Lien de chemin de fer - Railroad tie

Les traverses en bois sont utilisées sur de nombreux chemins de fer traditionnels. En arrière-plan se trouve une piste avec des traverses en béton.

Une cravate de chemin de fer , CrossTie ( anglais américain ), cravate ferroviaire ( Canada anglais ) ou dormeur ferroviaire ( Australie et l' anglais britannique ) est un support rectangulaire pour les rails dans les voies ferrées . Généralement posés perpendiculairement aux rails, les traverses transfèrent les charges au ballast de la voie et au sol de fondation , maintiennent les rails droits et les maintiennent espacés au bon écartement .

Les traverses de chemin de fer sont traditionnellement en bois , mais le béton précontraint est désormais également largement utilisé, notamment en Europe et en Asie. Les traverses en acier sont courantes sur les lignes secondaires au Royaume-Uni ; des attaches composites en plastique sont également utilisées, bien que beaucoup moins que le bois ou le béton. En janvier 2008, la part de marché approximative en Amérique du Nord pour les traverses traditionnelles et en bois était de 91,5%, le reste étant composé de béton, d'acier, d' azobé (bois de fer rouge) et de composite plastique.

L'espacement des traverses du chemin de fer principal est d'environ 19 à 19,5 pouces (48 à 50 cm) pour les traverses en bois ou 24 pouces (61 cm) pour les traverses en béton. Le nombre de traverses est de 3 250 traverses en bois par mile (2019 traverses/km, ou 40 traverses par 65 pieds) pour les traverses en bois ou de 2640 traverses par mile pour les traverses en béton. Aux États-Unis, les rails peuvent être fixés à la traverse par un crampon de chemin de fer ; des plaques de base en fer/acier vissées au tirant et fixées au rail par un système de fixation exclusif tel que Vossloh ou Pandrol qui sont couramment utilisés en Europe.

Les types

Bloc de pierre

Bloc de pierre du chemin de fer de Kilmarnock et Troon

Le type de traverse de chemin de fer utilisé sur les prédécesseurs du premier vrai chemin de fer ( Liverpool and Manchester Railway ) consistait en une paire de blocs de pierre posés dans le sol, les chaises tenant les rails fixés à ces blocs. L'un des avantages de cette méthode de construction était qu'elle permettait aux chevaux de fouler le chemin du milieu sans risque de trébucher. Dans l'utilisation ferroviaire avec des locomotives de plus en plus lourdes, il a été constaté qu'il était difficile de maintenir le bon écartement . Les blocs de pierre étaient de toute façon inadaptés aux sols meubles, comme à Chat Moss , où il fallait utiliser des traverses en bois. Les attaches bibloc avec un tirant sont quelque peu similaires.

En bois

Une variante de fixation des rails aux traverses en bois

Historiquement, les traverses de chemin de fer en bois étaient fabriquées en taillant à la hache, appelées traverses de hache , ou sciées pour obtenir au moins deux côtés plats. Une variété de bois de résineux et de feuillus sont utilisés comme traverses, le chêne , le jarrah et le karri étant des feuillus populaires, bien que de plus en plus difficiles à obtenir, en particulier à partir de sources durables. Certaines lignes utilisent des résineux , dont le douglas ; s'ils ont l'avantage de mieux accepter le traitement , ils sont plus sensibles à l'usure mais sont moins chers, plus légers (et donc plus faciles à manipuler) et plus facilement disponibles. Le bois résineux est traité, tandis que la créosote est le conservateur le plus courant pour les traverses de chemin de fer, des conservateurs sont également parfois utilisés tels que le pentachlorophénol , l'arséniate de cuivre chromaté et quelques autres conservateurs. Parfois, des conservateurs non toxiques sont utilisés, tels que l' azole de cuivre ou le cuivre micronisé . Une nouvelle technologie de préservation du bois à base de bore est utilisée par les principaux chemins de fer américains dans un processus de double traitement afin de prolonger la durée de vie des traverses en bois dans les zones humides. Certains bois (comme le sal , le mora , le jarrah ou l' azobé ) sont suffisamment durables pour pouvoir être utilisés sans traitement.

Les problèmes avec les attaches en bois comprennent la pourriture, le fendillement, l'infestation d'insectes, la coupe de plaques, également connue sous le nom de remaniement de chaise au Royaume-Uni (dommages abrasifs à la cravate causés par le mouvement latéral de la plaque d'attache) et la traction des pointes (où la pointe est progressivement desserrée de la cravate). Les attaches en bois peuvent prendre feu; en vieillissant, ils développent des fissures qui permettent aux étincelles de se loger et de déclencher plus facilement des incendies.

Béton

Liaisons en béton sur la ligne BNSF au nord de Yakima, Washington

Les traverses en béton sont moins chères et plus faciles à obtenir que le bois et mieux capables de supporter des poids d'essieu plus élevés et de supporter des vitesses plus élevées. Leur poids plus important garantit une meilleure rétention de la géométrie de la voie , en particulier lorsqu'ils sont installés avec des rails soudés en continu. Les attaches en béton ont une durée de vie plus longue et nécessitent moins d'entretien que le bois en raison de leur poids plus élevé, ce qui les aide à rester dans la bonne position plus longtemps. Les attaches en béton doivent être installées sur un sol de fondation bien préparé avec une profondeur adéquate sur un ballast à drainage libre pour bien fonctionner. Les attaches en béton amplifient le bruit des roues, c'est pourquoi les attaches en bois sont souvent utilisées dans les zones densément peuplées.

Sur les catégories de lignes les plus élevées au Royaume-Uni (celles avec les vitesses et les tonnages les plus élevés), les traverses en béton précontraint sont les seules autorisées par les normes de Network Rail .

La plupart des chemins de fer européens utilisent également désormais des supports en béton dans les aiguillages et les passages à niveau en raison de la durée de vie plus longue et du coût inférieur des supports en béton par rapport au bois, qui est de plus en plus difficile et coûteux à s'approvisionner en quantités et qualité suffisantes.

Acier

Liens en acier

Les attaches en acier sont formées d'acier embouti et ont une section en forme d'auge. Les extrémités de la cravate sont conformées pour former une « bêche » qui augmente la résistance latérale de la cravate. Des logements pour loger le système de fixation sont soudés à la surface supérieure du tirant. Les traverses en acier sont maintenant largement utilisées sur les lignes secondaires ou à basse vitesse au Royaume-Uni, où elles se sont avérées économiques à installer en raison de leur capacité à être installées sur le lit de ballast existant. Les attaches en acier sont plus légères que le béton et capables de s'empiler en paquets compacts contrairement au bois. Les attaches en acier peuvent être installées sur le ballast existant, contrairement aux attaches en béton qui nécessitent une profondeur complète de nouveau lest. Les attaches en acier sont 100 % recyclables et nécessitent jusqu'à 60 % de lest en moins que les attaches en béton et jusqu'à 45 % de moins que les attaches en bois.

Historiquement, les traverses en acier ont souffert d'une mauvaise conception et de charges de trafic accrues au cours de leur durée de vie normalement longue. Ces conceptions vieillies et souvent obsolètes limitent la capacité de charge et de vitesse, mais peuvent encore être trouvées dans de nombreux endroits dans le monde et fonctionnent correctement malgré des décennies de service. Il existe un grand nombre de traverses en acier avec plus de 50 ans de service et dans certains cas, elles peuvent et ont été réhabilitées et continuent à bien fonctionner. Les attaches en acier étaient également utilisées dans des situations spéciales, comme le chemin de fer du Hejaz dans la péninsule arabique , qui avait un problème permanent avec les Bédouins qui volaient des attaches en bois pour les feux de camp.

Les traverses en acier modernes supportent de lourdes charges, ont des performances éprouvées sur les voies signalées et résistent aux conditions de piste défavorables. Le fait que les traverses en acier sont plus économiques à installer dans les nouvelles constructions que les traverses en bois traité à la créosote et les traverses en béton revêt une grande importance pour les compagnies de chemin de fer. Les traverses en acier sont utilisées dans presque tous les secteurs des systèmes ferroviaires mondiaux, y compris les transports lourds, les trains de classe 1, les lignes régionales, les lignes courtes, l'exploitation minière, les lignes de passagers électrifiées (OHLE) et toutes sortes d'industries. Notamment, les traverses en acier (supports) se sont avérées au cours des dernières décennies avantageuses dans les aiguillages (aiguillages) et fournissent la solution au problème toujours croissant des traverses en bois longues pour une telle utilisation.

Lorsqu'elles sont isolées pour empêcher la conduction à travers les traverses, les traverses en acier peuvent être utilisées avec des systèmes de détection de train et d'intégrité de la voie basés sur les circuits de voie. Sans isolation, les traverses en acier ne peuvent être utilisées que sur des lignes sans signalisation de canton et passages à niveau ou sur des lignes utilisant d'autres formes de détection de train comme les compteurs d'essieux .

Plastiques

Cravate de chemin de fer hybride en plastique KLP

Placer des cravates à Hyannis, Massachusetts

Plus récemment, un certain nombre d'entreprises vendent des traverses de chemin de fer composites fabriquées à partir de résines plastiques recyclées et de caoutchouc recyclé . Les fabricants revendiquent une durée de vie plus longue que les attaches en bois avec une durée de vie prévue de l'ordre de 30 à 80 ans, que les attaches sont imperméables à la pourriture et aux attaques d' insectes , et qu'elles peuvent être modifiées avec un relief spécial sur le fond pour fournir un latéral supplémentaire stabilité. Dans certaines applications de voie principale, la traverse en plastique hybride a une conception en retrait pour être complètement entourée de ballast.

Outre les avantages environnementaux de l'utilisation de matériaux recyclés, les attaches en plastique remplacent généralement les attaches en bois imbibées de créosote, cette dernière étant un produit chimique toxique, et elles-mêmes recyclables. Les traverses de chemin de fer en plastique hybride et les traverses composites sont utilisées dans d'autres applications ferroviaires telles que les opérations minières souterraines, les zones industrielles, les environnements humides et les zones densément peuplées. Les traverses de chemin de fer hybrides sont également utilisées pour être en partie remplacées par des traverses en bois pourries, ce qui entraînera une rigidité continue de la voie. Les attaches hybrides en plastique et les attaches composites offrent également des avantages sur les ponts et les viaducs, car elles conduisent à une meilleure répartition des efforts et à une réduction des vibrations dans respectivement les poutres de pont ou le ballast. Cela est dû aux meilleures propriétés d'amortissement des attaches plastiques hybrides et des attaches composites, ce qui diminuera l'intensité des vibrations ainsi que la production sonore. En 2009, Network Rail a annoncé qu'elle commencerait à remplacer les traverses en bois par du plastique recyclé. mais I-Plas est devenu insolvable en octobre 2012.

En 2012, la Nouvelle-Zélande a commandé un lot d'essai de traverses composites recyclées de marque "EcoTrax" à Axion pour une utilisation sur des aiguillages et des ponts, et une autre commande de 3 ans en 2015, mais Axion a déposé son bilan en décembre 2015, bien qu'elle continue de Commerce. Ces liens sont développés par le Dr Nosker à l'Université Rutgers.

Des traverses composites, fabriquées à partir de divers plastiques recyclés, ont été introduites dans le Wiltshire , au Royaume-Uni en 2021. Elles ont été installées comme alternative aux traverses en bois, sur un pont où les traverses en béton auraient été trop lourdes. Bien qu'il s'agisse du premier cas d'installation de traverses en plastique sur les voies principales du pays, elles ont déjà été utilisées sur des chemins de fer à voie étroite .

Les attaches peuvent également être en fibre de verre .

Formes de cravates non conventionnelles

liens en forme de Y

Voie d'attache Y à côté de la voie conventionnelle

Une forme inhabituelle de tirant est le tirant en forme de Y, développé pour la première fois en 1983. Par rapport aux tirants conventionnels, le volume de lest requis est réduit en raison des caractéristiques de répartition de charge du tirant en Y. Les niveaux de bruit sont élevés mais la résistance au mouvement des chenilles est très bonne. Pour les courbes, le contact en trois points d'une attache en acier en Y signifie qu'un ajustement géométrique exact ne peut pas être observé avec un point de fixation fixe.

La section transversale des traverses est une poutre en I .

En 2006, moins de 1 000 km (621 mi) de voie en Y avaient été construits, dont environ 90 pour cent en Allemagne .

Cravates jumelles

Le lien ZSX Twin est fabriqué par Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co KG et est une paire de deux liens en béton précontraint reliés longitudinalement par quatre tiges d'acier. La conception est censée être adaptée aux voies avec des courbes prononcées, aux voies soumises à des contraintes de température telles que celles exploitées par les trains avec freins à remous et aux ponts, et comme voie de transition entre la voie traditionnelle et la voie ou les ponts sur dalle.

Cravates larges

Des traverses monobloc en béton ont également été produites sous une forme plus large (par exemple 57 cm ou 22+1 ⁄ 2  po) de telle sorte qu'il n'y ait pas de lest entre les traverses ; cette attache large augmente la résistance latérale et réduit la pression de ballast. Le système a été utilisé en Allemagne où des traverses larges ont également été utilisées en conjonction avec les systèmes de voie sans ballast GETRAC A3.

Cravates bi-bloc

Lit double bloc

Les traverses bibloc (ou twinblock) se composent de deux supports de rail en béton reliés par une barre d'acier. Les avantages incluent une résistance latérale accrue et un poids inférieur à celui des traverses en béton monobloc, ainsi que l'élimination des dommages causés par les forces de torsion sur le centre des traverses en raison des connexions en acier plus flexibles. Ce type de traverse est d'usage courant en France, et est utilisé sur les lignes TGV à grande vitesse . Les traverses bibloc sont également utilisées dans les systèmes de voies sans ballast. Jauge convertible en coupant la barre et en soudant une barre supplémentaire pour s'adapter à la nouvelle jauge.

Liens de cadre

Les attaches de cadre (en allemand : Rahmenschwelle ) comprennent à la fois des éléments latéraux et longitudinaux dans une seule coulée de béton monolithique. Ce système est en usage en Autriche ; dans le système autrichien, le rail est fixé aux quatre coins du cadre et est également soutenu à mi-chemin le long du cadre. Les attaches de cadre adjacentes sont aboutées les unes à côté des autres. Les avantages de ce système par rapport aux croix conventionnelles augmentent le support de la piste. De plus, les méthodes de construction utilisées pour ce type de voie sont similaires à celles utilisées pour la voie conventionnelle.

Piste d'échelle

Dans les rails en échelle, les traverses sont posées parallèlement aux rails et mesurent plusieurs mètres de long. La structure est similaire à la piste de protection de Brunel ; ces tirants longitudinaux peuvent être utilisés avec du lest, ou avec des supports en élastomère sur un support solide non lesté.

Fixation des rails aux traverses de chemin de fer

Diverses méthodes existent pour fixer le rail aux traverses de chemin de fer. Historiquement, les pointes ont cédé la place aux chaises en fonte fixées à l'attache, plus récemment des ressorts (comme les clips Pandrol ) sont utilisés pour fixer le rail à l'attache de la chaise.

Autres utilisations

Liens en bois recyclés en sculptures à la gare de Northfield

Bloc de pierre du chemin de fer à voie Scotch Ardrossan utilisé pour construire un quai de chargement

Ces dernières années, les traverses de chemin de fer en bois sont également devenues populaires pour le jardinage et l' aménagement paysager , à la fois pour créer des murs de soutènement et des jardins surélevés, et parfois pour construire des marches. Traditionnellement, les traverses vendues à cet effet sont des traverses déclassées prélevées sur les voies ferrées lorsqu'elles sont remplacées par des traverses neuves, et leur durée de vie est souvent limitée en raison de la pourriture. Certains entrepreneurs vendent de nouvelles cravates. En raison de la présence de produits de préservation du bois tels que le goudron de houille , la créosote ou les sels de métaux lourds , les traverses de chemin de fer introduisent un élément supplémentaire de pollution du sol dans les jardins et sont évitées par de nombreux propriétaires. Au Royaume-Uni, de nouvelles poutres en chêne ou en pin de la même longueur (2,4 m) que les traverses de chemin de fer standard, mais non traitées avec des produits chimiques dangereux, sont désormais disponibles spécifiquement pour la construction de jardins. Ils sont environ le double du prix du produit recyclé. Dans certains endroits, des traverses de chemin de fer ont été utilisées dans la construction de maisons, en particulier chez les personnes à faible revenu, en particulier à proximité des voies ferrées, y compris les employés des chemins de fer. Ils sont également utilisés comme encoffrement pour les quais et les hangars à bateaux .

L'artiste espagnol Agustín Ibarrola a utilisé des cravates recyclées de Renfe dans plusieurs projets.

En Allemagne, l'utilisation de traverses de chemin de fer en bois comme matériau de construction (notamment dans les jardins, les maisons et dans tous les endroits où un contact régulier avec la peau humaine serait probable, dans toutes les zones fréquentées par les enfants et dans toutes les zones associées à la production ou à la manipulation d'aliments en de quelque manière que ce soit) est interdit par la loi depuis 1991 car ils présentent un risque important pour la santé et l'environnement. De 1991 à 2002, cela a été réglementé par le Teerölverordnung ( Règlement sur le Carbolineum ) et depuis 2002 par le Chemikalien-Verbotsverordnung ( Règlement sur l'interdiction des produits chimiques), §1 et annexe, parties 10 et 17.

Voir également

• Voie sans ballast
• John Calvin Jureit , inventeur de la plaque de connecteur de treillis Gang-Nail
• Piste d'échelle
• Voie (transport ferroviaire)
• Pli du soleil

Remarques

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes

Médias liés aux traverses de chemin de fer sur Wikimedia Commons