When rail means service Longs rails soudés 11/10/2007 Ir. Jan Mys.

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1 When rail means service Longs rails soudés 11/10/2007 Ir. Jan Mys

2 AGENDA Théorie des Longs Rails Soudés ( LRS) Forces en jeu
Déplacement des zones d’ancrage Fonction des appareils de dilatation (AD) Déplacements internes Appareils de voie, ponts Réglage des contraintes Réglage des contraintes classique Elimination d’AD Interventions spéciales Appareils de voie Stabilité de la voie Résistance de la voie Sécurité contre le serpentage Points d’attention particuliers Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

3 Documents de référence
Cours “Les longs rails soudés” Avis 3-V de 1977 Avis 32-I de 1989 Avis 11-I de 1995 (appareils de voie) PTRV Fascicule 30.6 (Fascicule 52 en préparation) Fiche UIC 720-R Pose et entretien de la voie en longs rails soudés Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

4 1.1 Théorie des Longs Rails Soudés
Dilatation thermique: l’ = .l.T Variation de longueur par traction /compression ( loi de Hooke) =/E  l”=l.P/ES Dilatation thermique empêchée: l = 0 = l”- l l.P/ES = .l.T P = .E.S.T  = .E.T Température de référence? Contrainte ≠ f(profil de rail) Effort = f(profil de rail) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

5 1.1 Contraintes thermiques Valeurs
Tmin = tmin – 1°C = - 25°C (+/- 2°C ) Tmax = 1,25 tmax + 7 °C = 57 °C ( +/- 3 °C )  = 11,52 10exp -6 mm/mm . °C E = kg/mm² E = 0,25 kg/mm² . °C ES = 1,5 T/ rail 50E2 . °C ES = 1,8 T/ rail 60E1 . °C P = EST = 60 Tonnes pour rail 50E2 et T = 40 °C P = EST = 72 Tonnes pour rail 60E1 et T = 40 °C  = 0,25 T = 10 kg/mm² ( indépendant du profil de rail) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

6 1.2. Zone d’ancrage fixation Comment fixer les extrémités? traverses
fixations Résistance longitudinale des traverses/fixations T = 2500 à 7000 N/traverse 1 = 200 à 600 kg/m/rail Effet d’hystérésis Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

7 1.3. Répartition des efforts dans le sens longitudinal
AD – Rail – AD à T0 La température monte à T1 Au milieu du rail : P = .E.S.T Aux extrémités? Longueur? Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

8 1.4. Mouvement aux extrémités
(dx)/dx  (T  P/ES) = T  x/ES x  ∫(T  x/ES)dx de x à l Interprétation graphique? Valeurs? Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

9 1.5 Variations de température
Refroidissement à T0 Extrémités bloquées T1 T0 Extrémités libérées Déplacement aux extrémités? Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

10 1.5 Suite T2  T3 T3  Tmin T3  Tmax Que se passe-t-il si  varie?
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11 1.6 Déplacements dans les appareils de dilatation
Mouvement d’hystérésis continu Les déplacements maxi dépendent des positions initiales et de l’évolution des températures: T0< (Tmin+Tmax)/2 T0> (Tmin+Tmax)/2 Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

12 1.7 Déplacements dans la zone centrale
Des variations de contraintes peuvent également se produire en zone centrale: Variations de température ( zones d’ombre, tunnels, ..) Changement de profil de rail Appareils de voie Zones de freinage, rampes/pentes Lors du dressage de la voie Ceci peut occasionner de légers déplacements! Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

13 1.8 Appareils de voie Déséquilibre des efforts
Transfert des efforts vers le sol via les supports Déplacement des rails intercalaires Efforts plus élevés : 1,1 à 1,4 FN Déplacement dans cette zone ! Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

14 1.9 Ponts ( voir circ. 32-I/1992) Le mouvement du pont entraine les rails En cas de fixation directe  >>ballast Pics de contraintes élevés au droit des appuis Ponts de portée réduite: LRS continus : 20 m pour Pandrol/fixation directe. 50 m pose ballastée AD pour longueurs supérieures Fixations glissantes pour cas particuliers (SKL12b) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

15 1.10 Appareils de dilatation ( AD)
AD à baïonnettes AD à aiguilles Types normaux : permissif de 180 mm Versions spéciales pour ponts : (270 of 300 mm) Fixations glissantes Selles avec jeux Bon graissage nécessaire Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

16 1.11 Premières conclusions
Maîtrise de la température neutre  Réglage des contraintes TN = 20 à 30°C! Longueur d’ancrage fonction du degré de stabilisation  Réglage après stabilisation ! Hystérésis en zone d’extrémités, aussi après bris de rail  Homogénéiser ! Efforts de compression élevés en cas de T élevée  Ne pas bourrer par temps chaud ( T rail > 40°) ! Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

17 Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

18 2.1A Libération des contraintes
Libérer les contraintes = Attendre la bonne température! 20 < T < 30°C Scier le rail Enlever toutes les fixations Mettre sur rouleaux + marteler Souder Remettre les fixations Avantages Pas de contraintes Fonctionne en toute situation Inconvénients Uniquement de jour Par temps ensoleillé, la température peut monter rapidement Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

19 2.1B Réglage des contraintes en voie courante
La1 = .t.L + 2.b + s La2 = s Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

20 2.1B Réglage des contraintes en zone d’extrémité
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21 2.1B Réglage des contraintes : tronçons successifs
Grandes longueurs  Diviser en tronçons Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

22 2.1B Réglage des contraintes
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23 2.2. Réglage des contraintes dans les appareils de voie
La1 (mm) = .t.L (mm) + b (mm) + s (mm) + .t.l (mm)/2 La2 (mm)= s (mm) + .t.l (mm)/2 La3 = s Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

24 2.2. Réglage des contraintes dans les appareils de voie
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25 2.2 Appareils de voie ( suite)
Appareils courts isolés Appareils successifs Appareils longs Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

26 2.3 Bris de rail Bris de rail à T1 La température baisse à T2
Réparation provisoire à T2 avec un coupon de 6m Réparation définitive à T4! Réglage des contraintes complet sur 2x150 m ! Réparation à poids constant Détermination de la longueur du coupon de rail à placer! Remplacer par une longueur de rail identique Homogénéisation des contraintes Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

27 2.4 Remplacement d’un rail ( par ex JIC)
Marquer deux points de repère à une distance connue en dehors du rail à remplacer Scier le rail Poser le nouveau rail et souder d’un côté Tendre le rail au moyen du stressor de manière à ramener les marquages à leur position initiale Scier un élément de rail de longueur égale à la soudure (s = 22 à 25 mm) Exécution de la soudure HOMOGENEISATION des contraintes Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

28 2.5 Enlèvement d’un AD tekst Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

29 2.6 Conclusions Libération des contraintes si possible, réglage des contraintes si nécessaire. Avant les grandes chaleurs ! Toujours tenir compte des zones de respiration ! A faire à l’entretien et au renouvellement des composants. Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

30 Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

31 3.1 Charge sur la voie Efforts longitudinaux : freinage
Charges verticales: charges (dynamiques) des roues Efforts de compression Efforts latéraux: efforts de guidage Formule de Prud’homme Efforts de compression augmentent avec la T Défauts de dressage Charge dynamique: délestage local des traverses effort latéral énergie Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

32 3.2. Résistance de la voie au serpentage
Rigidité du châssis de voie: Type de fixationbevestiging Fixation directe sans selle Selle Angleur Attache Pandrol Résistance latérale du ballast Type de traverse Travelage Etat du ballast Profil de ballast Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

33 3.2. Résistance latérale de la voie
Etat du ballast Granulométrie et angularité Pollution Compactage Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

34 3.2. Résistance latérale de la voie ( suite)
Profil de ballast normal (VA) renforcé ( VP) abaissé ( LGV) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

35 3.2 Résistance latérale ( suite)
Type de traverse: Poids Butée latérale Frottement Travelage 60 cm 75 cm Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

36 3.2 Résistance latérale ( suite)
Influence du tracé: Voie en courbe Petits défauts de dressage constituent des amorces Défauts de nivellement (frottement réduit, tendance au soulèvement)  Voir PTRV annexe 14 Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

37 3.2 Zijdelingse weerstand (vervolg)
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38 3.3 Expérience d’un pays voisin
285 incidents rapportés en juillet 2006: Après analyse : 143 incidents considérés comme “serpentage”. 14 fautes importantes: Dans 2 cas ces défauts ont occasionné un déraillement De cijfers voor 2006 (op datum 26/09/06) zijn: 36 ongevallen met voertuigen 3 ongevallen met voetgangers Opmerking ( in geval van vraag ) : 15 zelfmoordingen in 2005 Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

39 3.3 Expérience d’un pays voisin
Arbre des causes + Manque de contrôle + Opérations non correctes + Tn N OK + Profil de ballast N OK et non stabilisé AD mal réglés Déjettement de voie Nombre de causes principales Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

40 3.3 Expérience d’un pays voisin Conclusions (1):
Quality of the job has failed: - ballast body under specifications; - alignement idem; - railtension to high. Lack of following up the ProRail rules and instructions: - Internal transfer of InfraProjects to Inframanagement; - Quality of the check (incl.survey and inspection) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

41 3.3 Expérience d’un pays voisin (2) Conclusion principale:
Unsatisfactory supervision by InfraProjects during the project; Trackmanagement did not get enough hold on the complete process. Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

42 3.4 Conclusions Maintenir la voie dans des bonnes conditions:
Etat des fixations Qualité et stabilité du ballast Profil de ballast correct Nivellement et dressage soigné Respecter les directives: Pas de LRS dans les courbes de petit rayon sur traverses en bois Lors de T élevée : déstabilisation du ballast interdite ( pas debourrage, pas de replacement de supports) ! Corectement régler les contraintes et à temps Inspection avant les grandes chaleurs SUIVI – TRACABILITE ( date et T neutre) Directiecomité Infrabel - 17 OKTOBER 2006

43 QUESTIONS ?