Bulletin PLM n°8 de mars 1930: L’entretien des voies ferrées

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Titre

L’entretien des voies ferrées, par M. Ruffieux, Ingénieur en Chef attaché au Service Central de la Voie.

Planche et figures de l’article

Article

La voie se compose de deux files de rails, reliées ensemble par des traverses, qui maintiennent leur écartement invariable et transmettent au ballast, qui la répartit sur le sol, la charge des trains.


Les efforts qui agissent sur la voie tendent à la déformer et à en détruire les éléments.


Les efforts verticaux, dus au poids des machines et des véhicules, font fléchir les rails et tendent à désagréger le ballast et à défoncer la plateforme.


Les efforts transversaux résultent des mouvements de lacet produits par le va-et-vient des bielles des machines, du jeu qui existe entre les rails et les bandages des roues, des chocs de ces bandages contre les champignons des rails, des effets des forces centrifuges ou centripètes dans les courbes. Ils tendent à détruire l’assemblage des rails sur les traverses, à altérer la largeur de la voie et à la déplacer transversalement.


Enfin, les efforts longitudinaux résultent de l’adhérence des roues sur les rails, adhérence qui détermine, soit l’effort que la machine exerce sur la voie pour se mouvoir et remorquer le train, soit lorsque les freins agissent, l’effort retardataire qu’ils produisent. Ils ont pour effet de pousser la voie longitudinalement, en général dans le sens de la marche des trains, en faisant glisser les rails sur les traverses, ou en entraînant les traverses avec les rails.


C’est contre ces efforts que doit lutter l’entretien des voies. Au début des chemins de fer, où les trains étaient légers et peu nombreux et la vitesse faible, l’entretien était relativement simple. Mais l’accroissement de la circulation, l’accélération des vitesses, l’augmentation du poids par essieu ont rendu ce travail de plus en plus compliqué. L’appropriation des voies à l’accroissement des vitesses et des charges ne peut se faire aussi vite que cette dernière progression, en raison, d’une part, du grand nombre de ralentissements qu’entraînerait la mesure et qui seraient incompatibles avec la circulation des trains, d’autre part, de l’impossibilité de trouver à la fois les ressources nécessaires en matériel et en main-d’oeuvre.


C’est ainsi, par exemple, que les trains rapides étaient, il y a moins de vingt ans, remorqués sur le PLM par des locomotives de la série 230, pesant à l’époque 16 tonnes par essieu, pour lesquelles était suffisante une voie armée en rails de 39 kg le mètre courant, avec 1 333 traverses par kilomètre.


Aujourd’hui, ces trains sont tirés par des Pacific ou des Mountain des types 231 ou 241, qui exigent, aux grandes vitesses, des rails de près de 50 kg, constituant actuellement l’armature de nos grandes lignes, pour lesquelles nous avons couramment 1 722 traverses par kilomètre.


De même, pour que l’augmentation des charges ne déforme pas les plateformes, il faut les répartir sur une plus grande surface et, pour cela, augmenter l’épaisseur du ballast; mais il faut aussi en améliorer la qualité.


Si j’on considère que notre Réseau compte environ 15 000 kilomètres de voies principales, dont 2 500 pour notre seule grande ligne, on se rend compte que tout cela ne puisse se faire que progressivement et que, par suite, l’entretien des voies devienne de plus en plus difficile.


Il est peu de voies ferrées de grand développement qui assument une charge aussi considérable que notre grande ligne. La section Paris Dijon a donné passage, en 1928, à près de 6 milliards et demi de tonnes kilométriques de véhicules, c’est-à-dire que chaque point de la voie a subi en moyenne le passage de 23 000 tonnes par 24 heures. A raison de 10 tonnes en moyenne par essieu de voiture ou de wagon, chaque joint de rail, chaque élément de la voie a reçu 2 300 fois par jour, sans compter les machines, le choc de charges de 5 000 kg à des vitesses dont beaucoup dépassent 30 mètres par seconde.


Dans de telles conditions, la moindre imperfection s’aggrave rapidement. Aussi, nos méthodes d’entretien comportent-elles une surveillance journalière de la voie exercée chaque jour par un cantonnier de ronde qui examine son canton d’un bout à l’autre, et un contrôle périodique assuré par les agents dirigeants.


  • Indépendamment de cette surveillance, l’entretien de la voie comprend trois groupes principaux d’opérations :
    • Les renouvellements en grand de la voie ou du ballast, opérations qui s’imposent, soit par suite de l’usure des éléments constitutifs de la voie, soit pour substituer à des types de rails et de ballast, devenus insuffisants, des types mieux adaptés aux circulations nouvelles,
    • Les révisions méthodiques, qui consistent à suivre d’un bout à l’autre, sans en rien omettre, une certaine longueur de voie appelée canton et à la remettre en bon état,
    • Les réparations isolées sur les points où la surveillance exercée par les agents a décelé un défaut dont la correction s’impose sans délai.


Les opérations de renouvellements s’exécutent à la faveur de ralentissements imposés aux trains. Elles exigent un personnel nombreux et sont habituellement confiées à des entreprises, sous la surveillance des agents de la Voie.


Les deux autres sortes d’opérations sont exécutées par les brigades d’entretien, dont chacune est chargée d’un canton.


Chaque année, on procède à la révision générale d’une fraction de chaque canton. On en remplace les matériaux fatigués et on la remet en parfait état.


Le surplus du canton fait l’objet d’une révision continue, moins approfondie, mais cependant très attentive. En procédant par roulement, on a finalement procédé, sur toute la longueur du canton, à la révision générale des voies, au bout d’une période, dite cycle de révision, variable avec la fatigue de la ligne.


Mais cela ne suffit pas. La voie ne subit pas, en chaque point, des efforts identiques, il est des zones où les trains marchent normalement à très grande vitesse, d’autres où la plateforme est peu résistante, il est des parties en courbe, des entrées de gare où les trains freinent, enfin des parties dont le matériel, relativement ancien, nécessite plus de soins. Là, et dans toute la mesure indispensable à un bon roulement. On fait, en plus de la révision annuelle, des révisions spéciales pour corriger les défauts produits par la fatigue particulière à laquelle est soumise la voie.


Nous indiquerons sommairement les opérations les plus courantes que l’on fait dans ces révisions et nous aurons en même temps une idée de la révision méthodique, qui est la somme des opérations élémentaires au moyen desquelles les voies sont calées, bourrées, dressées en plan et réglées suivant les profils longitudinaux et transversaux appropries à leur situation.


Criblage du ballast

Afin de résister aux pressions des trains et de les transmettre à la plateforme, le ballast doit être perméable et propre, c’est-à-dire exempt de terres, poussières et détritus qui retiennent l’humidité, et, n’offrant pas de résistance, déterminent des affaissements.


Pour les opérations de l’entretien, on doit provisoirement retirer une partie du ballast dans lequel sont noyées les traverses (dégarnissage). On ne remet en place que la partie saine du ballast, épurée par criblage à la fourche ou à la claie (figure 1).


Tirage à jeux

Les rails cheminent longitudinalement, entraînés par les trains, malgré les entraves qu’on apporte à leur déplacement. Périodiquement il faut régler les jeux de dilatation qui les séparent.


Pour cela, on desserre légèrement les tirefonds, on démonte les boulons et les éclisses qui assemblent les rails entre eux et on les tire, soit à la main, soit avec des appareils spéciaux (figure 2) pour les ramener à la distance voulue les uns des autres, distance déterminée par la température au moment de l’opération.


L’équipe serre alors les tirefonds, remonte l’assemblage et poursuit son opération jusqu’au point où on retrouve des intervalles normaux entre les rails.

Calage des voies

Deux points d’une file de rails ayant été mis à hauteur convenable au moyen de repères, le réglage de la voie en hauteur entre ces deux points est effectué en se servant d’un jeu de nivelettes (figure 3), pour déterminer le profil auquel les rails doivent être relevés entre les deux points repères. L’ensemble de la voie, rails et traverses, est soulevé au cric (figure 4) et provisoirement calé avec du ballast (figure 5).

Bourrage des traverses

Ce calage, fait avec quelques cailloux isolés, manquerait d’assiette. On introduit alors, sous les traverses, du ballast que l’on bourre énergiquement sur 30 à 40 centimètres de part et d’autre du rail, de façon à avoir pour chaque rail une assise compacte et uniforme.

Dressage en plan

Pour ramener à leur emplacement normal les voies déplacées transversalement, on se sert de pinces à riper, que l’on fixe dans le sol de la plateforme pour prendre un appui et dont on se sert comme levier pour pousser la voie.


Si la voie est dans une courbe, on commence, si ce n’est déjà fait, par établir sur le terrain, au moyen de piquets, son tracé régulier; puis on ripe la voie pour l’amener à distance constante de ces repères (figure 6). Il faut encore la régulariser entre repères, ce qui se fait en retouchant la voie avec les pinces à riper jusqu’à réalisation d’un tracé à courbure constante. Ce dernier dressage se fait d’abord à l’œil, puis le tracé est vérifié géométriquement par le chef du canton.

Mise au devers

Si le tracé de la voie est droit, les rails doivent être au même niveau et on les règle avec un niveau à bulle d’air. Si la voie est en courbe, elle doit être déversée du côté du centre. La valeur du dévers est proportionnée à la courbure. On se sert, pour régler le dévers, de règles spéciales et d’un niveau a bulle d’air (figure 7).


Nous ne parlerons que pour mémoire de la vérification de l’inclinaison des rails, qui ne sont pas verticaux, mais inclinés au vingtième vers l’intérieur de la voie, du réentaillage et du reperçage des traverses, de la correction de l’écartement de la voie, de la surveillance spéciale des rails dans les souterrains, de la recherche des rails tarés, des précautions à prendre pour assurer la sécurité de la circulation pendant les travaux d’entretien, etc. Cela dépasserait la portée de cet article.


Quoi qu’il en soit, on comprend que certaines des opérations de l’entretien aient pour effet d’atténuer la perfection de celles qui les ont précédées il faut donc retoucher l’ensemble lorsqu’elles ont été entièrement réalisées. On reprend les vérifications, on donne quelques coups de crics, quelques coups de pinces, dont le chef de canton règle l’ampleur, un genou en terre et l’oeil dans le plan du rail (figure 8).

Serrage d’attaches

Il reste à procéder au serrage général des boulons (figure 9) et des tirefonds (figure 10) pour terminer la révision.

Soufflage

Si, sous les traverses, le ballast est sain et bien compact, les petits affaissements de la voie sont corrigés en appliquant la méthode de soufflage dont le Bulletin a déjà donné une description sommaire (N° de Janvier 1929, p. 15), qu’illustre la photographie n° 11 ci-contre. Nous rappellerons ici le principe de cette méthode.


L’opérateur ayant apprécié par une vérification préalable (figure 8), les dénivellations que présentent les rails, a fait marquer sur chaque traverse l’importance des affaissements à corriger. Il fait soulever la voie au moyen du cric, et introduit, sous la traverse, sur la quille de ballast, avec un pellon, la quantité de matériaux nécessaires pour souffler la traverse à la hauteur voulue. Le reste du travail est fait par les trains.


Cet aperçu des travaux élémentaires de l’entretien montre combien il est difficile de substituer des machines à une main d’oeuvre dont les opérations sont si variées et dont l’habileté professionnelle et l’expérience acquise constituent les principales qualités. En outre, les chantiers se déplacent constamment, et le matériel aussi bien que les hommes doivent pouvoir se garer instantanément au passage des trains.


Des machines essentiellement mobiles ont été cependant réalisées pour exécuter certaines des opérations de l’entretien, celles qui nécessitent le plus de temps et consomment ainsi la part la plus importante de la main-d’oeuvre. Nous parlerons dans un prochain article des machines qui servent au bourrage et au tirefonnage.