Généralités sur la Voie Ferrée

GÉNÉRALITÉS SUR LA VOIE FERRÉE

I.1 Les atouts du rail

• Faible degré de pollution.

• Dépense d’énergie primaire:

  • Nettement inférieure à celle de l’aviation et du transport routier.

  • Légèrement inférieure à celle de la voie d’eau.

• Aptitudes aux transports de masse (marchandises et voyageurs).

• Moyen de choix pour satisfaire le développement des transports et éviter la congestion routière.

I.2 Caractéristiques techniques

• Roulement acier sur acier:

  • Limite la résistance au roulement à une faible valeur.

  • Permet la remorque de charges élevées avec une puissance modérée.

  • La résistance des attelages limite actuellement le tonnage des trains et la déclivité.

• La faible résistance au roulement entraîne des distances de freinage croissant rapidement avec la vitesse.

• Transport guidé:

  • La marche du train ne dépend que d’un seul degré de liberté grâce au guidage précis des rails.

  • Grande aptitude du chemin de fer à l’automatisation, améliorant les performances et le prix de revient.

• Qualités du chemin de fer: rapidité, sécurité, régularité et débit.

I.3 Etude de tracé d’une infrastructure ferroviaire

• Le tracé de nouvelles lignes nécessite:

  • Des études technico-économiques.

  • Des études sur les caractéristiques générales du tracé (topographique et géologique).

  • La recherche du meilleur tracé en évitant les zones peuplées et les zones routières.

• Simultanément, on procède à des prospections géotechniques, hydrologiques et hydrauliques complètes, notamment:

  • Les levés sismiques et électriques pour reconnaître les diverses couches et leur dureté en vue des terrassements.

  • Les sondages à la tarière et prélèvements d’échantillons pour caler les levés sismiques et électriques.

  • L’étude de la pluviométrie et des écoulements des eaux, surtout si la ligne suit ou traverse une rivière.

  • Les débouchés des ouvrages sous voie et des ouvrages secondaires.

I.4 Constituants de la voie ferrée

• La voie est constituée d’un assemblage d’éléments d’élasticité variable qui transmettent à la plateforme la charge dynamique des roues.

• La voie classique comporte deux rails dont l’inclinaison et l’écartement sont maintenus par des traverses reposant sur une épaisseur variable de ballast, isolée de la plateforme par une sous-couche.

I.5 La Sous-Couche

• La sous-couche comprend (du haut vers le bas):

  • Une couche sous-ballast en grave (0/31,5 mm).

  • Une couche de fondation (dans le cas de mauvais sols).

  • Une couche anticontaminante en sable.

  • Une feuille géotextile.

• Rôle de la sous-couche:

  • Protéger la partie supérieure de la plateforme.

  • Mieux répartir les charges transmises d’une manière compatible avec la portance du sol.

I.6 La Plate-Forme

• La plate-forme est la partie supérieure de l’ouvrage en terre supportant les couches d’assise.

• Caractéristique essentielle: capacité de portance ; son élasticité est relativement grande.

• La qualité de la plate-forme dépend de:

  • La nature géotechnique du sol.

  • Les conditions hydrogéologiques et hydrologiques locales.

• On distingue quatre classes de qualité QSi de sols:

  • QS0: sols “ impropres ”, on substitue le matériau.

  • QS1: sols “ médiocres ” mais acceptables tels quels.

  • QS2: sols “ moyens ”.

  • QS3: “ bons ” sols.

II. Le Ballast

II. 1 Le ballast

• C’est l’élément qui résiste à la plupart des efforts exercés sur la voie.

• Granulat provenant du concassage de roches dures.

• Ces roches doivent résister à l’attrition, qui émousse les angles.

• Sa couche doit être compactée pour améliorer la stabilité.

• Voie ferrée traditionnelle: traverses en bois reposant sur un ballast fait de cailloux concassés à arêtes vives.

II.2 Rôle du ballast

• Sans ballast, les traverses s'enfonceraient dans le sol, compromettant le nivellement.

• La résistance du sol est inégale.

• Sur sol imperméable, les traverses baigneraient dans l'eau et le gel provoquerait des soulèvements.

• Le ballast répartit uniformément la pression des charges roulantes sur la plateforme.

• Le « bourrage » du ballast sous la traverse conserve le nivellement correct et freine les déplacements.

• Épaisseur minimum: 30 cm (ligne classique), 40 cm (LGV), dépendant de la charge des essieux.

• Pour une charge supplémentaire P', l'excédent de hauteur H' fournira le complément de surface S' nécessaire.

II.3 Qualités requises d’un bon Ballast

• Perméabilité.

• Élasticité.

• Solidité.

• Se prêter au bourrage.

• Ne pas être gélif.

• Ne pas se désagréger.

• Perméabilité:

  • Assurer un bon écoulement des eaux pour éviter la formation de boue et le gel.

  • Un ballast souillé a perdu sa perméabilité.

• Élasticité:

  • Dérive de la mobilité relative des éléments.

  • Les pierrailles doivent être de dimensions suffisantes et bien calibrées.

  • Conserver son élasticité et ne pas former une masse compacte.

• Solidité:

  • Résister aux chocs (broiement) et à l'action des outils de bourrage (émiettement).

  • Un ballast tendre ou poreux se désagrège rapidement.

• Densité élevée:

  • Un ballast lourd leste mieux la voie.

  • Angularité et rugosité: les éléments doivent s’assembler pour former un tout compact.

• Bonne granulométrie:

  • Pour une bonne stabilité et permettre le bourrage mécanique.

II.4 Les Essais sur le Ballast

• Lors de sa réception, le ballast est soumis à des essais:

  1. L'épreuve au choc.

  2. Détermination du poids spécifique après séchage (50°C).

  3. L'épreuve d'hygrométrie (augmentation du poids après trempage).

  4. L'épreuve de gélivité (gel et dégel répétés).

  5. L'examen d'abrasion (machine de Bauschinger ou de Deval).

  6. L'examen pétrographique (caractéristiques de la roche).

II.6 Choix du ballast

• Conditionné par:

  1. Les ressources locales.

  2. Le prix.

II.7 Dimensions des éléments

• Normalement au calibre 25 X 50 mm (longueur en diagonale).

• Au-delà de 60 mm, le bourrage devient difficile.

• Dimensions uniformes pour une perméabilité maximum.

• L'uniformité donne de la compacité et favorise une répartition régulière des pressions.

II.8 Coefficient de ballast

• Le ballast est caractérisé par le coefficient de ballast.

• Si p est la pression et y l'enfoncement élastique, alors $p = C \cdot y$ où C est le coefficient de ballast (formule de Winkler).

• Le coefficient de ballast correspond au nombre de kg par cm² nécessaire pour produire un enfoncement élastique de 1 cm.

III. Les Traverses

Rôle des traverses

• Maintenir les rails à l'écartement normal.

• Répartir la charge des rails sur le ballast.

• Conditions pour un fonctionnement convenable:

  1. Surface d'appui suffisante pour limiter la pression unitaire.

  2. Épaisseur donnant rigidité et élasticité.

• Il convient encore que:

  1. Longueur contribue à la stabilité.

  2. Forme s'oppose aux déplacements.

  3. Résistent aux agents atmosphériques.

  4. Se prêtent au « bourrage ».

  5. Permettent un système d'attaches solide mais pas trop rigide.

  6. Donnent éventuellement l'inclinaison de 1/20 aux rails.

• Les premières traverses étaient en bois, puis en acier et en béton armé (coût, performances, durée de vie).

On utilise principalement des traverses en

• Bois.

• Acier.

• Béton.

• Plastique (recyclé).

• La traverse actuelle est constituée de 2 blochets en béton armé relies par une entretoise en acier qui travaille normalement en traction.

• La masse et la rigidité du blochet assurent la stabilité.

• L’entraxe est de 0.6 ou 0.65 m.

III.1 Traverses en bois

• Généralement en chêne, ou en bois exotiques durs.

• Majorité des traverses utilisées dans le monde.

• Appréciées pour leur résistance, flexibilité et facilité de mise en œuvre, mais durée de vie réduite (20 à 30 ans).

• Dimensions (SNTF):

  • 2,6 m de long.

  • 25 cm de large.

  • 15 cm d'épaisseur.

  • 80 kg de poids environ.

• Entaillées pour l'appui des rails.

• La zone d'appui détermine l'écartement et l'inclinaison des rails (1/20e à la SNTF).

• Fixation des rails par tire-fonds et attaches élastiques, parfois avec semelles en caoutchouc (bruit).

• Pression statique sur le ballast (essieu de locomotive chargé de 24 tonnes):

  • Si l'on tient compte de ce que la traverse n'est bourrée que sur ± 45 cm de part et d'autre du rail, cette pression statique sur le ballast devient: $24 \text{ tonnes} / (2 \cdot 0.45 \text{ m} \cdot 0.28 \text{ m}) = 95.2 \text{ t/m}^2 = 9.5 \text{ kg/cm}^2$

  • Si le bourrage n'existe que sur 40 cm, cette pression monte à 5 kg/cm².

• Pression statique unitaire sur la plateforme (charge de 24 tonnes par essieu):

  • Largeur de l'appui AB = 0,88 m, longueur CD = 2 * (± 1,50 m) = ± 3 m, la surface de transmission à la plateforme sera de $0.88<em>1.5</em>2=2.64 \text{ m}^2$ soit une charge unitaire de : $24 \text{ tonnes} / 2.64 \text{ m}^2 = 90.9 \text{ t/m}^2 = 0.9 \text{ kg/cm}^2$ (Plateforme).

• Un terrain de qualité médiocre peut supporter 1 kg/cm², le sable 2 kg/cm², les terres de 3 à 4 kg/cm².

• Un ballast de 0,40 m d'épaisseur fournirait une surface d'appui de 1,08 m x 3,20 m = 3,4560 m², de sorte qu'avec une charge de 30 tonnes, la charge unitaire serait similaire.

Travelage (densité de traverses par km)

• Variable.

• En Algérie (SNTF/INFRAIL), généralement 1666 traverses/km.

  • 1. 519 traverses par km si la vitesse est égale ou supérieure à 120 km/h.

  • 1. 444 traverses par km si la vitesse comprise entre 90 et 120 km/h.

  • 1. 371 traverses par km si la vitesse inférieure à 90 km/h.

• Sur les autres réseaux européens, le travelage varie de 1.400 à 1.600.

• Le resserrement est limité par la nécessité d'introduire les outils de bourrage.

L’imprégnation des traverses en bois

• La pourriture est due à des champignons qui se nourrissent des tissus ligneux.

• Pour vivre, ces parasites demandent une température favorable, de l'air, de l'humidité et de la nourriture.

• Pour rendre les bois imputrescibles, il faut supprimer l'une de ces conditions (empoisonner la nourriture).

• On imprègne les traverses d'un produit chimique toxique pour les champignons (antiseptiques):

  • Créosote.

  • Solutions de chlorure de zinc ($ZnCl_2$).

  • Solutions de sulfate de cuivre ($CuSO_4$).

Frettage

• Prolonger la vie des traverses en bois.

• Cercler les têtes de traverses avec des feuillards métalliques pour éviter les fentes (périodes humides et sèches).

II.2 Les traverses métalliques

• Laminé en forme de U renversé, embouti à ses extrémités.

• S'enfoncent dans le ballast et s'opposent au déplacement transversal.

• Le rail est fixé avec des crapauds serrés par des écrous sur des boulons.

• Légère (80 kg), utilisée sur les voies à circulation de moyenne vitesse.

• Bien bourrée, constitue un bon ancrage contre le déplacement longitudinal.

Les Attaches

• Le point faible est la présence des trous (fissures).

• Non isolantes, nécessitent un soin particulier pour les systèmes de signalisation.

III.3 Traverses en Béton

• Durée de vie plus importante (50 ans).

• Généralisation en Algérie et en Europe à partir des années 70.

• Maîtrise technologique et prix de revient.

• Augmentation de l'utilisation.

• Assurent un bon ancrage de la voie dans le ballast (poids important).

• Lignes nouvelles à grande vitesse.

• Fixation des rails par attaches élastiques avec dispositifs isolants en caoutchouc.

Traverses bi-bloc

• Deux blocs de béton (blochets) reliés par une entretoise métallique.

• La traverse à blochets de 68 cm a pour dimensions:

  • longueur = 2 245 mm

  • largeur = 29 cm (à la base des blochets)

  • épaisseur = 17 ou 22 cm (dans l’axe de la table)

a) Traverses monobloc

• En béton précontraint, amincies au centre, armées de fils à haute résistance.

• Caractéristiques:

  • longueur = 2 50 cm

  • largeur = 29 cm

  • épaisseur = 17 ou 20 cm

• Poids au moins double (voire triple) de celui d'une traverse en bois (80 kg).

• Manutention plus difficile.

• Plus rigide, moins élastique que le bois.

• Économie de ballast.

• Peu sensible aux agents atmosphériques.

• L'économie de ballast provient de ce que la traverse en béton armé étant plus courte, le lit de ballast est moins large.

• Lourde, retarde le serpentage de la voie (dilatation des rails).

• Intéressante pour les Colonies (termites, coût des traverses métalliques).

• Résistance de l'attache et de sa liaison avec le béton.

IV. Le Rail

• Barre d’acier profilée.

• Deux files parallèles forment une voie ferrée.

• Reposent sur des traverses pour conserver un écartement constant.

• Servent de guide et de support.

• Conducteurs électriques (transmission de signaux, retour des courants).

• Le rail guide une roue ferroviaire qui comporte souvent un bandage et un boudin.

• Plusieurs profils, mais il ne reste que deux:

  • Le double champignon (rail symétrique).

  • Le rail Vignole (rail a patin).

• Éléments communs:

  • Le champignon (supporte les contacts des roues).

  • L’âme (partie médiane amincie).

  • Le patin (partie inférieure).

  • Les parties inclinées (serrage des éclisses).

Description

• Une flèche dirigée vers l’extrémité du rail correspondant à la tête du lingot. Exemple ← HAYANGE 75 VI UIC 54 Π

• Pour un rail en acier en acier de nuance 90 provenant des usines HAYANGE de profil UIC 54 fabriqué en juin 1975, élaboré dans un convertisseur avec soufflage à l’oxygène, la tête du lingot étant vers la gauche.

IV.1 Les Types de Rail

IV. 1.1 rail du type « Vignole »

• Le rail moderne.

• Section transversale:

  • Le patin (s’appuie sur la traverse).

  • Le champignon (chemin de roulement).

  • L’âme (relie le champignon au patin).

• Sur les lignes importantes, la masse linéique standard est de 60 kg/m.

• La forme du rail à patin est convenable pour supporter les contraintes produites par la flexion du rail sous l’action d’une charge, autrement dit cette forme donne un rail avec une inertie élevée.

• L’épaisseur de l’âme est déterminée de manière à résister aux efforts tranchants.

• La caractéristique essentielle est son poids au mètre linéaire.

• L’U.I.C a standardisée deux profils selon le tonnage du trafic:

  • 46 kg par mètre linéaire

  • 54 kg par mètre linéaire

  • 60 kg par mètre linéaire

IV.1.2 Rails à gorge (type « Broca »)

• Pour les voies encastrées dans des chaussées (tramway, installations industrielles).

IV.1.3 Rails à double champignon symétrique

• Conçu pour retourner le rail usé et doubler sa durée de vie.

• Défaut: le rail était déjà abimé (poinçonnements dû à l'écrasement au niveau des berceaux).

IV.1.4 Rails à double champignon asymétrique

• Abandonné.

• Un seul côté, de plus forte section, était utilisé pour le roulement.

• La simplification apportée par la fixation du rail type Vignole a amené à l'abandon de ce système.

VI.2. Les Efforts Exercés sur la Voie

• Les rails supportent et transmettent:

  1. Desefforts verticaux dus au poids des véhicules, transmis par les roues, et, qui déterminent la flexion du rail

  2. Des efforts transversaux dus aux mouvements de lacet (attelage), et à l'action de la force centrifuge et qui agissent sur le rail, soit vers l'intérieur, soit vers l'extérieur de la voie par l'intermédiaire du bandage ou du boudin des roues qui tendent à le renverser ou à le faire glisser latéralement , les forces d’origine thermique dues au blocage de la dilatation du rail (dans le cas des rails soudes)

  3. Des efforts longitudinaux résultant de l'adhérence des roues, soit au moment du démarrage d'un train, soit au moment de l'arrêt provoqué par le blocage des freins.

• Jeu de la voie et conicité de ces bandages

  • Ce jeu, mesuré d'après le déplacement total de l‘essieu, l'écartement de la voie étant supposé de 1.435m, doit être au maximum de 35 millimètres et au minimum de 15 millimètres.

• Si les bandages étaient cylindriques et les rails verticaux, les roues pourraient se déplacer transversalement dans la limite du jeu de la voie, sans que rien tende à les ramener dans leur position moyenne.

• La conicité est généralement de 1/20° (angle de 2° 51 ' 42 ").

• Pour que le bandage de la roue repose normalement sur le rail, il faut que lui-même soit incliné du même angle sur la verticale, à l'intérieur de la voie.

Usure des rails

• Le passage de 150.000 à 200.000 trains diminue de 1 millimètre la hauteur du champignon du rail.

• On peut atteindre une usure de 15 millimètres, ce qui assurerait à ces rails un passage de 2.500.000 à 3.000.000 de trains

Rupture du rail

• Plus fréquentes dans les premières années (défauts de fabrication).

• Nécessité d’imposer un délai de garantie de quelques années (ou 50.000 trains).

• La largeur d'une ligne à double voie (14 mètres environ) est de 40 % seulement plus grande que celle d'une ligne à simple voie (10 mètres environ) ; mais le nombre de trains que, normalement, l'on peut faire passer par 24 heures dans chaque sens sur une ligne à double voie est triple de celui que permet une ligne à simple voie (± 72 trains contre ± 24).

V. Éclisse

VI.1. Définition:

• Pièce métallique servant à raccorder deux rails consécutifs (boulons, « cés » de serrage).

VI.2. L’assemblage des joints

VI.5.2.1. Les joints ordinaires

• Les éclisses assemblent deux bouts de rails en prenant appui sous le champignon et sur la partie inclinée du patin et sont serrées par 4 ou 6 boulons.

• Elles sont de profil symétrique ou quasi-symétrique et comportent sur leur face extérieure deux nervures longitudinales empêchant la rotation des têtes de boulons.

• Certaines éclisses à 6 trous comportent une ondulation verticale et éventuellement des ondulations horizontales pour renforcer leur rigidité.

• Les rails U33, U39, U36 et U50 peuvent être assemblés avec des éclisses à 4 ou 6 trous, tandis que les profils U78, U80 et UIC60 ne peuvent qu’être assemblés par des éclisses à 6 trous.

• Il existe aussi des joints de raccords pour rails d’usures différentes, des joints de raccord pour rails de profils différents, des joints à grand permissif utilisé dans les dispositifs de dilatation en barres normales avec des boulons de 18 x 130 mm, des joints de raccord provisoire de soudure.

• Les éclisses portent sur leur face extérieure, en relief venues de laminage, les marques de l’usine d’origine, du millésime et du symbole unifié.

II.5.2.2. Les joints de raccord

a) Éclisses de raccord d’usure

• Pour raccorder 2 rails de même profil et d’usure différente de leur table de roulement.

• Fabriquées à partir du profil nominal et forgées pour obtenir un raccord d'usure de 2, 4 ou 6 mm de différence.

• Elles existent pour rails U33, U50 et U55.

• Deux éclisses composant un joint sont désignées en se plaçant face à lui, à l’extérieur de la voie et en notant les profils de gauche à droite.

• Les éclisses de raccord se commandent par paires.

• Les éclisses de raccord d’usure portent un poinçon indiquant la valeur de la différence d’usure, à l’extrémité recevant le rail le plus usé.

b) Éclisses de raccord de profils

• Pour raccorder 2 rails de profils différents.

• Elles existent pour les raccords suivants:

  • rails unifiés entre eux: U33, U50, U55, UIC 60

  • rails unifiés avec rails anciens: U33 avec S11, S12, S13, S40, U50 avec S12

  • rails anciens entre eux: par exemple S11 avec S12

• Les éclisses de raccord portent un poinçon indiquant vers chaque extrémité, le profil du rail correspondant.

• Il est possible d’obtenir, en plus du raccord de rails de profils différents, un raccord entre leurs usures relatives.

• La différence d’usure est désignée par: « plus usé de… » ou « moins usé de… ».

II.5.2.3. Raccord provisoire de soudure

• Pour consolider une soudure avariée ou rompue.

• Conçue à partir de deux morceaux d’éclisse (bourrelet existant dans l’âme du rail).

• Assemblé à l’aide de cés de serrage, car le rail n'est pas percé (joint provisoire).

VI. 7. Fixation des rails aux traverses

VI.7.1 Définition

• Plusieurs systèmes selon le type de traverses, le type de rail, le mode de pose (LRS ou barres normales), et l'histoire de chaque exploitant.

• C’est la partie qui transmet les charges entre le rail et les traverses.

• Plusieurs types et techniques d’attache, selon le type des traverses, sont utilisés toujours dans le but d’améliorer la fixation du rail sur les traverses et d’amortir la charge.

• L’attache la plus fréquente c’est l’attache élastique NABLA RNTN.

VI.7.2 Attaches rigides pour rails Vignole

• N'accompagnent pas le mouvement vertical du rail.

• Assurent un bon maintien transversal (pas longitudinal).

• Le rail peut « cheminer ».

VI.7.2.1. Rails fixés par crampons

a) Crampons

• Le tout premier mode de fixation qui fut utilisé à l'origine.

• Gros clou dont le profil est étudié de manière à:

  • éviter l'arrachement

  • maintenir le rail

• Ce type de fixation n'est pratiquement plus utilisé.

b) Tire-fonds

• Meilleure résistance à l’arrachement.

• Grosse vis serrée dans un trou percé dans le bois de la traverse.

• Différentes mesures:

  • 115mm pour traverse bois sans scelle

  • 135mm pour traverse bois avec scelle ou pour les traverses béton

  • 215mm pour les traverses bois (dit platelage) des passages à niveaux.

VI.7.3. Attaches élastiques pour rails Vignole

• Assurent le maintien du rail même lorsqu'il s'affaisse.

• S'opposent au cheminement longitudinal (pose de LRS).

• Une pièce métallique élastique (ressort) fixée à la traverse et appuyant sur le patin du rail.

• Lors du passage des circulations, le ressort accompagne le mouvement du rail tout en assurant constamment son action de maintien.

• Semelles en caoutchouc (amortissement, cheminement).

• Cales en plastique (maintien latéral).

VI.7.4. Attaches vissées

• Fixées aux traverses par (utilisation d'une tirefonneuse à essence ou diesel):

  • des tirefonds sur les traverses en bois en pose directe

  • des boulons-tirefonds sur certains types de traverses en béton

  • des systèmes plus ou moins complexes de boulons pour les traverses métalliques, certains types de traverses en béton et la pose indirecte sur traverses en bois

• La pose indirecte consiste à fixer le rail à une platine métallique elle même fixée à la traverse par des tire-fonds.

• L'avantage de cette méthode est de ne pas user la traverse lors des démontages et remontages de l'attache pour les travaux d'entretien du rail.

VI.7.5. Attache indirecte à ressort à spires

• Couple de serrage précis (clé dynamométrique).

• Vérification régulière du serrage.

VI.7.6. Ressort à spires

• Attache indirecte (traverses en bois).

• Pièce métallique maintenue sous pression par un ressort à spires boulonné.

VI.7.7. Ressort à lame

• Pièce métallique plus ou moins plane fixée à la traverse.

• Attaches type « RN » et « Nabla ».

VI.7.8. Ressort à « boudin »

• Pièce métallique en acier rond façonnée en forme de « M ».

• Développée par Vossloh.

VI.7.9. Attaches clipsées

• Ressort emboité à force dans une selle fixée à la traverse.

• Utilisation d'une clipseuse (143kg).

VI. 7.10 Attaches pour rails à simple ou double champignon

• Pas de patin (pas de pose directe).

• Reposent indirectement sur des coussinets fixés aux traverses par des tire-fonds.

• Un « coin » en bois ou en métal assure le maintien et l'absorption des vibrations.

VII. Ecartement des rails

VII.8.1. définitions

• Distance séparant le flanc interne des deux files de rails.

• Écartement standard: 1 435 mm (voie « normale », 60 % des lignes).

• Voie large: écartement supérieur.

• Voie étroite: écartement inférieur (voie métrique: 1 m).

• Certaines voies ont trois ou quatre files de rails (matériel d'écartements différents).

• Les points de changement d'écartement créent des ruptures de charge.

II.8.2. Les différents écartements utilisés

• Plus d'une trentaine (305 mm à 9 m).

II.8.2.2. Voie normale

• Écartement standard UIC de 1 435 mm.

II.8.2.4. Voie étroite

a) 1 055 mm

• Algérie

VIII. Aiguillage

VIII.1. Définition

• Appareil de voie servant à faire changer de voie un train.

• Le fait d'aiguiller un train, c'est-à-dire lui attribuer une direction.

X.2. Composition

• Partie mobile (les lames d'aiguilles).

• Partie fixe (contre-aiguille).

• Le cœur (point où les voies se croisent).

• Pour une aiguille simple (voie simple): deux lames et un cœur.

• Voie à double écartement imbriqué: huit lames et quatre cœurs.

• Aiguillage triple: quatre lames et trois cœurs.

X.3. Manœuvre

• Manuellement à pied d'œuvre.

• À distance manuellement depuis un poste d'aiguillage.

• Hydrauliquement (système historique).

• Électriquement (le plus souvent).

VIII.4. Contrôleurs

• Informent sur la direction effective de l'aiguillage.

• Empêchent l'ouverture du signal de protection en cas de problème (défaut de contrôle).

VIII.5. Chauffage

• Système de réchauffage au gaz ou électrique (givre ou neige).

IX. Heurtoir

IX.1 Définition

• Dispositif à l'extrémité d'une voie en cul-de-sac pour arrêter les véhicules en dérive.

IX.2. Caractéristiques

• Absorber l'énergie cinétique (tampons).

• Pièces métalliques assemblées en X (se replient).

• Construction de qualité variable (chevalets, béton).

• Vérins hydrauliques (éviter la détérioration).

• Signalisation (prévenir les conducteurs).

PASSAGES A NIVEAU

I. Introduction

• Définition: Un passage à niveau (PN) est un croisement à niveau d'une voie ferrée avec une voie routière ou piétonnière.

• Définition: Un passage à niveau (PN) est un croisement à niveau d'une voie ferrée avec une voie routière ou piétonnière.

  • Statistiques en Algérie:

    • 1825 passages à niveau.

    • 245 gardés.

    • Réseau de 4200 km.

    • Proportion: 1 PN tous les 2.3 km.

  • Comparaison avec d'autres pays:

    • Maroc: 1 PN pour 4 km.

    • Belgique: 1 PN pour 1.9 km.

    • Espagne: 1 PN pour 1.3 km.

    • France: 1 PN pour 1.7 km.

  • Priorité: Les convois ferroviaires ont toujours la priorité sur les usagers de la route.

    • Justification: L'inertie d'un train nécessite plusieurs centaines de mètres pour s'arrêter.

  • Risque principal: Principalement du côté de l'usager de la route en raison du rapport de masses.

  • Causes d'accidents: Non-respect du code de la route.

    • Vitesse excessive.

    • Perte de contrôle.

    • Passage en chicane (barrières baissées).

    • Non-respect du panneau STOP.

II. Réglementation générale des P.N

• Base légale: Arrêté ministériel du 10 juin 2000.

• Domaines couverts par la réglementation:

  • Création de passage à niveau.

  • Suppression de passage à niveau.

  • Classement des passages à niveau.

  • Signalisation des passages à niveau.

• Catégories de P.N (Article 3):

  • Première catégorie: Passages publics pour voitures, avec barrières ou demi-barrières.

  • Deuxième catégorie: Passages publics pour voitures, sans barrières ni demi-barrières.

  • Troisième catégorie: Passages publics pour piétons.

  • Quatrième catégorie: Passages privés pour voitures ou piétons.

II.1 Création de passage à niveau

• Critères de création:

  • Bonne visibilité ferroviaire et routière.

  • Vitesse de ligne inférieure à 120 km/h.

  • En dehors des zones de courbes et raccordements paraboliques.

  • En dehors des entrées et sorties des tunnels et ponts.

  • En dehors des tranchées et remblais.

  • En dehors des zones de changement de déclivité.

  • En dehors des zones d'appareils de voie, des quais, des gares et haltes.

• Passages de quatrième catégorie (privés):

  • Examen attentif obligatoire.

  • En principe, équipés de barrières ou portillons fermés à clé.

  • Manœuvre par le concessionnaire, sous sa responsabilité.

  • Possibilité d'exiger un gardiennage à ses frais si la circulation le justifie, sous sa responsabilité.

  • Visibilité minimale à respecter (A. AIB 1):

    • P.N privé pour piétons: 8 secondes à la clôture ou 2 mètres du rail.

    • P.N privé pour voiture: 20 secondes à 5 mètres du rail.

    • Calcul basé sur la vitesse maximale des trains.

  • Avis favorable exceptionnel seulement.

  • Nécessité d'un projet de convention et d'un projet d'arrêté ministériel.

  • Régularisation après signature de l'arrêté.

II.2 Procédure de suppression des passages à niveau

• Décision: Prononcée par le ministre chargé du transport (art 6 de l'arrêté du 10 juin 2000).

• Cas de suppression:

  • Non-respect des conditions initiales de création.

  • Modifications du schéma de circulation par aménagements routiers.

  • Création de passages dénivelés (inférieurs ou supérieurs).

  • Rectifications importantes du tracé de la voie.

  • Passages à niveau trop proches l'un de l'autre.

  • Demande de l'état, d'une collectivité locale ou d'une personne physique ou morale.

II.3 Angle de traversée

• Définition: Angle formé par l'axe de la voie ferrée et celui de la voie routière.

• Idéal: 90°.

• Minimum: 45°.

II.4 Rails et contre-rail – chaussée – profils

• II.4.1 Rail:

  • Pose sans saillie ni dépression par rapport à la chaussée.

  • Objectif: Ne pas gêner la circulation des voitures.

• II.4.2 Contre-rails:

  • Fonction: Guider les bandages des roues ferroviaires.

  • Les boudins des roues doivent s'inscrire librement dans l'ornière entre le rail et le contre-rail.

  • Entretien: Ornière nettoyée par les gardes (PN non gardés) pour éviter l'encombrement.

  • Extrémités des contre-rails: Débordent la chaussée, quel que soit l'angle de croisement.

• II.4.3 Chaussée:

  • Majorité: Bitumée.

  • Autres types: Non revêtue, plancher en traverses ou longrines.

  • Elargissement/rectification: A la charge des services routiers.

  • Entretien: Incombe à la SNTF dans la limite de ses emprises.

  • Interception complète de la chaussée (travaux):

    • Route nationale: Arrêté de wilaya.

    • Chemin de wilaya: Accord de la DTP.

    • Autres cas: Accord écrit du maire.

II.5 Aménagement des abords

• II.5.1 Écoulement des eaux:

  • PN: Points singuliers d'écoulement.

  • Continuité des fossés: assurée par des buses ou dalots traversant la route.

  • Entretien: Collecteurs curés périodiquement.

• II.5.2 Visibilité:

  • Facteur de sécurité essentiel.

  • SNTF (PN non gardés): Maintien des conditions minimales obligatoires, et amélioration si possible.

  • Vérification fréquente des visibilités.

  • Rétablissement si nécessaire (pousse de végétation, surtout au printemps).

  • Désherbants chimiques stérilisants recommandés (effets durables).

II.6 Numérotation des PN

• Pas de règle unifiée.

• Sens du kilométrage de la ligne.

• Série continue commençant par le numéro 1 à l'origine de la ligne.

• Numéros manquants possibles (suppressions).

III. Critères de sécurité

III.1. Définition du moment de circulation

• Formule: $Mc = Nt * Nv$

  • Où:

    • $Mc$ = moment de circulation.

    • $Nt$ = nombre moyen des circulations ferroviaires régulières + 1/4 du nombre moyen des circulations facultatives.

    • $Nv$ = nombre moyen de véhicules de plus de 50 cm3.

3.2. Distance de visibilité:

• a) Passages à niveau normalement fréquentés:

  • Formule: Distance en mètres (Voir A. AIB 3 pour la formule complète en fonction de $Vt$ et $n$).

    • $Vt$ = vitesse du train le plus rapide.

    • $n$ = nombre de voies traversées.

  • Objectif: Permettre à un usager à 5m du rail de voir le train le plus rapide.

• b) Passages à niveau fréquentés par des convois longs (+ de 14 ml):

  • Calcul de la distance $D2$ (Voir Figure 1 sur A. AIB 3).

  • $Vt$ = vitesse du train le plus rapide.

  • $n$ = nombre de voies traversées.

• Maximum: Les distances $D1$ et $D2$ ne doivent pas dépasser 1600 mètres.

• Formule générale (observateur sur la route à distance D du rail): (Voir A. AIB 4 pour la formule complète).

  • $Vr$ = vitesse admissible sur le tronçon de route.

• Longueur de parcours $L$ (usager voit le train):

  • Vr <= 30 km/h: (Voir A. AIB 4 pour la formule complète en fonction de $Vt$, $Vr$ et $n$).

    • $Vt$ = vitesse du train le plus rapide

    • $Vr$ = vitesse pratique de la route

    • $n$ = nombre de voies franchies

  • Vr > 30 km/h: (Voir A. AIB 4 pour la formule complète).

• Limitation de vitesse: Si la distance de visibilité n'est pas réalisée et le nombre de véhicules >= 100 (sur 24h), la vitesse doit être limitée à 30 km/h.

• Figure 2: Distance de visibilité en fonction des vitesses (usagers et train).

• Mesures supplémentaires si les distances $D1$, $D2$ ne sont pas réalisées:

  • Signalisation appropriée.

  • Fermeture de barrière automatique.

• Équipements spécifiques (lignes électrifiées):

  • Portique de protection de fils de caténaire.

  • Panneau "Danger Haute Tension" (symbole d'électrocution).

  • Panneau de limitation de hauteur des chargements.

• Signalisation routière: Conforme aux règles de la circulation routière.

IV. Circulation des trains et relation avec les P.N

IV.1 Mode d’exploitation des lignes

• Origine du chemin de fer: Barrières constamment fermées, ouvertes à la demande par un garde après vérification.

• Augmentation du trafic routier: Barrières ouvertes entre les passages de trains.

• Horaire de passage des trains communiqué au garde.

• Train non prévu signalé par drapeau ou feu du train précédent (lignes à signalement obligatoire).

• Évolution: Lignes ne comportant pas l'obligation de signalement (appareils avertisseurs).

• Appellations actuelles (circulation des trains et service des P.N):

IV.2 Lignes dites « équipées »

• Gares: Aucune information à donner aux gardes des P.N (mise en marche des trains).

• Conditions techniques minimales:

  • Tous les P.N à barrières normalement ouvertes dont la visibilité est inférieure à 20 secondes doivent:

    • Dispositifs avertisseurs d'annonce automatique, ou

    • Dispositifs avertisseurs manuels actionnés d'un poste occupé en permanence, ou

    • Protection par des signaux normalement fermés et ouverts à l'annonce des trains après fermeture des barrières.

IV.3 Lignes dites « non équipées »

• Gardes de P.N: Avisés de la mise en marche des trains non réguliers selon leur livre de service.

IV.4 Information données aux gardes.

• IV.4.1 Documents horaires:

  • Lignes équipées: Aucun document-horaire (sauf exceptions).

    • Avis trains pour trains particuliers (personnalités, etc.) avec mesures à prendre.

  • Lignes non équipées: Tous les documents horaires et Avis-trains.

• IV.4.2 Liaison téléphonique:

  • Certains P.N reliés téléphoniquement à une gare ou un poste pour:

    • Le garde: Se renseigner sur les circulations ou fournir des informations.

    • La gare: Transmettre des renseignements (circulation, manœuvres, etc.).