À quoi sert un patin de rail élastique
Le patin de rail est la couche élastique entre le pied du rail et la traverse (ou plaque de base). Il remplit quatre fonctions à la fois : il stocke la déformation élastique qui permet au système de fixation de maintenir fermement le rail sans serrage rigide, il amortit l'impact de la roue-rail qui autrement écraserait les traverses et le ballast, il répartit la pression du pied du rail sur la surface de la traverse et il fournit l'isolation électrique qui empêche les signaux du circuit de voie-d'être court-circuités par le rail. Le patin étant comprimé à chaque passage de roue, son matériau détermine à la fois la rigidité du système de fixation et l'intervalle de maintenance auquel les patins doivent être remplacés.
Comparaison des-matériaux résistants à l'usure
Aucun matériau ne gagne à lui seul dans toutes les tâches. Pour les pistes dominées par les chocs- et l'abrasion-, le polyuréthane (PU/TPU) est le choix de référence en matière de résistance à l'usure-, offrant généralement une durée de vie trois à cinq fois supérieure aux coussinets en caoutchouc sous des charges de contrainte élevées répétées-tout en conservant une bonne élasticité. Pour les marchandises lourdes et lentes où la priorité est un support rigide et dimensionnellement stable qui résiste au fluage sous une charge constante, le polyéthylène haute -densité (PEHD) est préférable. Pour les revêtements industriels huileux ou chimiquement agressifs, le caoutchouc nitrile (NBR) offre la meilleure résistance à l'huile et au vieillissement. L'EPDM et les composés de caoutchouc naturel/synthétique formulés restent le choix équilibré pour le trafic mixte, avec des versions haute densité - améliorant la durée de vie à un coût modéré.
| Propriété | TPU (polyuréthane) | EPDM/TPV | NBR | PEHD |
|---|---|---|---|---|
| Résistance à l'usure | Excellent (3-5x caoutchouc) | Bien | Bien | Bon sous glissement, rigide |
| Élasticité / amortissement | Excellent | Bien | Modéré | Faible |
| Résistance à l'huile | Bien | Modéré | Excellent | Excellent |
| Plage de température de service | -30 à 120 degrés | -60 à 135 degrés (TPV) | -30 à 110 degrés | -20 à 80 degrés (typique) |
| Application typique | Piste à grande-vitesse et-impact important | Trafic mixte, exposition aux intempéries | Des chemins de fer industriels huileux | Fret lourd à faible-vitesse |
Paramètres de référence des tampons de production
Les patins de rail en caoutchouc pour traverses en béton sont normalement qualifiés selon la norme TB/T 2626, et les valeurs qualifiées typiques utilisées dans les appels d'offres sont : rigidité statique 90-130 kN/mm, dureté Shore A 72-80, résistance électrique égale ou supérieure à 10^6 ohms pour la compatibilité voie-circuit, résistance à la traction avant vieillissement d'au moins 12,5 MPa et allongement avant vieillissement d'au moins 250 %. Les tampons en PEHD, utilisés lorsqu'une rigidité élevée est souhaitée, sont fournis selon des paramètres tels que : densité 0,95-0,98 g/cm3, résistance à la traction 19 MPa ou plus, allongement supérieur à 80 %, point de fusion compris entre 170 et 190 degrés, résistance d'isolation supérieure à 1 x 10^10 ohms et dureté 98 Shore A ou supérieure. Vérifiez toujours les valeurs par rapport aux spécifications du projet et au dessin du patin, car la qualité nominale à elle seule ne détermine pas la rigidité.
Sélection des matériaux par application
Lignes de passagers à grande-vitesse : coussinets en TPU ou EPDM à rigidité faible-à-moyenne ; la rigidité inférieure confère au clip à ressort une déviation de travail plus importante et maintient le patin en plein contact avec le pied du rail, ce qui réduit le bruit d'impact et prolonge la durée de vie du clip.
Fret lourd- : coussinets en PEHD ou en caoutchouc haute densité-pour une stabilité dimensionnelle sous une charge par essieu élevée et constante ; la priorité est de résister au fluage et à l'extrusion plutôt que d'obtenir une élasticité maximale.
Ferroviaires industriels et portuaires : plots NBR où sont présents du gasoil, de l'huile hydraulique et des solvants ; un gonflement de l'huile détruirait un tampon en caoutchouc naturel en quelques mois.
Sections isolées (circuit de voie-) : vérifiez la résistance électrique du patin (10^6 ohms ou plus pour les patins en caoutchouc ; 10^10 pour le PEHD) afin que le rail reste électriquement isolé de la traverse.
Régions froides : vérifiez le comportement du polymère à basse-température ; certains thermoplastiques se raidissent nettement en dessous de -20 degrés, ce qui modifie la rigidité de la fixation précisément lorsque la contraction du rail est la plus importante.
Idées fausses courantes
Premièrement, le plus dur n'est pas automatiquement le meilleur : la résistance à l'usure et la dureté sont des propriétés différentes, et un patin trop dur déplace l'énergie d'impact vers la traverse et le ballast, provoquant des fissures et des tassements. Deuxièmement, le PU n'est pas toujours la bonne réponse : pour les marchandises lourdes et lentes avec une charge statique élevée, le tampon en PEHD, plus rigide, dure généralement plus longtemps qu'un tampon en polyuréthane. Troisièmement, un coussinet plus épais n'équivaut pas à un meilleur amortissement : la rigidité est définie conjointement par le composé et la géométrie du coussinet, et changer l'épaisseur du coussinet sans recalculer le système de fixation modifie la charge de pincement du clip. Quatrièmement, les patins en caoutchouc et en PEHD ne sont pas interchangeables dans un système de fixation : la résistance électrique, la rigidité et les tolérances dimensionnelles diffèrent toutes, et le patin doit correspondre au dessin de la plaque de base.
FAQ
Quel matériau de patin de rail dure le plus longtemps sous l'impact ?
Le polyuréthane (PU/TPU) offre généralement une durée de vie à l'abrasion trois à cinq fois supérieure à celle du caoutchouc sur les pistes dominées par les impacts-, ce qui en fait la référence pour les sections à haute-vitesse et à forts-impacts.
Quand le PEHD est-il un meilleur patin de rail que le caoutchouc ?
Pour les marchandises lourdes à faible vitesse-, où la rigidité et la résistance à la charge comptent plus que l'élasticité : le PEHD résiste au fluage et à l'extrusion sous une charge par essieu élevée et constante, bien qu'il soit beaucoup moins élastique que le caoutchouc.
Pourquoi la résistance électrique est-elle spécifiée sur les patins de rail ?
Le coussin isole le rail de la traverse afin que les signaux du circuit de voie ne soient pas court-circuités ; les coussinets en caoutchouc sont généralement qualifiés à 10^6 ohms ou plus et le HDPE au-dessus de 10^10 ohms.
Quelle est la dureté typique d’un patin de rail en caoutchouc ?
Shore A 72-80 pour les patins en caoutchouc standard, avec une rigidité statique dans la bande de 90 à 130 kN/mm lorsqu'ils sont qualifiés selon les conditions techniques des patins de rail pour les traverses en béton.
Un tampon plus dur résiste-t-il toujours mieux à l’usure ?
Non. La résistance à l’usure et la dureté sont des propriétés différentes ; un patin trop dur transfère l'impact aux traverses et au ballast, provoquant des fissures et un tassement de la voie.
Que se passe-t-il si le matériau du patin est modifié sans repenser la fixation ?
La rigidité, la charge de pincement et l'isolation électrique se déplacent toutes avec le matériau. Le système de fixation doit donc être revérifié-(par exemple par rapport aux exigences de performance de la norme EN 13481) avant son remplacement.