Article de référence | Réf : M3070 v1

Divers types de rails et conditions d’utilisation dans le monde
Rails de chemins de fer - Aspects métallurgiques

Auteur(s) : Raymond DEROCHE

Date de publication : 10 juin 2013

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Le transport ferroviaire est un moyen de transport basique dans le monde entier : transport journalier de personnes, transport à grande distance ainsi que transport de fret de toute nature, et particulièrement de minerais dans les pays miniers. Les rails, dont le but est de porter les essieux des trains et de les guider en alignement comme en courbe constituent un élément majeur de sécurité pour les personnes et les biens transportés. Cet article décrit les moyens de fabrication et les principales contraintes que subit le rail en voie, ainsi que la surveillance nécessaire pour éviter tout déraillement.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Railways rails - Metallurgical aspects

Railway transport is a worldwide basic means of transport: daily transport of people, long-distance transport and freight transport of all types and notably of ores in mining countries. Rails, whose aim is to carry the axles of trains and guide them in lines or curves are major safety elements for people and transported goods. This article describes the manufacturing processes and the main constraints rails are subjected to as well as the required monitoring in order to prevent derailment.

Auteur(s)

  • Raymond DEROCHE : Ingénieur des Mines de Nancy - Ex chef de Produit Rail à Sacilor-Unimetal

INTRODUCTION

Les rails, dont le but est de porter les essieux des trains et de les guider en alignement comme en courbe (parfois serrée avec un rayon inférieur à 200 mètres), constituent un élément majeur de sécurité pour les personnes et les biens transportés.

Les rails sont supportés par des traverses soit en bois créosoté sur les anciennes voies, soit en béton sur les voies modernes ; les voies européennes comptent 1 700 traverses par kilomètre (2 000 pour les voies lourdement chargées). Les rails reposent sur les traverses, elles-mêmes supportées par une épaisse couche de ballast de pierres calibrées, par l’intermédiaire de semelles en caoutchouc, fixées par des attaches en ressort d’acier élastique.

Ils sont soumis à l’usure et à des défauts de fatigue internes et de surface, susceptibles de dégénérer en ruptures fragiles, pouvant provoquer un déraillement d’autant plus grave que l’accident vient à survenir en courbe.

Il s’agit donc d’un produit extrêmement noble qui doit être réalisé dans un acier de grande pureté et présenter une microstructure adaptée (perlitique jusqu’à nos jours).

Ce produit, outre les contrôles finaux de fabrication, doit être vérifié en voie par ultrasons et visuellement, à une fréquence adaptée à la voie et à la nature des circulations ferroviaires.

Le rail est fabriqué à partir d’acierie à l’oxygène ou d’aciérie électrique, en utilisant la coulée continue et un dégazage sous vide de l’hydrogène ; il est ensuite laminé à chaud dans sa section définitive sur laminoir dit « universel », qui lamine à la fois le champignon et le patin, ainsi que les deux faces de l’âme.

Le contact rail-roue en acier exige peu de coefficient de roulement et l’usure, même bien mesurable, reste modérée. En conséquence, les changements de rails ou de roues sont limités et la consommation d’énergie reste la plus faible de tous les moyens de transport ; le procédé est donc d’un coût économique intéressant, qui peut être étendu aux voies TGV à grande vitesse et aux trains les plus lourds. L’article présente les divers types de rails et leurs conditions d’utilisation, puis décrit les procédés de fabrication.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

head   |   web   |   base   |   sleeper   |   track   |   stress   |   siding   |   metallurgy   |   railways   |   transport

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3070


Cet article fait partie de l’offre

Systèmes ferroviaires

(54 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation

1. Divers types de rails et conditions d’utilisation dans le monde

1.1 Description

Le rail est un produit laminé en acier perlitique (teneur en carbone comprise entre 0,5 et 0,85 %) de dureté HB (Hardness Brinell) variant de 200 à 440, avec ou sans addition d’éléments d’alliages et avec ou sans traitement thermique, présentant une structure laminée avec un grain d’indice 7 à 9, ce qui correspond à un diamètre moyen de grain compris entre 18 et 36 μm.

Géométriquement, il se compose, à la partie supérieure, d’une bande de roulement massive appelée « champignon », de largeur jusqu’à 75 mm avec un rayon transversal de 300 mm sur la partie majeure centrale, complétée par deux rayons symétriques de 80 mm puis de 13 mm en raccord avec les parois verticales (figure 1). Cette surface quasi horizontale supporte toutes les contraintes de contact rail-roues (contraintes de Hertz) , ainsi que celles des roues motrices (contraintes de Hertz et traction) .

La partie soutenant le champignon de roulement est une âme verticale d’épaisseur moyenne de 16 mm et de hauteur de l’ordre de 100 mm, destinée à résister aux efforts verticaux de flexion.

Enfin, la partie basse (patin) est en forme de trapèze très aplati de 150 mm de large, assurant la pose et la stabilité latérale sur les traverses.

HAUT DE PAGE

1.2 Utilisation

L’utilisation des rails est très diversifiée selon les continents :

  • en Europe, les rails subissent des charges par essieu relativement modestes, de 16 à 22 tonnes (22 tonnes pour les essieux moteurs des locomotives) avec des trains de voyageurs de 3 000 tonnes en moyenne, le...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Systèmes ferroviaires

(54 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Divers types de rails et conditions d’utilisation dans le monde
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - TIMOSHENKO (S.) -   Théorie de l'élasticité  -  Librairie Polytechnique CH. BÉRANGER (1948).

  • (2) - GRASSIE (S.L.) -   Mechanics and Fatigue in Wheel Rail Contact  -  Elsevier (1991).

  • (3) - KALKER (J.J.) -   *  -  . – Three Dimensional Elastic Bodies In Rolling Contact (1990).

  • (4) - L. A. E. H -   New York Treatise of Mathematical Theory Of Elasticity  -  Cambridge University (1944).

  • (5) - TIMOSHENKO (S.), LANGER (B.F.) -   *  -  . – Stresses in Railroad Track. Applied Mechanics Division. American Society of Mechanical Engineers (1973).

  • (6) - de LEIRIS (H.) -   La mécanique de la rupture : Journées d’études  -  Paris, 111 p. (1970).

  • ...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Systèmes ferroviaires

(54 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS