Qu'est-ce qu'une participation ferroviaire
Un aiguillage ferroviaire est la structure de voie qui guide un train d'une ligne à une autre, de la voie principale à une voie d'évitement ou d'une voie d'une gare à une autre. Il se compose de deux fonctions clés travaillant ensemble : l'aiguillage déplace le bord de roulement afin que l'essieu monté soit dirigé sur l'itinéraire prévu, et le cœur de fourche assure un croisement continu pour les boudins de roue à l'intersection des deux rails. Les aiguillages sont la partie la plus exigeante en maintenance-de la voie ordinaire, car chaque passage de roue à travers l'aiguillage et le coeur applique des forces d'impact et latérales concentrées. Leur conception, leurs sections de rail et leurs fixations sont régis par des normes dédiées plutôt que par des règles simples : la série EN 13232 pour les appareils de voie en Europe, le manuel AREMA pour l'Amérique du Nord et les règles nationales correspondantes ailleurs. Le nombre d'un aiguillage, sa géométrie d'aiguillage et son angle de croisement définissent ensemble la vitesse maximale à laquelle un train peut emprunter l'itinéraire divergent.
Principaux composants d'un système de participation
Un aiguillage simple standard est composé de trois parties fonctionnelles. Au début, l'aiguillage se compose de deux contre-rails et de deux rails d'aiguillage mobiles, également appelés aiguillages, entraînés par une machine d'aiguillage à travers des tiges et des barres de civière. Lorsque la machine déplace les rails d'aiguillage, un rail d'aiguillage se ferme contre son contre-rail tandis que l'autre s'ouvre, et le boudin de roue est dirigé soit tout droit, soit sur l'itinéraire divergent. La partie de connexion, ou fil, est la courbe qui relie l'aiguillage au passage à niveau, avec l'espacement des traverses changeant progressivement et des composants de fixation supplémentaires tels que des tirants de jauge maintenant les deux rails à l'écartement. Le passage à niveau à l'extrémité contient la grenouille, là où les deux bords de roulement des rails se croisent, flanqué de garde-corps sur les rails opposés, qui contrôlent le boudin de roue afin qu'il ne puisse pas heurter la pointe de la grenouille ou prendre le mauvais itinéraire. Un simple aiguillage guide ainsi la roue à travers trois phases distinctes, et chaque phase a ses propres exigences en matière d'usure et de géométrie.
Types de participation et numérotation
Les aiguillages sont classés selon le nombre d'itinéraires qu'ils rejoignent. Un seul aiguillage divise une voie en deux ; un double aiguillage donne deux itinéraires divergents à partir d'un même tronçon ; un aiguillage à trois-utilise deux aiguillages successifs sur une seule longueur et est utilisé là où l'espace est court. Les croisements en ciseaux et les doubles glissements combinent plusieurs appareils de voie dans un seul agencement compact. Le paramètre déterminant d'un aiguillage est son nombre N, défini comme la cotangente de l'angle de grenouille, N=cot(alpha), où alpha est l'angle entre l'itinéraire traversant et l'itinéraire divergent. Un angle de grenouille plus petit donne un plus grand nombre et un croisement moins profond, ce qui permet une vitesse plus élevée sur la route divergente. La pratique courante est Non . 9 pour les voies d'évitement lentes, Non . 12 pour les mouvements de déviation des lignes principales conventionnelles, et Non . 18, Non . 42 et plus pour les lignes réservées aux passagers-et à grande vitesse-. Les vitesses de divergence autorisées typiques sont d'environ 30 km/h pour le No. 9, 45 km/h pour le No. 12 sur les lignes conventionnelles, d'environ 80 km/h pour le No. 18 sur les lignes réservées aux passagers-et d'environ 160 km/h pour le No. 42 sur les réseaux à grande vitesse- ; confirmez toujours auprès de l'autorité propriétaire, car la vitesse autorisée dépend également de la courbure et de la géométrie des aiguillages, et non du seul numéro de grenouille.
Conception de grenouille et de garde-corps
La grenouille est le croisement où les itinéraires de bride se rencontrent, et sa conception décide de la durée de vie de l'aiguillage. Une grenouille fixe est un croisement coulé ou construit-avec un point fixe, usiné à partir d'acier austénitique au manganèse dans des conceptions robustes-car la surface d'écrouissage-offre une résistance à l'usure exceptionnelle. Les grenouilles fixes sont simples et bon marché, mais l'écart entre les brides au niveau de la pointe crée un impact à chaque passage d'une roue, ce qui limite la vitesse et entraîne la frappe de surface. Un cœur de tête mobile-combre l'écart : la pointe se déplace avec l'interrupteur, il n'y a donc pas d'espace entre les brides et les roues se croisent en douceur, c'est pourquoi les cœurs de tête mobiles-sont standard pour les aiguillages à grande vitesse-à vitesse supérieure à environ 160 km/h. Des garde-corps, ou rails de contrôle, sont placés à l'opposé de la pointe du cœur pour forcer le boudin de la roue dans la bride correcte et empêcher la roue de heurter la pointe du cœur ou de gravir le passage à niveau. La largeur de l'ornière est une dimension critique-de conception : trop large et la roue peut toucher le point ; trop étroit et la bride se coince. Le dimensionnement suit la norme nationale de participation et, en Europe, la série EN 13232 définit la géométrie, les tolérances et les exigences de test.
Fixations de branchement et support de voie
Les appareils de branchement imposent des charges plus élevées sur les fixations que les voies simples en raison des forces latérales sur les rails d'aiguillage et de l'impact au niveau du cœur. Les clips dans la zone d'aiguillage doivent maintenir le rail d'aiguillage tout en laissant le rail d'aiguillage libre de bouger, de sorte que les fixations de la zone d'aiguillage diffèrent des fixations de rail simples : le rail d'aiguillage est fixé du côté de la jauge avec des chaises coulissantes ou des plaques de base qui permettent au rail de glisser, tandis que le rail d'aiguillage est maintenu positivement. Des tirants de jauge relient les deux rails à travers la voie pour maintenir la jauge contre la poussée latérale. L'espacement des traverses est réduit tout au long du branchement, souvent de 600 mm sur voie lisse à 550 à 600 mm ou plus près sur le passage à niveau, afin de répartir les charges plus élevées. Les patins de rail sous le cœur et à travers le passage à niveau sont spécifiés pour un impact plus élevé, et des fixations élastiques sont utilisées partout, sauf lorsque la fonction du siège coulissant nécessite un support coulissant. La profondeur et le compactage du ballast sont cruciaux pour les branchements, car le tassement différentiel à travers la traversée est une cause fréquente de défauts géométriques.
Problèmes courants et maintenance
La maintenance des aiguillages se concentre sur quatre défauts. L'usure latérale du rail d'aiguillage, lorsque le rail d'aiguillage est usé par des brides du côté fermé, réduit la section du rail et nécessite éventuellement le renouvellement du rail d'aiguillage. La pâte des grenouilles, l'aplatissement et la fissuration de la surface de croisement dus à des impacts répétés, est réparée par meulage sur les fourchettes fixes dans les limites, et par remplacement lorsque la surface de roulement tombe en dessous de la limite de sécurité. Des défauts de gabarit dus à des tirants de faible épaisseur ou à un tassement des traverses modifient la bride et peuvent amener les roues à heurter le point de croisement. Les défauts de géométrie dus au tassement différentiel produisent une torsion et une mauvaise conduite. La routine d'inspection vérifie donc l'usure des rails d'aiguillage, l'état de la surface du cœur, l'écartement des brides et des garde-corps, le couple de fixation et l'état des traverses à une fréquence plusieurs fois supérieure à celle des voies normales. Lorsqu'un aiguillage est spécifié, les acheteurs doivent fournir le numéro de cœur, la section de rail, la géométrie de l'aiguillage et la vitesse autorisée, car l'angle de cœur et le type d'aiguillage déterminent le coût et le profil de maintenance de l'ensemble de l'unité.
Foire aux questions
Q1 : Quelle est la différence entre un aiguillage et un aiguillage ?
Un aiguillage est la partie mobile d'un aiguillage, les contre-rails, les rails d'aiguillage et la machine d'aiguillage qui guident la roue sur l'itinéraire. L'aiguillage est la structure complète comprenant le câble de connexion et le cœur. Dans le langage courant, les mots sont souvent utilisés de manière interchangeable.
Q2 : Que signifie le nombre de participants ?
Le nombre N est égal à la cotangente de l'angle de grenouille. Un aiguillage No. 12 a un angle de grenouille dont la cotangente est de 12, soit environ 4,8 degrés. Des nombres plus élevés signifient des croisements moins profonds et une vitesse de déviation autorisée plus élevée.
Q3 : Pourquoi les aiguillages à grande vitesse-ont-ils besoin de grenouilles-à pointe mobiles ?
À grande vitesse, l'écartement des boudins d'un cœur fixe crée un impact qui endommage les roues et les rails et limite la vitesse. Une grenouille à pointe mobile-combre l'écart, de sorte que les roues se croisent en douceur, c'est pourquoi elle est standard sur les lignes avec des vitesses divergentes supérieures à environ 160 km/h.
Q4 : À quoi servent les garde-corps dans un branchement ?
Des garde-corps sont fixés à l'opposé du cœur de cœur pour contrôler le boudin de roue dans le chemin de roulement, empêchant le boudin de heurter le point de cœur ou de grimper sur le mauvais itinéraire. Ce sont des éléments de sécurité essentiels à chaque passage à niveau.
Q5 : Pourquoi les rails d'aiguillage s'usent-ils plus rapidement que les voies simples ?
Parce que chaque passage de roue à travers l'aiguillage et le cœur de course applique des forces latérales et des impacts que la voie ordinaire ne voit pas, et parce que les ouvertures de la bride et de l'aiguillage concentrent les contraintes de contact sur de petites zones de la surface de roulement.
Q6 : Quelles normes régissent la conception des appareils de participation ?
En Europe, la série EN 13232 couvre les aiguillages et les passages à niveau ; en Amérique du Nord, c'est le manuel AREMA qui le fait. Les règles nationales ajoutent la numérotation des grenouilles et les vitesses autorisées. Les acheteurs doivent indiquer le numéro de grenouille, la section ferroviaire et la vitesse requise lorsqu'ils demandent un devis de participation.