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Rail

Introduction

Rails. De gauche à droite, type UIC 60, type Vignole, type Broca ou à gorge, type double champignon symétrique, et asymétrique
Rails type « Vignole »
Rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses...) type « Double champignon », sur une voie ancienne peu utilisée
Rails type « Broca » (en ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les habitations doivent être à...), sur une ligne de tramway)

Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de...) profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses pour conserver un écartement constant.

Les rails servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à la fois de guide et de support de roulement ( En mécanique, le roulement, et plus précisément le roulement sans glissement, est le mouvement d'un corps qui reste en contact avec une surface...) pour les véhicules. Étant conducteurs électriques, ils peuvent aussi être utilisés pour la transmission de signaux (circuits de voie) et pour le retour des courants de traction et des auxiliaires du train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons...) (ligne train pour le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) et la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussières, etc.) d’un local pour des raisons de confort (bureaux,...) sur les rames tractées).

Un système de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par...) fondé sur l’utilisation d’un seul rail est un monorail (Un monorail est un système de transport guidé comportant un seul rail. Les véhicules peuvent se déplacer à cheval sur le rail ou suspendus dessous, en utilisant...). Un (voire deux) rail(s) peut(peuvent) servir aussi à l’alimentation électrique (alimentation par troisième rail ou par troisième et quatrième rails).

Histoire

A Milan (Milan (en italien Milano, du latin Mediolanum, en lombard Milàn) se situe dans le nord de l'Italie. Capitale de la région de Lombardie, au centre de la plaine du Pô, la...) ou dans les docks de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans par les...), l'utilisation de bandes de roulements, composées de deux files parallèles de dalles en pierres ou de madriers de bois, a été une alternative au pavage (Un pavage (ou dallage) est une partition d'un espace (généralement un espace euclidien comme le plan ou l'espace tridimensionnel) par un ensemble fini d'éléments appelé tuiles (plus précisément, ce...) complet des chaussées pour diminuer la résistance au roulement des chariots. Au départ les bandes étaient suffisamment larges pour qu'on puisse y maintenir manuellement les véhicules. Pour pouvoir utiliser des bandes plus fines, d'abord des solives en bois puis des rails en acier, il a fallu trouver un moyen de guidage du chariot (Un chariot est un plateau équipé de quatre roues, et sert au transport de charges. Par extension on inclut également ceux à trois ou cinq roues, parlant alors de chariots à...) sur ces rails. Au début du chemin de fer (Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et de marchandises. Il se compose d'une infrastructure spécialisée, de matériel roulant et de procédures d'exploitation...), le système actuel à rail saillant (edge-rails) a été en concurrence avec une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) de voie à ornières ou rail plat (tramroad ou plateway). Dans ce dernier système, le guide latéral qui permet de s'assurer que la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) reste en position sur le rail n'est pas situé sur la jante mais sur le côté du rail. Le rail plat, plus près du sol et donc plus stable, était moins onéreux à poser et on espérait pouvoir y faire circuler les chariots routiers. Il a été notamment utilisé dans les mines du pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la...) de Galles, mais l'usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) a montré qu'il était beaucoup plus sujet à l'encrassement par les dépôts de boue (En sédimentologie, la boue est un mélange d'eau et de particules sédimentaires fines de limons et d'argiles.) et son usage a été abandonné.

Pose

Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...)

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La pose des rails se fait normalement avec des joints de dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation...), les rails, de 18 ou 36 m de long, coulissant librement dans les éclisses (pièces qui assurent la jonction (La Jonction est un quartier de la ville de Genève (Suisse), son nom familier est "la Jonquille") de deux rails successifs). Dans ce cas la continuité électrique doit être assurée. De plus en plus se développe la technique dite des « barres longues » ou LRS (longs rails soudés), dans laquelle les coupons de rail de 80 m sont soudés en atelier en longueurs de 320 à 400 mètres. Ces barres sont posées sur de très grandes longueurs, sans limite réelle, les soudures nécessaires étant réalisées sur place. La dilatation est contrainte par le frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.) des traverses sur le ballast ( Le ballast est le lit de gravier qui supporte une voie de chemin de fer. Les ballasts sont des réservoirs sur les bateaux permettant de changer l'immersion...). Cela suppose réunies certaines conditions de stabilité de la plate-forme et de rayon de courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet...) minimum. À l’extrémité des LRS sont installés des appareils de dilatation, ainsi qu'au droit de certains ouvrages d’art.

Le ballast est constitué de roches dures concassées (généralement, il s’agit de roches éruptives : granite, rhyolite, quartzite...) qui doivent résister à l’attrition, qui émousse les angles. L’épaisseur du ballast est fonction de la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) et de l’intensité du trafic, 30 cm sur ligne classique, 40 cm sur LGV.

Une voie ferrée traditionnelle est fixée sur des traverses en bois reposant sur un ballast fait de cailloux concassés à arêtes vives. La fixation se fait grâce à des tire-fonds ou des attaches élastiques.

Les traverses assurent la transmission de la charge au ballast, et le maintien de l’écartement et de l’inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un autre. Il décrit l'angle entre le plan de l'orbite et le plan de référence...) des rails. Le travelage, c’est-à-dire le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de traverses au kilomètre est variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un...), généralement de 1666 traverses/km à la SNCF (La Société nationale des chemins de fer français (SNCF) est l'une des principales entreprises publiques françaises. Elle exerce une double activité :). Les traverses peuvent être :

  • en bois (généralement du chêne, mais on utilise aussi des bois exotiques durs, tels l'azobé, de durée de vie (La vie est le nom donné :) réduite (20 à 30 ans) mais faciles à mettre en œuvre) ;
  • en acier (plus bruyantes, ne sont plus utilisées en France en pose neuve) ;
  • en béton, de durée de vie importante (50 ans), il en existe de deux types : bibloc, reliées par une barre métallique, monobloc en béton précontraint. Les traverses en béton sont appelées des blochets.

Durant leur phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de préparation, les traverses en bois sont imbibées de créosote lors d'un passage en étuve. La créosote est un assemblage d'hydrocarbures utilisé dans la protection du bois.

La voie ferrée peut aussi être posée sans ballast, directement sur un lit de béton. C’est le cas du tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par...) de Marseille sur la LGV Méditerranée, ainsi qu’en Allemagne de la ligne ICE entre Francfort et Cologne. Ce procédé réduit l’entretien mais coûte plus cher et ne permet pas de corriger facilement les défauts de géométrie.

Les croisements et changements de voies se font en général par des appareils de voie qui comprennent des aiguillages, des traversées (croisement de deux voies sans aiguilles mobiles) et des traversées jonctions simples ou doubles, autorisant le croisement de deux voies et l’aiguillage (Dans le monde des chemins de fer, pour faire passer un train d'une voie vers une autre, on utilise des aiguilles.) vers une ou deux directions. À l’époque de la vapeur () il y eut des ponts tournants, valables surtout pour des véhicules de faible empattement.

Outre ses fonctions de roulement et de guidage, le rail a souvent une fonction de sécurité : il sert de circuit aux courants de signalisation, ce qui permet de mettre au rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) automatiquement un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières....) lorsqu’un véhicule court-circuite les deux rails. De plus, le rail constitue le circuit de retour du courant électrique de traction vers la sous-station d'alimentation.

Amérique du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.)

En Amérique du Nord, les crampons sont préférés aux tire-fonds, mais on peut trouver des attaches élastiques dans les endroits fortement sollicités, comme dans les aiguillages et les courbes prononcées.

QC-CN 20090716-143522 DetailsRails Legende.png

Ci-dessus, on a un exemple des deux types de fixations dans un aiguillage; le rail du haut est la voie déviée, et est donc soumis à un effort supplémentaire, d’où les fixations élastiques (« Pandrol » dans le cas présent).

Les anticheminants servent à empêcher le déplacement longitudinal des rails dùs à l’expansion thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...) des LRS, ou des efforts de traction ou de freinage du matériel roulant. On les trouvera surtout à proximité des joints de dilatation.

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