rail Viynolc jKuir lui donner une assiette suffisante, est purement gratuit. La quesiiuii du rapport entre la iiautein- du rail et la largeur du patin sera, au surplus, traitée j)lus loin (Vi el n"' suivants).

2° l,e rail Vignolc a\aiit, à poids ('gti\, le corps aussi haut (et ^ouveut plus) que le lail à champignon, on ne voit pas pourquoi l'éclissage du pi cmier serait <( bien autrement énergique » que celui du second.

5° 1^ rail à patin est sans contredit, plus difficile à courber que l'autre. Si c'est un défaut, c'est aussi et surtout une qualité puisque la roideur transversale du rail le rend plus propre à résister aux pressions horizontales des boudins, pressions dont M. âtontegazze se préoccupe à juste titre par suite de la petitesse du rayon des courbes.

Les courbes de petit rayon sont d'ailleurs assez multipliées ceites, sur le réseau allemand, par exemple sur le chemin de Vienne à Trie$t0, et nulle part cependant la difficulté de courber les rails n'a constitué une objection contre la forme adoptée, nulle part on n*a remarqué que l'opération du cintra^ (sur laquelle nous reviendrons plus tàird) ait pour effet de prédisposer le rail à la rupture, par suite de la fatigue du métal vers les bords du patin.

4* La facilité avec laquelle un rail pouvait être enlevé a été pendant longtemps une objection sérieuse contre la voie à coussinets. L'applicatif des éclisses, qui rend l'opération moins lacile et plus longue, est sous ce rapport une garantie contre les actes de malveillance, et tout ce qu'on peut dire, c'est qu'elle fait disparaître l'objection. Maïs on ne peut pas aller jusqu'à adresser le repivche contraire au rail Vignole. Si en effet l'extraction des clous exige un peu de temps et présente quelques inconvénients, rien n'empêche d'employer les tirefonds (59 et n"" suivants).

5' L'expérience a ainplemenL ])rononcé sur la prétendue nécessité d'augmenter, avec le rail l'ignola^ la largeur de la traverse, sous peine de pénétration ihi \>.a\n dans le bois. Gomme on le verra bientôt (39) cette objection se ln)m[)e d'adresse: il s'agit là en réalité, d'un défaut très-grave du lail à coussinet, défaut imputé, par une fausse assimilation, au rail Vignole (pii en est exeuipl quand les attaches,— crampons ou tire-fonds — sont bien posées.

6** Quant à l'objection tirée de la plus grande épaisseur du ballast

CHAP, H. — RAILS. — COMPAlUibON DJib FOHMES,

dans la voie à coussinets, on peut parfaitement la retourner contre celle* ci, et faire valoir en faveur de la voie Vignole l'économie, souvent notable, qui résulte du moindre cube dn ballast Si la voie VignoU n'avait pas fait surabondamment ses preuves de stabilité, même aiii plus grandes vitesses, comme sur le Nord français, sur le chemin de Colognê à Mindin^ etc., l'observation de If. MmUegazxe serait fondée. Bfais comme cette stabilité ne peut plus être mise en question, la moindre épaisseur du ballast au-dessus du plan d*appui des traverses est, sans contestation possible, un avantage acquis à la voie Vtgnùle, Reste, il est vrai, l'influence de l'épaisseur de la couche de ballast, supérieure aux traverses, sur leur conservation. Mais le sens de cette influence est très-controversé. On sait que sur plusieurs chemins de fer, en Allemagne et en Suisse, on laisse la face supérieure des traverses complètement découverte, et cela, bien moins en vue d'économiser encore une mince tranche du ballast que parce que leur exposition partielle à l'air a paru prolonger leur durée. Le doute qui subsiste encore sur ce |K)int, le désaccord des observations, semblent du reste s'expliquer en partie par la diversité des conditions locales.

S3. Si l'on n'em isage que la question restreinte de la valeur reiaiiv e (k's (leu\ prolils de rails à coussinets, symétrique et non symétrique, la prélérence généralement don née au premier, paraît très-fondée, malgré l'opinion contrain! dt's ingénieui'S de la compagnie de l'Italie ceiiti ale. Cette forme est plus favorable à la résistance : et il semble inco!i(p<lLd)le que le métal doit être aussi bien utilisé, au point de vue de l'usure, si ce n'est mieux, avec deux surfaces de roulenient qu'avec une seule, malgré la rései'\e (pi'il convient d"ap])orter dans l'usage du j-etourncment. On conçoit donc (jne le rail symétri([ue puisse être mieux approprié aux lignes placées très-loin des centres de production, et qui ne peuvent quh grands frais tirer parti des rails hors de service; si la foinie symétrique prolonge réellement la durée du rail, cette considération peut même alors dominer toutes les autres. C'est ainsi, par exemple, que le rail à champigiions égaux a été adopté pour la plupart des chemins de rinde orientale, par des ingénieurs favorablement disposés, sans doute, pom* cette forme en elle-même, mais moins absolus cependant sur ce point que la plupart des ingénieurs des chemins anglais. Quoique placés dans des conditions analogues, puisqu'ils tirent encdre

d' Angleterre la plus grande partie de leurs rails, les ingénieurs des État^Unis ne voient cependant pas dans cette situation un motif suffisant pour adopter le prolil symétrique. Pour utiliser plus complètement 1^ métal, ils débitent en tronçons les rails de rebut qui ne présentent (et c'est le plus grand nombre) ({ue des avaries locales. Les tronçons sains, soudés, puis coupés à la longueur normale, donnent des rails capablea d*un très-long service (*) .

Quant à rinégalité des champignons, on a beau y ifegarder de près, on n'aperçoit en sa faveur que deux arguments : une légèi^e économie sur le poids des coussinets, et la possibilité d'employer du fer nerveux pour le champignon inférieur. Les partisans de la forme dont il s*agit insistent médiocrement sur ces deux avantages; cela se conçoit; car ils conduisent tout droit au rail à patin.

Le rail à champignons biégaux a été parfois adopté dans des circonstances qui ne permettent pasà^es rares partisans de se prévaloir de ces exemples. Tel est le cas en Bavière. Lorsqu'on a reconnu la nécessité d'augmenter le poids des rails, on a voulu conserver les cons> sinets du rail primitif, syméti'ique, et l'on a été conduit ainsi à appliquer toute l'augmentation de section au chaïuplgnon supérieur et au corps, sans modifier le champignon inférieur.

Sâ. La note de H. JHlerue, citée plus haut (SO), avait pom* but d'établir la supériorité du rail symétrique sur le rail Vignole* Dans ce travail, M. DiUrue posait en principe « qu'on est oUigé de donner • au rail Vignole^ pour assurer sa stabilité, moins de hauteur qu'au « rail ordinaire, » réduction qui serait au détrimsnt de la résistance aux efforts verticaux. — Les profils usuels, que nous examinerons plus loin (40, à7) , prouvent que cette réduction n'est nullement nécessaire ; au surplus, quand il s'agit de la stabilité du rail, sa hauteur ne peut être envisagée d'une manière absolue, indépendamment de sa largeur au patin.

Comme M. Montegazze^ M. Délerue pense que « le rail Vignole ne

« reposant pas sur la traverse par une base aussi large que la base « d'un coussinet, a plus de tendance a. ^ nnprimer dans le buis. »

« Une autre raison, > ajoute-t-il, « c^est que, au passage des trains, ce

(*} M. liiggenbach, inguitieur du lualériel et de la tracliuii du Central-Suisse^ vient d'organiser i O/te» nn atelier de réparation des rail^ snrle medUe de onix qu'il a vus réeemmeutroncUoniieren Amérique.

GHAP. Tl. — RAnS. — • COMPARAISON DBS FORMES. 5S

* rail tend a se renvorser a l'extérieur, h tel point que, sur rcriaines li^nfx^ tt les crampons intérieurs sont soulevés. Cette tendauce au renversement « fait porter tout le poids sur le Itord êxt^eiir du piedda rail, lequel tend « alors fortement k entrer dans le bois. Sur une vole k éoussinets, la ten* « dance au renversement est oonsidérablemènt diminuée, et le coussinet « tend. davantage à glisser, et non à tourner autour de l arète extérieurr; « il en réfiultp beaucoup plus de fixité; aussi sur les ancienne?, lignes de n Versailles et Saint-Germain, trouvait-on, au bout de quinze ans <\p pose, « des coussinets qu'on pouvait arracher à la main, sans que cet état de a choses eftt occasionné des déraillements. Un rail Vignole^ an contraire^ « placé sur des traverses pourries, n'offirirait aucune stabilité

PëiRoime, à coup sûr, ne contestera cette dernière assertion. Mais ce (piitie parait pas moins incontestable, c'est qu*avec des traverses pourries, le rail à coussinet et* le rail Ftgnofo se valent, et méritent une égale défiance. Si la situation dont parle M. Même a pu se prolonger pendant un certain temps sans suites fâcheuses, c'est qu'il s'agissait de petites lignes parcourues à foible vitesse, et il n'y a aucun motif de croire que cette situation eût été plus grave avec le rail Yignole. Personne d'ailleurs, et M. Délerw moins que tout autre, ne prétendra que le coussinet permette de conserver impunément les traverses pourries; de sorte que le lait cité ne constitue un argument ni pour ni contre.

Quant à la répartition de la charge sur le patin du rail Vignole^ il est certain qu'elle cesse d'être uniforme dès que la poussée des mentonnets fait int<MTonir une composante horizontale, La pression par unité de snrl'ace a alui s sa valeur maxima h l'arête extérieure. • Mais le tout est de savoir dans quelles limites s'opère en réalité cette concentration de pression. D'après M. Délerue^ le moment de renversement dû a la poussée des mentonnets va, en fait, jusqu'à l'emporter sur le moment de stai)ilité dù à la charge verticale, de sorte que le rail tourne autour de Taréte extérieui*e du patin, en soulevant les crampons intérieurs. Il est regrettable que les lignes sur lesquelles ces effets auraient été observés ne soient pas explicitement indiquées. Le glissement transversal du rail a été observé dans certains cas, mais le renversement jamais , du moms que je sache. Il pourrait se produire, sans doute, avec d'autres proportions, mais il ne se produit pas avec les rails en usage, même les plus

(*) Note Atttograpliiée, ps|« 11.

VOIE

élancés. 11 est donc diilicile de voir dans Tobjection dont U Skàgii autre chose qa un grief théorique.

M, Le rail à coussinets est Jusqu'à pi-ésent presque exclusive* ment employé en Angleterre, et les conditions défavorables dans lesquelles le rail Yignok a été mis en œuvre sur le chemin de Londres à Douvres par Chatam (/il), et sur le Métropolitain,

(/|7, 127) sont peu propres à détruire les préjugés dont il est l'objet. — Une longue habitude, et l'intérêt qu'ont les fonderies à se ménager une part dans rétablissement des voies , ne sont sans doute pas étrangei'S i\ la préférence acquise jusqu'à présent au rail à coussinets.

se. Là, du moins, c'est le rail symétrique qui domine, il n'en est pas de même en Belgi({U(\ Co pays oflre l'exemple de la lidélité la plus persistante au rail à champignons inégaux. L'administration du réseau de l'État a &it, en 1863, un essai de rails symétriques de 38 kilogrammes ; antérieurement, en 1860, le succès du rail Vignolê du Nord- Français Tavait décidée à appliquer ce même type sur une assez grandi* échelle (PL II, fig. Ô); mais ces essais n*ont abouti qu*à reprendre le type primitif, non symétrique, de Zà kilogrammes (fg, 3), sans qu on puisse assigner avec certitude les motifs de cette détermination; car les ingénieurs pai'aissaient généralement favorables au rail Vignùle,

L'exemple deTÉtat belge a entraîné jusqu'à présent la plupart des compagnies concessionnaires, qui conservent le modèle non symétrique de ià kilogrammes. U n'y a que deux exceptions : Tune, qui va de soi, s'applique aux lignes du Nord*Belge exploitées par la compagnie du Nord français. Celle-ci a naturellement adopté exclusivement en Belgique le rail qui lui donne de si bons résultats en France (Pl. III, fig. 13). l/uutre ciumpagnie dissidente est celle du Lu\t uihourg, qui avait, elle aussi, pris d aJjurd le rail officiel de SA kilogrammes. Ce rail, dout la durée a été seulement de s('|)l à huit ans en uiuNeinie, a été r(nii|il('tt'uu'ut abandonné et remplacé f);u- un rail Vignah' dout le poids a été porté à àO kilogranuncs eu raison des nombreuses rampes de 0"',01(5 que présente cette ligne (H. 11, fig» 22).

sv. IncùiminienU des eouMtnerx. — Les coussinets forment un article de dépense important. Au prix actuel, il s*agit de plus de 8.000 fr. par kilomètre de double voie. L'inutilité de cette dépense serait déjà un argument bien suffisant, mais elle n*est pas le seul, loin de là. Les counsinets sont fragiles ; un simple déraillement par-