Le chemin de fer est une alternative à la voiture, aux camions et à la congestion des portes de nos grandes agglomérations, il permet des déplacements efficaces. Le TGV, reliant très rapidement les grandes métropoles, permet au chemin de fer de mieux concurrencer l’automobile, et plus encore l’avion.
Si le chemin de fer est un des produits ou une des conséquences de la révolution industrielle, il en est aussi une des causes ; c’est grâce à lui qu’on a pu transporter facilement les marchandises sur des grandes distances, et qu’ont été rendues possibles les grandes concentrations de population dans les villes industrielles avec le développement du tramway et des métros.
La voie ferrée
Circulation d’un Eurostar sur une voie ballastée
La voie ferrée est constituée de rails posés sur des traverses enchâssées dans du ballast ou du béton, après aménagement d’une plate-forme.
Pour permettre le passage des trains d’une voie à une autre, on installe des dispositifs particuliers appelés aiguillages, constitués de rails et de pièces usinées.
Structure de la voie ferré
Plateforme en remblai et plateforme avec une voie provisoire
I.1. La plate-forme
On réalise, au préalable, une plate-forme constituée de couches successives de matériaux parfaitement compactés sur laquelle viendra se poser la voie ferrée. Pour supporter le poids des trains et de la voie ferrée proprement dite ainsi que pour assurer l’écoulement des eaux de pluie, on réalise, au préalable, une plate- forme constituée de couches successives de matériaux parfaitement compactés. C’est sur cette sorte de piste que seront posés ensuite les traverses, les rails et le ballast.
I.2. Le ballast
Voie sur ballast et Granulométrie du ballast employé
Rôle et constitution du ballast.
Il est constitué de matériaux de carrière résistants durs, non gélifs (gneiss, porphyres, basaltes, etc.) anguleux et ayant une très forte résistance à l’abrasion. Ce n’est pas un simple caillou mais un granulat produit à l’issue d’un processus industriel de fabrication et répondant à des caractéristiques précises et rigoureuses (formes, dureté, propreté etc.) Son rôle est de :
• supporter, transmettre et répartir les charges ;
• amortir les vibrations ;
• ancrer les traverses ;
• drainer rapidement les eaux de pluie.
I.3. Les traverses
Les traverses sont des éléments en bois, en métal ou en béton. Elles sont placées en travers de la voie pour maintenir l’écartement des rails et transmettre les charges du rail au ballast. Les rails y sont fixés par différents systèmes d’attaches (vis, clips, boulons). Leurs dimensions sont d’environ 2,60 m de longueur, 0,25 m de largeur et 0,15 m d’épaisseur.
I.4. Les rails
Les rails sont des barres d’acier profilées, mises bout à bout et posées sur les traverses en deux lignes parallèles afin de constituer la voie ferrée. Ils servent au guidage des roues des convois, à la transmission des informations nécessaires à la bonne marche du train et au retour du courant de traction. Les pose de rails neufs sont faites, dans la plupart des pays, en longs rails soudés (LRS). Les barres en provenance de la sidérurgie sont soudées par étincelage en atelier en longueur de 400 m et transportées sur des rames de wagons spécialement aménagés jusqu’au chantier où ils sont déchargés et mis en voie.Les tronçons de 400 m sont ensuite raccordés ensemble, pour ne former qu’un rail unique, par soudure aluminothermique ou par étincelage à l’aide de soudeuses mobiles montées sur wagon. Ce qui caractérise un rail
I.4.1.Le profil du rail est caractérisé par :
• La hauteur du rail,
• La largeur de son champignon (partie supérieure qui reçoit la roue)
• La largeur de son patin (partie inférieure du rail qui repose sur la traverse)
• L'épaisseur de l'âme du rail (partie intermédiaire qui relie champignon et patin)
• L'aire de la section totale du rail
• La masse (en kg/m) en norme de l'Union Internationale des Chemins de fer : UIC. Un rail UIC 60 a une masse linéique de 60 kg/m (dénomination européenne 60 E1)
• La nuance d'acier du rail détermine la réaction à la traction. Ex : la nuance 900 correspond à une résistance à la traction de 880 à 1030 N/mm2 (dénomination européenne 260)
I.4.2. Fabrication des rails
Tous les rails utilisés sont en acier et de profils différents suivant leur utilisation. Il y a trois phases principales dans la fabrication des rails :
• La production de fonte par réduction du minerai de fer dans les hauts fourneaux,
• La conversion de cette fonte en acier par combustion du carbone excédentaire,
• La coulée en lingots, le laminage par passes successives jusqu'à l'obtention au profil désiré.
La longueur élémentaire des rails a constamment évolué depuis les origines du chemin de fer.
Rappelons que la ligne Saint Etienne - Andrézieux était, lors de son ouverture en
1828, équipée de rails de 1,20 m et que dès 1832, des rails de 4,60 m équipaient
la ligne Saint Etienne - Lyon.
La sidérurgie fabrique des barres de 6,8,9,12,18,24 et 36 m. Les installations
des fournisseurs ont été profondemment modifiées entre 1996 et 1998 afin
d'accroître la capacité de production et de fournir des longueurs commerciales
de 80 m en France
I.5. Les appareils de voie
Les éléments constitutifs d’un appareil de voie sont "l’aiguillage" et "le croisement". Les "appareils de voie" sont constitués de rails spéciaux (croisement de rails) et d’éléments mobiles (aiguille). Ils permettent le passage d’une voie à une ou plusieurs autres.
Les éléments constitutifs d’un appareil de voie sont :
• L’aiguillage : Partie constituée de rails et de lames usinées et articulées qui assurent la continuité d’un des 2 ou 3 itinéraires divergents à l’origine de la divergence.
• Le croisement : Partie de l’appareil assurant la continuité de deux itinéraires sécants au droit de l’intersection entre files opposées et comprenant un coeur de croisement en acier monobloc ou assemblés, 2 rails extérieurs équipés de 2 contrerails avec entretoises de liaison.
Organes de commande Les organes de commande et de sécurité des appareils de voie sont :
• Motorisation : Un moteur électrique, équipé de tringles rigides, permet le déplacement des 2 lames d'aiguille en fonction de l'itinéraire choisi.
• Système de verrouillage :Pour des raisons de sécurité, les appareils de voie parcourus par des trains rapides sont équipés d'un contrôle électrique de position afin d'immobiliser les lames d'aiguille dans la position choisie sur le rail contre aiguille. Pour éviter le calage de l'aiguille par la neige ou le gel, l'aiguillage est équipé de résistances chauffantes, ou de rampes au gaz propane.
• Les Appareils de voie :
• Le branchement de deux ou trois voies symétrique ou non :
• communication
• déviation
• Les traversées :
• La traversée jonction simple
• La traversée jonction double
• La traversée oblique.
En haut, pose de la voie provisoire à l’aide d’un portique à pneus — A droite, pose de la première voie sur des traverses bi-blocs — En bas, pose de la deuxième voie : manutention des traverses
Quoique d’apparence très simple, la voie ferrée fait appel aux plus hautes technologies et nécessite l’utilisation de matériel sophistiqué pour sa construction et sa maintenance. Les constructions des lignes nouvelles doivent répondre aux exigences de grande vitesse, de sécurité et de confort. Aussi, leur mise en place obéit à des techniques bien définies. Une ligne nouvelle se compose de 2 voies :
• La 1re voie est approvisionnée par l’intermédiaire d’une voie provisoire,
• La 2e voie contiguë est approvisionnée depuis la 1re voie.
I. Réalisation de la voie ferrée
II.1. Pose de la première voie
Voie provisoire par portique à pneus Portique de pose des traverses (60 traverses par rotation)
circulation sur le rail neuf
Cette pose est faite par la méthode d’approvisionnement des matériaux par une voie provisoire. Une fois le tracé fixé, les terrains rendus disponibles et les études détaillées terminées, les travaux peuvent commencer. La pose de la première voie est faite, généralement, par la méthode d’approvisionnement des matériaux par une voie provisoire. Ainsi, il faut, pour ce chantier :
• implanter le tracé des voies
• créer une voie provisoire
• mettre en place des traverses neuves
• placer et fixer les "longs rails" sur les traverses
II.2. Création voie provisoire
Pose d’un panneau de 18 mètres Pose d’une voie provisoire par un portique à pneus pour la voie provisoire
Pose de la 1ère voie : création d’une voie provisoire.
Elle permet l’acheminement des matériaux nécessaires à la réalisation du chantier. La voie provisoire est constituée de panneaux de voie de 18 m de
longueur mis bout à bout. Elle est installée à l’emplacement d’une voie afin d’assurer l’approvisionnement par wagons des rails et des traverses. Cette méthode évite d’endommager la plate-forme existante. De plus, elle permet de décharger les rails et les traverses à proximité immédiate de l’emplacement définitif, évitant ainsi les risques de détérioration des matériaux neufs. Cette voie provisoire laissera progressivement la place à la voie définitive.
II.3. Déchargement des rails
Pose de la 1ère voie : déchargement des rails.
Soudés électriquement en atelier par longueur élémentaire de 80 m de long, les rails sont approvisionnés en barres de 400 m sur rame spécialisée, par train transportant 12 000 m
de rail (soit 6 km de voie).
La photo de gauche montre le déchargement, en bout de rame, de rails de 400 m de long. Sur la photo de droite, on voit l’accrochage d’élingues sur les rails en vue de leur déchargement sur le chantier.
II.4. Déchargement des traverses
rame d’approvionnement de traverses
les longs-rails servent de chemin de roulement
Pose de la 1ère voie : Déchargement de traverses
Une rame de wagons transportant des traverses neuves est acheminée et stationnée sur la voie provisoire. Les longs rails déchargés de part et d’autre de cette voie provisoire servent de chemin de roulement à des portiques de substitution. La voie provisoire est déposée à l’aide des portiques par panneaux qui sont chargés sur les wagons de la rame d’approvisionnement des traverses neuves.
II.5.Fixation des rails
Machine de mise en place des traverses Machine pour la mise en place d’attaches des rails aux traverses
Pose de la 1ère voie : Fixation des rails sur les traverses
Les longs rails ayant servi de chemin de roulement sont mis en place sur les traverses à l’aide de chariots poseurs de rails. Les attaches préalablement distribuées le long de la voie à poser sont vissées ou clipsées à l’aide d’un outillage motorisé.
II.6.Soudure aluminothermique
Coulée de soudure — Soudure avant ébarbage — Soudure ébarbée non meulée
Pose de la 1ère voie ou de la 2ème voie : Soudure aluminothermique
Les rails de 400m fixés sur les traverses sont mis bout à bout et soudés par procédé aluminothermique qui consiste en un apport de métal en fusion dans une lacune créée entre les extrémités de ceux-ci.
La qualité des aciers utilisés et les dispositions adoptées pour assurer une très grande rigidité à la voie permettent la pose en barres soudées de très grande longueur (allant jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres) ;
les contraintes introduites par les changements de température étant absorbées sans déformation.
II.7.Pose de la seconde voie
La première voie est utilisée pour approvisionner les rails et les traverses de la 2ème voie — Déchargement des traverses sur la plate-forme et mise en place des rails sur les traverses
Pose de la 2e voie La 1re voie étant réalisée, elle sert à approvisionner des rails et des traverses de la 2e voie sur la plate-forme. Les matériaux : rails et traverses seront ensuite assemblés pour constituer cette 2e voie. Il faut donc :
• décharger des longs rails sur la plate-forme ;
• approvisionner des traverses sur la plate-forme ;
• mettre en place des rails sur les traverses.
II.8.Déchargement des longs rails
Dispositifs de désaxement
Pose de la 2e voie : déchargement des longs rails sur la plate-forme
À l’emplacement de la voie, sur la plate-forme, le déchargement des longs rails depuis la voie existante se fait à l’aide de la rame de wagons spécialisés auxquels
on adjoint les dispositifs de désaxement des rails sur la plate-forme.
II.9. Approvisionnement des traverses
palonnier de préhension des traverses pose des traverses une sur deux par le palonnier
Pose de la 2e voie : approvisionnement des traverses sur la plate-forme.
Le déchargement des traverses s’effectue par l’intermédiaire d’une pelle à chenilles circulant entre les deux rails préalablement déchargés sur la plate- forme. Cet engin est équipé d’un palonnier articulé pour poser une traverse sur deux.
II.10. Fixation des longs-rails
Chariot poseur de rails — Vissage des attaches de rails à l’aide de machine appelée « tirefonneuse »
Pose de la 2e voie : fixation des longs-rails sur les traverses.
Les longs-rails déchargés préalablement sont mis en place sur les traverses à l’aide d’un chariot automoteur poseur de rails.
II.11. Mise en œuvre du ballast
Mise en oeuvre du ballast, sous les traverses, par bourrage mécanique — Déchargement de ballast
Approvisionnement du ballast : le ballast est approvisionné par trains de wagons trémies : trains de 1000 tonnes de charge, chaque wagon transportant 55 tonnes de ballast. Ce ballast est déchargé par l’intermédiaire de goulottes dans l’axe et de part et d’autre de la voie.
Mise en place du ballast : les voies étant posées sur la plate-forme, on procède au déchargement du ballast et de sa mise en oeuvre sous les traverses afin de mettre chaque voie à leur niveau prescrit et dans leur tracé définitif.
Approvisionnement du ballast par camion :La pose de voie avec des traverses monoblocs en béton précontraint nécessite le déchargement préalable sur la plateforme d'une couche de ballast afin d'éliminer les risques de rupture des traverses sous la charge d'un premier train.
Cet approvisionnement peut se faire soit par camions mis en oeuvre par engin automoteur muni d'une lame appelée finisher, soit depuis une voie provisoire sur la plateforme de la voie voisine par l'intermédiaire de wagons spécialisés autodéchargeurs (VAD) et à l'aide d'un finisher.
II.12. Bourreuse mécanique
Bourreuses mécaniques lourdes
C’est un engin permettant la mise à niveau de la voie. La mise à niveau de la voie est une opération qui consiste à lever la voie par l’intermédiaire des rails et à caler le ballast sous les traverses. Ce calage est réalisé mécaniquement et en continu par des engins dénommés "bourreuses mécaniques lourdes" qui positionnent avec précision, simultanément au calage, la voie dans son tracé.
Sur la photo de gauche on peut voir les outils de bourrage appelés "bourroirs" et sur celle de droite le système de préhension pour lever le rail.
II.13. Stabilisation dynamique
Stabilisateur mécanique Détail du groupe stabilisateur
Stabilisation dynamique
Elle est obtenue par un stabilisateur dynamique qui, par vibrations, va compacter le ballast et assurer un bon ancrage des rails. Lors des opérations de mise à niveau de la voie par passes successives à l’aide d’une bourreuse mécanique lourde, il est nécessaire d’assurer une bonne tenue du ballast et de la voie dans le ballast. Ceci est obtenu à l’aide d’une machine automotrice dénommée stabilisateur dynamique qui, par vibrations, va compacter le ballast et assurer un bon ancrage de la voie.
II.14. Travaux de finition
Régaleuse de ballast assurant la mise au profil définitif du ballast
Après la mise à niveau de la voie, des travaux de finition restent à faire.
Travaux complémentaires et finitions
Après la mise à niveau de la voie et sa stabilisation, les longs rails soudés (LRS) doivent être libérés de leurs contraintes thermiques. Une mise à niveau définitive sera ensuite réalisée, c’est le nivellement complémentaire suivi d’un profilage définitif du ballast à l’aide d’une régaleuse mécanique puis du passage d’un train meuleur.
II.15. Libération des contraintes dans le rail Lors de la pose de voie
les barres de longs rails ont été fixées à des températures différentes selon les conditions d'ensoleillement.
Ainsi par exemple, pour un tronçon de voie de 60 kilomètres, les températures liées de la fixation du rail ont pu passer de 10 à 40°, entraînant des contraintes thermiques qu'il convient d'éliminer. Les rails sont alors tronçonnés, désolidarisés des traverses et posés sur rouleaux.
Cette opération est répétée tous les 1000 à 1200 mètres, la longueur des rails est ajustée à une longueur correspondant à la température de référence (25 à 32°). En les étirant à l'aide de vérins hydrauliques et en éliminant le métal excédentaire, les soudures aluminothermiques reconstituent le long rail.
II.16. Nivellement complémentaire
A gauche : régaleuse de ballast . A droite : bourreuse mécanique lourde
Avant la réception définitive des travaux et la livraison de la voie, il est procédé à un dernier nivellement suivi d'un profilage du ballast afin d'atteindre les précisions géométriques imposées par la vitesse d'exploitation de la ligne nouvelle. Pour éliminer les défauts de surface des rails dus au laminage, et les défauts occasionnés par le engins de chantier ou par les trains de ballast, il est procédé au passage d'un train meuleur qui supprime les aspérités supérieures à 2/10 de mm.
Les traverses sont des éléments en bois, en métal ou en béton. Elles sont placées en travers de la voie pour maintenir l’écartement des rails et transmettre les charges du rail au ballast. Les rails y sont fixés par différents systèmes d’attaches (vis, clips, boulons). Leurs dimensions sont d’environ 2,60 m de longueur, 0,25 m de largeur et 0,15 m d’épaisseur.
I.4. Les rails
Les rails sont des barres d’acier profilées, mises bout à bout et posées sur les traverses en deux lignes parallèles afin de constituer la voie ferrée. Ils servent au guidage des roues des convois, à la transmission des informations nécessaires à la bonne marche du train et au retour du courant de traction. Les pose de rails neufs sont faites, dans la plupart des pays, en longs rails soudés (LRS). Les barres en provenance de la sidérurgie sont soudées par étincelage en atelier en longueur de 400 m et transportées sur des rames de wagons spécialement aménagés jusqu’au chantier où ils sont déchargés et mis en voie.Les tronçons de 400 m sont ensuite raccordés ensemble, pour ne former qu’un rail unique, par soudure aluminothermique ou par étincelage à l’aide de soudeuses mobiles montées sur wagon. Ce qui caractérise un rail
I.4.1.Le profil du rail est caractérisé par :
• La hauteur du rail,
• La largeur de son champignon (partie supérieure qui reçoit la roue)
• La largeur de son patin (partie inférieure du rail qui repose sur la traverse)
• L'épaisseur de l'âme du rail (partie intermédiaire qui relie champignon et patin)
• L'aire de la section totale du rail
• La masse (en kg/m) en norme de l'Union Internationale des Chemins de fer : UIC. Un rail UIC 60 a une masse linéique de 60 kg/m (dénomination européenne 60 E1)
• La nuance d'acier du rail détermine la réaction à la traction. Ex : la nuance 900 correspond à une résistance à la traction de 880 à 1030 N/mm2 (dénomination européenne 260)
I.4.2. Fabrication des rails
Tous les rails utilisés sont en acier et de profils différents suivant leur utilisation. Il y a trois phases principales dans la fabrication des rails :
• La production de fonte par réduction du minerai de fer dans les hauts fourneaux,
• La conversion de cette fonte en acier par combustion du carbone excédentaire,
• La coulée en lingots, le laminage par passes successives jusqu'à l'obtention au profil désiré.
La longueur élémentaire des rails a constamment évolué depuis les origines du chemin de fer.
Rappelons que la ligne Saint Etienne - Andrézieux était, lors de son ouverture en
1828, équipée de rails de 1,20 m et que dès 1832, des rails de 4,60 m équipaient
la ligne Saint Etienne - Lyon.
La sidérurgie fabrique des barres de 6,8,9,12,18,24 et 36 m. Les installations
des fournisseurs ont été profondemment modifiées entre 1996 et 1998 afin
d'accroître la capacité de production et de fournir des longueurs commerciales
de 80 m en France
I.5. Les appareils de voie
Les éléments constitutifs d’un appareil de voie sont "l’aiguillage" et "le croisement". Les "appareils de voie" sont constitués de rails spéciaux (croisement de rails) et d’éléments mobiles (aiguille). Ils permettent le passage d’une voie à une ou plusieurs autres.
Les éléments constitutifs d’un appareil de voie sont :
• L’aiguillage : Partie constituée de rails et de lames usinées et articulées qui assurent la continuité d’un des 2 ou 3 itinéraires divergents à l’origine de la divergence.
• Le croisement : Partie de l’appareil assurant la continuité de deux itinéraires sécants au droit de l’intersection entre files opposées et comprenant un coeur de croisement en acier monobloc ou assemblés, 2 rails extérieurs équipés de 2 contrerails avec entretoises de liaison.
Organes de commande Les organes de commande et de sécurité des appareils de voie sont :
• Motorisation : Un moteur électrique, équipé de tringles rigides, permet le déplacement des 2 lames d'aiguille en fonction de l'itinéraire choisi.
• Système de verrouillage :Pour des raisons de sécurité, les appareils de voie parcourus par des trains rapides sont équipés d'un contrôle électrique de position afin d'immobiliser les lames d'aiguille dans la position choisie sur le rail contre aiguille. Pour éviter le calage de l'aiguille par la neige ou le gel, l'aiguillage est équipé de résistances chauffantes, ou de rampes au gaz propane.
• Les Appareils de voie :
• Le branchement de deux ou trois voies symétrique ou non :
• communication
• déviation
• Les traversées :
• La traversée jonction simple
• La traversée jonction double
• La traversée oblique.
En haut, pose de la voie provisoire à l’aide d’un portique à pneus — A droite, pose de la première voie sur des traverses bi-blocs — En bas, pose de la deuxième voie : manutention des traverses
Quoique d’apparence très simple, la voie ferrée fait appel aux plus hautes technologies et nécessite l’utilisation de matériel sophistiqué pour sa construction et sa maintenance. Les constructions des lignes nouvelles doivent répondre aux exigences de grande vitesse, de sécurité et de confort. Aussi, leur mise en place obéit à des techniques bien définies. Une ligne nouvelle se compose de 2 voies :
• La 1re voie est approvisionnée par l’intermédiaire d’une voie provisoire,
• La 2e voie contiguë est approvisionnée depuis la 1re voie.
I. Réalisation de la voie ferrée
II.1. Pose de la première voie
Voie provisoire par portique à pneus Portique de pose des traverses (60 traverses par rotation)
circulation sur le rail neuf
Cette pose est faite par la méthode d’approvisionnement des matériaux par une voie provisoire. Une fois le tracé fixé, les terrains rendus disponibles et les études détaillées terminées, les travaux peuvent commencer. La pose de la première voie est faite, généralement, par la méthode d’approvisionnement des matériaux par une voie provisoire. Ainsi, il faut, pour ce chantier :
• implanter le tracé des voies
• créer une voie provisoire
• mettre en place des traverses neuves
• placer et fixer les "longs rails" sur les traverses
II.2. Création voie provisoire
Pose d’un panneau de 18 mètres Pose d’une voie provisoire par un portique à pneus pour la voie provisoire
Pose de la 1ère voie : création d’une voie provisoire.
Elle permet l’acheminement des matériaux nécessaires à la réalisation du chantier. La voie provisoire est constituée de panneaux de voie de 18 m de
longueur mis bout à bout. Elle est installée à l’emplacement d’une voie afin d’assurer l’approvisionnement par wagons des rails et des traverses. Cette méthode évite d’endommager la plate-forme existante. De plus, elle permet de décharger les rails et les traverses à proximité immédiate de l’emplacement définitif, évitant ainsi les risques de détérioration des matériaux neufs. Cette voie provisoire laissera progressivement la place à la voie définitive.
II.3. Déchargement des rails
Pose de la 1ère voie : déchargement des rails.
Soudés électriquement en atelier par longueur élémentaire de 80 m de long, les rails sont approvisionnés en barres de 400 m sur rame spécialisée, par train transportant 12 000 m
de rail (soit 6 km de voie).
La photo de gauche montre le déchargement, en bout de rame, de rails de 400 m de long. Sur la photo de droite, on voit l’accrochage d’élingues sur les rails en vue de leur déchargement sur le chantier.
II.4. Déchargement des traverses
rame d’approvionnement de traverses
les longs-rails servent de chemin de roulement
Pose de la 1ère voie : Déchargement de traverses
Une rame de wagons transportant des traverses neuves est acheminée et stationnée sur la voie provisoire. Les longs rails déchargés de part et d’autre de cette voie provisoire servent de chemin de roulement à des portiques de substitution. La voie provisoire est déposée à l’aide des portiques par panneaux qui sont chargés sur les wagons de la rame d’approvisionnement des traverses neuves.
II.5.Fixation des rails
Machine de mise en place des traverses Machine pour la mise en place d’attaches des rails aux traverses
Pose de la 1ère voie : Fixation des rails sur les traverses
Les longs rails ayant servi de chemin de roulement sont mis en place sur les traverses à l’aide de chariots poseurs de rails. Les attaches préalablement distribuées le long de la voie à poser sont vissées ou clipsées à l’aide d’un outillage motorisé.
II.6.Soudure aluminothermique
Coulée de soudure — Soudure avant ébarbage — Soudure ébarbée non meulée
Pose de la 1ère voie ou de la 2ème voie : Soudure aluminothermique
Les rails de 400m fixés sur les traverses sont mis bout à bout et soudés par procédé aluminothermique qui consiste en un apport de métal en fusion dans une lacune créée entre les extrémités de ceux-ci.
La qualité des aciers utilisés et les dispositions adoptées pour assurer une très grande rigidité à la voie permettent la pose en barres soudées de très grande longueur (allant jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres) ;
les contraintes introduites par les changements de température étant absorbées sans déformation.
II.7.Pose de la seconde voie
La première voie est utilisée pour approvisionner les rails et les traverses de la 2ème voie — Déchargement des traverses sur la plate-forme et mise en place des rails sur les traverses
Pose de la 2e voie La 1re voie étant réalisée, elle sert à approvisionner des rails et des traverses de la 2e voie sur la plate-forme. Les matériaux : rails et traverses seront ensuite assemblés pour constituer cette 2e voie. Il faut donc :
• décharger des longs rails sur la plate-forme ;
• approvisionner des traverses sur la plate-forme ;
• mettre en place des rails sur les traverses.
II.8.Déchargement des longs rails
Dispositifs de désaxement
Pose de la 2e voie : déchargement des longs rails sur la plate-forme
À l’emplacement de la voie, sur la plate-forme, le déchargement des longs rails depuis la voie existante se fait à l’aide de la rame de wagons spécialisés auxquels
on adjoint les dispositifs de désaxement des rails sur la plate-forme.
II.9. Approvisionnement des traverses
palonnier de préhension des traverses pose des traverses une sur deux par le palonnier
Pose de la 2e voie : approvisionnement des traverses sur la plate-forme.
Le déchargement des traverses s’effectue par l’intermédiaire d’une pelle à chenilles circulant entre les deux rails préalablement déchargés sur la plate- forme. Cet engin est équipé d’un palonnier articulé pour poser une traverse sur deux.
II.10. Fixation des longs-rails
Chariot poseur de rails — Vissage des attaches de rails à l’aide de machine appelée « tirefonneuse »
Pose de la 2e voie : fixation des longs-rails sur les traverses.
Les longs-rails déchargés préalablement sont mis en place sur les traverses à l’aide d’un chariot automoteur poseur de rails.
II.11. Mise en œuvre du ballast
Mise en oeuvre du ballast, sous les traverses, par bourrage mécanique — Déchargement de ballast
Approvisionnement du ballast : le ballast est approvisionné par trains de wagons trémies : trains de 1000 tonnes de charge, chaque wagon transportant 55 tonnes de ballast. Ce ballast est déchargé par l’intermédiaire de goulottes dans l’axe et de part et d’autre de la voie.
Mise en place du ballast : les voies étant posées sur la plate-forme, on procède au déchargement du ballast et de sa mise en oeuvre sous les traverses afin de mettre chaque voie à leur niveau prescrit et dans leur tracé définitif.
Approvisionnement du ballast par camion :La pose de voie avec des traverses monoblocs en béton précontraint nécessite le déchargement préalable sur la plateforme d'une couche de ballast afin d'éliminer les risques de rupture des traverses sous la charge d'un premier train.
Cet approvisionnement peut se faire soit par camions mis en oeuvre par engin automoteur muni d'une lame appelée finisher, soit depuis une voie provisoire sur la plateforme de la voie voisine par l'intermédiaire de wagons spécialisés autodéchargeurs (VAD) et à l'aide d'un finisher.
II.12. Bourreuse mécanique
Bourreuses mécaniques lourdes
C’est un engin permettant la mise à niveau de la voie. La mise à niveau de la voie est une opération qui consiste à lever la voie par l’intermédiaire des rails et à caler le ballast sous les traverses. Ce calage est réalisé mécaniquement et en continu par des engins dénommés "bourreuses mécaniques lourdes" qui positionnent avec précision, simultanément au calage, la voie dans son tracé.
Sur la photo de gauche on peut voir les outils de bourrage appelés "bourroirs" et sur celle de droite le système de préhension pour lever le rail.
II.13. Stabilisation dynamique
Stabilisateur mécanique Détail du groupe stabilisateur
Stabilisation dynamique
Elle est obtenue par un stabilisateur dynamique qui, par vibrations, va compacter le ballast et assurer un bon ancrage des rails. Lors des opérations de mise à niveau de la voie par passes successives à l’aide d’une bourreuse mécanique lourde, il est nécessaire d’assurer une bonne tenue du ballast et de la voie dans le ballast. Ceci est obtenu à l’aide d’une machine automotrice dénommée stabilisateur dynamique qui, par vibrations, va compacter le ballast et assurer un bon ancrage de la voie.
II.14. Travaux de finition
Régaleuse de ballast assurant la mise au profil définitif du ballast
Après la mise à niveau de la voie, des travaux de finition restent à faire.
Travaux complémentaires et finitions
Après la mise à niveau de la voie et sa stabilisation, les longs rails soudés (LRS) doivent être libérés de leurs contraintes thermiques. Une mise à niveau définitive sera ensuite réalisée, c’est le nivellement complémentaire suivi d’un profilage définitif du ballast à l’aide d’une régaleuse mécanique puis du passage d’un train meuleur.
II.15. Libération des contraintes dans le rail Lors de la pose de voie
les barres de longs rails ont été fixées à des températures différentes selon les conditions d'ensoleillement.
Ainsi par exemple, pour un tronçon de voie de 60 kilomètres, les températures liées de la fixation du rail ont pu passer de 10 à 40°, entraînant des contraintes thermiques qu'il convient d'éliminer. Les rails sont alors tronçonnés, désolidarisés des traverses et posés sur rouleaux.
Cette opération est répétée tous les 1000 à 1200 mètres, la longueur des rails est ajustée à une longueur correspondant à la température de référence (25 à 32°). En les étirant à l'aide de vérins hydrauliques et en éliminant le métal excédentaire, les soudures aluminothermiques reconstituent le long rail.
II.16. Nivellement complémentaire
A gauche : régaleuse de ballast . A droite : bourreuse mécanique lourde
Avant la réception définitive des travaux et la livraison de la voie, il est procédé à un dernier nivellement suivi d'un profilage du ballast afin d'atteindre les précisions géométriques imposées par la vitesse d'exploitation de la ligne nouvelle. Pour éliminer les défauts de surface des rails dus au laminage, et les défauts occasionnés par le engins de chantier ou par les trains de ballast, il est procédé au passage d'un train meuleur qui supprime les aspérités supérieures à 2/10 de mm.
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