DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne les traverses à dimensions réduites pour notamment les voies ferrées dites lourdes, les traverses étant équipées d'une semelle sous traverse (USP en acronyme anglo-saxon, pour « Under Sleeper Pad », plus simplement appelée « semelle »), destinée à être interposée entre d'une part un bloc de béton d'une traverse de rail de chemin de fer et d'autre part un ballast.

ETAT DE L'ART

En référence aux figures 1 à 4, une traverse 100 supportant les rails 3 de chemin de fer est présentée. La traverse 100 comprend soit un blochet 1 monobloc (traverse 100 monobloc), soit deux blochets reliés par une entretoise 2 (traverse 100 bi-bloc) ainsi qu'une semelle 4. La semelle 4 comprend une couche d'amortissement 5.

L'interposition de la semelle 4, en particulier de la couche d'amortissement 5 en un matériau viscoélastique, tel qu'un polyuréthane dense et dur, entre les blochets 1 en béton et le ballast B permet en particulier de remplir les fonctions suivantes :

- réduire l'attrition du ballast B (c'est-à-dire l'usure et la fragmentation des pierres concassées du ballast par frottement mutuel) et d'éviter son tassement,

- réduire l'usure du béton du blochet 1 par le ballast B, et

- dissiper une partie de l'énergie vibratoire générée par les charges roulantes, c'est-à-dire notamment de réduire les vibrations au passage d'un train.

Les efforts transmis par le train au ballast B dépendent ainsi de la taille des traverses 100 et en particulier de la surface de contact entre les blochets 1 et le ballast B et donc de la semelle 4.

Il est à noter que tout bloc 1 de béton pour toute traverse 100 de rail 3 de chemin de fer peut remplacer les blochets précédemment cités. La semelle 4 peut être continue sous le blochet (figure 1) ou sous la traverse (figure 3) ou bien discontinue en étant placée uniquement au niveau des rails 3 (figure 4).

L'art antérieur connaît notamment le document EP 1 857 590 qui présente une semelle ayant différentes rigidités selon son emplacement dans un aiguillage, ou bien le document DE 10 2009 038 414 qui utilise différentes portions de semelle avec des élasticités ainsi que des formes différentes pour compenser les effets de la charge. Le document DE 202 15 101 Ul divulgue par exemple une semelle 4 sous traverse comprenant une couche en matière synthétique élastique et une couche géotextile adhérant au niveau du béton d'un élément en béton de la traverse 100 de rails 3 de chemin ferré. Le document AT 506 529 Al divulgue également une semelle sous traverse comprenant une couche d'amortissement élastique.

Un problème lié aux propriétés élastiques de la couche d'amortissement réside dans le fait que des couches d'amortissement très élastiques ont également pour effet que le ballast B est éjecté de la zone située sous les traverse 100 de chemin ferré avant tout lorsque des véhicules lourds circulent sur les rails 3 et donc sur les traverse 100 de chemin ferré. Il en découle un renfort de moyens considérable consistant à devoir régulièrement combler le ballast B situé sous les traverses 100 de chemin ferré.

La présente invention a pour objectif de proposer une traverse avec semelle préservant notamment le ballast, en d'autres termes avec laquelle le ballast du lit de ballast est maintenu de la manière la plus satisfaisante possible au niveau de la semelle sous traverse sans avoir à réaliser des concessions essentielles en matière d'amortissement de vibrations.

En particulier, en ce qui concerne les voies dites « lourdes », c'est-à-dire pour des charges par essieu de matériel roulant de 30 à 50t, voire plus (contre environ 22t pour les trains standards en Europe), les semelles 4 actuellement connues ne sont adaptées qu'aux traverses de grande longueur.

PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose ainsi une traverse en béton à dimensions réduites grâce à l'emploi d'une semelle sous traverse (USP) améliorée.

Pour cela, l'invention propose un ensemble de maintien de rail de voie de chemin de fer, comprenant :

o Une traverse, destinée à supporter au moins deux rails, ladite traverse comprenant au moins un bloc,

o Une semelle comprenant une couche d'amortissement semi-plastique destinée à être interposée entre ledit bloc de la traverse et un ballast,

caractérisé en ce que la couche d'amortissement présente, dans le cas de la mise en œuvre d'un test en charge, un indice EPM compris dans la plage allant de 10 % à 25 %, de préférence compris dans la plage allant de 10 % à 20 % et en ce que la traverse a une longueur inférieure à 2m30. Pour atteindre l'objectif mentionné ci-avant, l'homme du métier doit réaliser une semelle sous traverse qui présente dans les faits des propriétés contradictoires. D'une part, la semelle sous traverse ou la couche d'amortissement de celle-ci est censée présenter les meilleures propriétés élastiques possibles afin de pleinement satisfaire, autant que possible, aux exigences en matière de protection contre les vibrations. D'autre part, la couche d'amortissement est censée présenter également des propriétés élastiques afin de pouvoir maintenir durablement le ballast du lit de ballast de sorte qu'il ne soit pas éjecté de la zone située sous la traverse de chemin ferré et afin de ne pas avoir à combler à nouveau ultérieurement la zone située sous la traverse de chemin ferré. Il s'est avéré de manière surprenante que des semelles sous traverse comprenant une couche d'amortissement, qui présente un indice EPM compris entre 10 % et 25 %, défini par le test en charge mentionné plus haut, répondent de manière particulièrement satisfaisante auxdites exigences contradictoires. Des résultats particulièrement satisfaisants ont été obtenus dans le cas d'un indice EPM compris entre 10 % et 20 %. Une couche d'amortissement satisfaisant à ces valeurs présente aussi bien des propriétés élastiques requises aux fins de la protection contre les vibrations, que des propriétés plastiques, lesquelles permettent de retenir le ballast de la couche de ballast de manière à éviter totalement ou quasi- totalement l'éjection involontaire du ballast hors de la zone situé sous la traverse de chemin ferré.

En d'autres termes, une telle semelle avec une telle couche d'amortissement a un comportement semi-plastique (ou élasto-plastique, ces deux termes étant équivalents dans le cadre de ce texte) et est adaptée pour offrir un contremoulage optimal des grains unitaires du ballast, ce qui permet de maximiser la surface de contact entre le ballast et la traverse et donc de diminuer la pression de contact via une meilleure distribution des efforts.

Cette semelle est donc particulièrement adaptée pour les voies dites « lourdes » (charge par essieu supérieure à 30t) : les efforts étant mieux répartis, la traverse peut supporter des charges plus importantes que celles générées par un train standard.

En effet, la semelle de l'invention permet, à pression constante exercée par la traverse sur le ballast, de réduire la dimension des traverses en longueur et en largeur. Une conséquence indirecte réside dans des simplifications de l'installation des voies de chemins de fer, tout particulièrement dans les courbes de faible rayon. Avantageusement, l'invention comprend les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- la couche d'amortissement est faite d'un élastomère, de préférence un élastomère plastique, ou un mélange de différents élastomères, de préférence d'élastomères plastiques, ou en est constituée,

- l'élastomère ou au moins un des élastomères présente du polyuréthane ou du caoutchouc, de préférence du caoutchouc synthétique, ou en est constitué,

- la couche d'amortissement présente du polyuréthane ou au moins un glycol à chaîne courte, à encombrement stérique,

- ladite semelle comprend une région de support destinée à être située sous le rail, ladite région de support ayant la raideur dynamique (bedding modulus) comprise entre 0,05 et 0,80 N/mm ³ , préférablement entre 0,10 et 0,25 N/mm ³ , - les régions de la semelle n'étant pas destinées à être situées sous les rails ont une raideur dynamique (bedding modulus) inférieure à celle de la région de support, - dans lequel la raideur dynamique des régions de la semelle n'étant pas destinées à être situées sous les rails est inférieure à 0,05 N/mm ³ ,

- la couche d'amortissement, de préférence l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test, présente, lorsqu'il/elle n'est pas exposé(e) à une charge, avant la mise en œuvre du test en charge, une épaisseur allant de 5 mm à 20 mm, de préférence allant de 7 mm à 13 mm,

- la semelle a la même forme qu'une géométrie de base du bloc,

- la semelle a des dimensions légèrement réduites par rapport à celles la géométrie de la base du bloc,

- comprenant en outre des fils s'étendant de la semelle et destinés à être noyés dans le bloc,

- la plaque de contour utilisée lors de la mise en œuvre du test en charge est une plaque de ballast géométrique selon la norme CEN/TC 256.

- la longueur de la traverse est inférieure à 2m. L'invention propose aussi un système comprenant un ensemble tel que précédemment décrit ainsi que deux rails, les deux rails étant fixés sur la traverse et étant adaptés pour permettre la circulation de matériel roulant.

Avantageusement, le système comprend les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison :

- les rails ont un écartement standard de 1435mm et la traverse mesure moins de 2m30 de longueur,

- les rails ont un écartement métrique de 1000mm et la traverse mesure moins de 2m de longueur,

- les rails ont un écartement métrique de 1520mm et la traverse mesure moins de 2m50 de longueur,

- les rails ont un écartement métrique de 1668mm et la traverse mesure moins de 2m60 de longueur, - les rails ont un écartement large et la traverse mesure moins de 2m60 de longueur

- la longueur de la traverse en millimètre est donnée par la formule suivante : longueur de la traverse = valeur d'écartement entre rails + 2 x 430, et la traverse a une longueur (L) inférieure à 2m30.

Enfin, l'invention propose aussi une utilisation d'un système tel que précédemment décrit pour des voies de chemins de fer dites « lourdes », c'est-à-dire sur lesquelles circulent des trains dont la charge par essieu est supérieure à 30t.

PRESENTATION DES FIGURES

D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels :

- Les figures 1 à 4 représentent des ensembles comportant une traverse supportant deux rails, installée sur du ballast,

- La figure 5 représente un mode de fixation de la semelle à la traverse, - Les figures 6a et 6b représente différents rayons de courbure minimaux d'une voie de chemin de fer pour des longueurs de traverse différentes,

- Les figures 7 à 13 représentent la mise en place d'un protocole de mesure de valeurs de la semelle relatives à la plasticité et à l'élasticité,

- La figure 14 représente les résultats d'un test de récupération sur une semelle conforme à l'invention par rapport à deux autres semelles connues de l'art antérieur.

DESCRIPTION DETAILLEE L'ensemble se compose d'un bloc 1 d'une traverse, support de rail 3 de chemin de fer et d'une semelle 4 fixée sur la traverse 100, ladite semelle 4 comprenant une couche d'amortissement 5.

L'ensemble est partiellement encastré dans un ballast B. La traverse

Le bloc 1 de la traverse 100 est typiquement en béton.

La traverse 100 est du type monobloc, ou bi-bloc comportant une entretoise 2 par exemple. La traverse possède une longueur L.

En particulier, les traverses 100 de voie courante peuvent être de type bi-bloc ou bien de type monobloc. Les traverses en béton pour appareils de voie (élément de la voie ferrée permettant d'assurer une bifurcation et/ou un croisement d'itinéraire) sont en général de type monobloc.

La longueur L de la traverse 100 dépend notamment de la valeur de l'écartement entre files du rail (i.e. la distance minimale entre deux points de chacun des rails de la voie). Pour un écartement standard entre files du rail (aussi appelé écartement standard ou voie normale), cette valeur d'écartement est de 1435 mm ; pour un écartement métrique, cette valeur d'écartement est d'un mètre (lm ou 1000mm) ;pour un écartement russe (dit large), cette valeur d'écartement est de 1520mm ; pour un écartement ibérique (dit large), cette valeur est de 1668mm.

Pour les écartements de voie autres que 1000/1435/1520 et 1668mm, la longueur de la traverse 100 est adaptée au prorata dudit écartement suivant la formule suivante :

Longueur totale de la traverse (mm) = Valeur d'écartement entre rails (mm) + 2 x 430mm Des textes officiels définissent les traverses et supports en béton.

Les plus connus sont la série des Normes Européennes E N 13230 ou bien la Norme AREMA Chapitre 30 développée par les Etats-Unis d'Amérique.

L'ensemble comporte en outre la semelle 4 et sa couche d'amortissement 5.

L'ensemble est partiellement encastré dans un ballast B.

Si l'on se réfère au schéma de pose de l'ensemble (voir par exemple les figures 1 à 4), dans laquelle la traverse est partiellement encastrée dans le ballast B, le bloc 1 est délimité par une surface inférieure plane lb noyée dans le ballast B et reposant sur lui, à plat, par l'intermédiaire de la semelle 4. Ainsi, la semelle 4 est destinée à être interposée entre d'une part le bloc 1 de béton de la traverse 100 de rail 3, et d'autre part le ballast B.

Le bloc 1 est aussi limité par une surface supérieure la qui est pour l'essentiel plane, et reçoit les rails 3 avec fixation élastique des rails 3 par des moyens non détaillés et bien connus de l'homme du métier.

On définit pour les blocs 1 des zones principales de transmission d'effort ZI, c'est- à-dire des zones de la face inférieure lb du bloc 1 qui transmettent la majeure partie de l'effort, des vibrations et des contraintes exercés par le train vers le ballast B.

Ces zones ZI sont des zones de support, sur la face inférieure lb, et sont situées sous les rails 3.

On peut décrire ces zones d'une façon plus précise : lorsque la traverse 100 est mise en place dans le ballast B et que le rail 3 est installé sur la traverse 100, les zones ZI sont au moins incluses dans la zone formée par la projection, selon une direction orthogonale à la face inférieure lb, du rail sur la face inférieure lb. En pratique, les zones ZI ont une superficie au moins supérieure à ladite zone formée par la projection.

En particulier, il est possible de définir un cône C de transmission d'effort, s'élargissant du rail vers la face inférieure lb du bloc 1. La pratique définie dans les documents de l'Union Internationale des Chemins de Fer (UIC Leaflet 713 R) fait état d'un cône C à 45° prenant origine à chaque extrémité du patin du rail, le patin étant la partie du rail au contact de la traverse 100 (voir figure 4 et la semelle 4 sous le rail de gauche).

Les zones ZI sont alors au moins égales à la superficie de la section dudit cône C au niveau de la face inférieure lb.

De la même façon, on définit des zones secondaires Z2 comme les zones de la traverse 100 ne transmettant pas ou peu au ballast B les efforts reçus des rails 3. Les zones secondaires Z2 ont une surface égale au plus à la surface de la face inférieure lb moins les zones principales ZI. Dans le cas d'une traverse 100 bi-bloc comportant une entretoise 2 (voir figure 1), les zones ZI peuvent être composées de l'ensemble des faces inférieures lb des blocs 1 de la traverse 100, l'entretoise 2 formant ainsi les zones Z2.

Dans le cas d'une traverse 100 monobloc (voir figure 3 ou 4), la délimitation entre les zones principales ZI et secondaires Z2 peut être variable. En figure 4, sur la semelle 4 sous le rail de droite se trouve un exemple de délimitation, pour lequel la zone ZI, correspondant à la semelle 4, est légèrement plus important que la surface définie par la projection orthogonale du rail 3 sur la surface inférieur lb. La semelle

La couche d'amortissement 5 de la semelle 4 est placée pour tout ou partie sous la surface inférieure lb du bloc 1, et, en priorité, doit couvrir la zone principale ZI qui supporte la majeure partie de l'effort. Les autres régions de la semelle 4 en regard des zones secondaires Z2 peuvent être dépourvues de couche d'amortissement 5 ou bien être couvertes d'une couche d'amortissement 5 ayant une raideur réduite des propriétés différentes (explicitées par la suite). La semelle 4 ou la couche d'amortissement 5 comprend ainsi une région de support Ζ qui se trouve en regard d'une zone principale ZI.

La couche d'amortissement de la semelle 4 est tout ou partie en matériau possédant des propriétés viscoélastiques, issu d'un dérivé du Sylomer, caractérisé par sa raideur dynamique (« bedding modulus », en terminologie anglo-saxonne), c'est-à-dire le rapport entre la pression et le déplacement en un point d'une structure en contact avec le sol. La raideur dynamique peut aussi être appelée « module de réaction au sol » ou « coefficient de réaction ». Dans la présente demande, ces termes sont équivalents. Cette valeur est obtenue en divisant la pression appliquée graduellement sur une plaque normalisée par l'enfoncement graduel de celle-ci.

II est possible d'utiliser, aux fins de la fabrication de couches d'amortissement de la semelle 4 divers types de matériaux de départ. Il s'agit de manière particulièrement préférée dans le cas de la couche d'amortissement d'un élastomère, de préférence d'un plastique élastomère, ou d'un mélange de divers élastomères, de préférence de plastiques élastomères. Par le mélange de divers élastomères ou l'ajout d'autres particules, il est possible d'ajuster les propriétés élastiques et plastiques de la couche d'amortissement de manière à obtenir l'indice EPM souhaité selon l'invention et, ce faisant, les propriétés élastiques et plastiques souhaitées. On prévoit de manière particulièrement préférée que l'élastomère ou au moins un des élastomères présente du polyuréthane ou du caoutchouc, de préférence du caoutchouc synthétique, ou en soit constitué. On peut par exemple prévoir que la couche d'amortissement présente du polyuréthane et au moins un glycol à chaîne courte, à encombrement stérique. Selon la technique des matériaux, il est envisageable de réaliser des couches d'amortissement adaptées par exemple en ce que, dans le cas par exemple d'élastomères à base de polyuréthane, la densité de réticulation spatiale prenne des valeurs comparables à celles des matériaux élastiques, la séparation des phases étant toutefois perturbée de manière ciblée. Dans le cas présent, la variation des poids moléculaires de la phase molle ainsi que l'incorporation en complément de glycols à chaîne courte et à encombrement stérique s'imposent en tant que mesures dédiées à cet effet.

Préférablement, le coefficient de réaction (bedding modulus) est compris entre 0,02 N/mm ³ et 0,80 N/mm ³ , de préférence entre 0,05 et 0,80 N/mm ³ ou entre 0,05 et 0,4 N/mm ³ . De préférence encore, ce module est compris entre 0,10 et 0,25 N/mm ³ .

Une telle semelle 4 possède un comportement semi-plastique ou élasto-plastique, qui se caractérise notamment par un indice de matériau semi-plastique (« Semi- Plastic-Material-Index », EPM-value, soit indice EPM). Cet indice est calculé selon un protocole qui sera présenté en annexe de ce texte. Comparativement à une semelle fortement plastique d'une part, et à une semelle fortement élastique d'autre part, la semelle 4 conforme à l'invention a un comportement intermédiaire, que l'on définit comme semi-plastique : grâce à ses propriétés semi-plastiques, la semelle 4 oppose une résistance pour recouvrer sa forme peu après une déformation initiale (comportement plastique) mais quelques minutes après (de l'ordre de la dizaine de minutes), ladite semelle 4 a recouvré sensiblement sa forme (comportement élastique). Ces considérations sont explicitées plus précisément en annexe, qui définit la semi-plasticité de la semelle 4. Une description concise du test est explicitée ci-dessous. Comme mentionné précédemment, le détail se trouve en annexe. La semelle 4 est présente, dans le cas de la mise en œuvre d'un test en charge, un indice EPM compris dans la plage allant de 10 % à 25 %, de préférence compris dans la plage allant de 10 % à 20 %, le test en charge (voir figures 7 à 14 et annexe) étant à mettre en œuvre au niveau d'un élément faisant l'objet du test 6 constitué de la couche d'amortissement 5 présentant une superficie de 300 mm sur 300 mm et comprenant des étapes de test qui suivent consistant à :

a) fixer au moins un point de test 7 au niveau de l'élément faisant l'objet du test 6 au niveau d'un emplacement de l'élément faisant l'objet du test 6, contre lequel une plaque de contour 8, qui présente une pluralité de parties surélevées (9), exerce une pression contre l'élément faisant l'objet du test (6) lors de l'étape de test c) avec une surélévation maximale 10 d'une des parties surélevées 9 ; b) déterminer une épaisseur de départ D0 de l'élément faisant l'objet du test 6, lorsqu'il n'est pas exposé à une charge, au niveau du point de test 7 dans une direction 11 de manière normale sur une surface 12 de l'élément faisant l'objet du test 6 ;

c) comprimer l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test 6 n'ayant pas été exposé au préalable à la charge pendant une durée de 60 secondes entre une plaque en acier 13 plane et la plaque de contour 8, l'élément faisant l'objet du test 6 étant comprimé au point de test 7, au terme des 60 secondes, à 50 % de son épaisseur initiale D0 et la plaque de contour 8 présentant la surélévation maximale 10 de la partie surélevée 9 de la plaque de contour 8 étant pressé, au niveau du point de test 7, contre l'élément faisant l'objet du test 6 ;

d) maintenir en continu la compression, obtenue lors de l'étape de test c), au terme des 60 secondes, sur l'élément faisant l'objet du test 6 pendant 12 heures;

e) arrêter la compression et décharger complètement l'élément faisant l'objet du test (6) dans un intervalle de décharge de 5 secondes à l'issue des 12 heures selon l'étape de test d) ;

f) mesurer l'épaisseur instantanée D20 de l'élément faisant l'objet du test 6 au niveau du point de test 7 après 20 minutes, une fois l'intervalle de temps de décharge écoulé, selon l'étape de test e) dans la direction 11 de manière normale sur la surface 12 de l'élément faisant l'objet du test 6 selon l'étape de test b) ; g) calculer l'indice EPM à partir de l'épaisseur initiale DO et de l'épaisseur instantanée D20 mesurée à l'étape de test f) selon la formule : 100 % fois (D0- D20)/D0.

En particulier, les régions de support Ζ de la couche d'amortissement 5 de semelle 4 en regard des zones principales ZI, qui transmettent sensiblement tout l'effort, sont composées d'une telle mousse avec ces propriétés, ce qui signifie que les zones principales ZI de la surface inférieure lb sont recouvertes d'une telle mousse.

Les autres régions en regard des zones secondaires Z2, qui transmettent peu ou pas d'effort ont une raideur dynamique (bedding modulus) inférieure à celle des régions de support Ζ . En particulier, le coefficient de raideur dynamique y est inférieur à 0,05 N/mm ³ .

Les régions de support Ζ de la couche d'amortissement 5 de la semelle 4 en regard des zones principales ZI et les autres régions de la semelle 4 ou de la couche d'amortissement 5 en regard des zones secondaires Z2 peuvent être disjointes, formant ainsi une semelle 4 en plusieurs éléments.

La raideur dynamique (bedding modulus) est mesurée selon la norme DIN 45673-1 sur une plaque à ballast.

La semelle 4 ou la couche d'amortissement 5 a préférablement la forme de la face inférieure lb du bloc 1 de béton. Ainsi, la semelle 4 est typiquement rectangulaire (voir figures 1, 2 notamment).

Il est néanmoins possible de prévoir des formes particulières de semelles 4, indépendante de la géométrie de la surface inférieure lb du bloc 1.

En particulier, il est recommandé que la semelle soit légèrement en retrait par rapport à la périphérie de la traverse, c'est-à-dire qu'elle possède une forme similaire à celle de la surface inférieure lb du bloc 1 mais avec des dimensions légèrement plus faibles, de l'ordre de 1 à 4cm en retrait.

La Norme Européenne en cours de rédaction « Traverses et supports en béton avec Patins Sous Traverses » donne des informations chiffrées sur la valeur du retrait.

La couche d'amortissement 5 de la semelle 4 a une épaisseur « e » comprise entre 5 et 20 mm, de préférence comprise entre 7 et 13 mm. L'épaisseur « e » est typiquement choisie en fonction du ballast 5 : pour un ballast B de granulométrie 25-50 mm ou 30-60 mm, l'épaisseur « e » choisie est de 10mm. L'état d'attrition du ballast B, l'épaisseur réelle du lit de ballast, la charge à l'essieu du matériel roulant sont aussi des paramètres pour définir l'épaisseur « e ».

La semelle 4, essentiellement la couche d'amortissement 5, vient se contre-mouler sur le ballast B, du fait de la pression qui s'exerce sur elle (à l'installation, puis au passage des trains). Grâce aux caractéristiques de cette semelle 4, la surface de contact entre la traverse 100 et le ballast B est plus élevée que dans l'état de la technique : la surface de contact avec le ballast B est supérieure à 25% de la surface totale de la traverse 100. Pour une traverse 100 standard sans semelle, la surface réelle de contact avec le ballast B est inférieure à 7% de la surface totale de la traverse 100.

Ainsi, à longueur L de traverse 100 constante, la répartition des efforts est améliorée par rapport à l'état de la technique. Cette amélioration permet ainsi, à pression de contact constante cette fois-ci, de diminuer la longueur L des traverses 100, en particulier pour les voies dites « lourdes », c'est-à-dire devant supporter une charge par essieu de matériel roulant supérieure à 30t (et jusqu'à 40 ou 50t, voire légèrement plus) :

- pour des voies ferrées à écartement standard (ou voie normale) de 1435mm, il est ainsi possible d'utiliser des traverses 100 de longueur L inférieure à 2m30, typiquement entre 2m24 et 2m26, contre habituellement des traverses 100 de longueur L supérieures à 2m50, typiquement de 2,60m ; - pour des voies ferrées à écartement métrique (lm ou 1000mm), il est ainsi possible d'utiliser des traverses 100 de longueur L inférieure à 2m, typiquement entre lm86 et lm94, contre habituellement des traverses 100 de longueur L supérieure à 2ml0, typiquement de 2m20.

- pour des voies ferrées dite larges :

o à écartement dit russe (1520mm), il est ainsi possible d'utiliser des traverses 100 de longueur L inférieure à 2m50,

o à écartement dit ibérique (1668mm), il est ainsi possible d'utiliser des traverses 100 de longueur L inférieure à 2m60,

cette longueur inférieure à 2m60 peut se généraliser à toutes les voies dites larges.

Pour les autres écartements de voie, on rappelle que la longueur de la traverse 100 est adaptée au prorata dudit écartement suivant la formule suivante :

Longueur totale de la traverse (mm) = Valeur d'écartement entre rails (mm) + 2 x 430mm.

L'invention permet ainsi d'utiliser des longueurs de traverses réduites tout en autorisant un fonctionnement fiabilisé avec des charges lourdes (supérieures à 30t) Cette diminution de longueur de traverse 100 a plusieurs avantages :

- L'installation des voies de chemin de fer est simplifiée (moins de volumes de matière, moins de ballast, moins de poids à transporter, manipulations simplifiées, largeur réduite pour la plateforme de la voie à construire, etc.),

- Le coût de construction de la voie de chemin de fer est diminué (de 5 à 10% d'économie escomptée),

- Le rayon de courbure de la voie de chemin de fer peut être diminué (voir figures 6a, 6b) : en effet, en fonction de l'espacement des traverses 100 et de leur longueur L, il est possible de définir un rayon de courbure R minimal, en dessous duquel il n'est pas réalisable de construire une voie de chemin de fer (traverses trop proches). Typiquement, en lieu et place des traverses de longueur L de 2,60 m enroulées sur un rayon de courbure minimal RI (voir figure 6a), il est possible d'utiliser des traverses de 2,25 m (± 1cm) enroulées sur un rayon de courbure minimal R2 (voir figure 6b) qui est donc inférieur au rayon de courbure minimal RI,

- L'ancrage du châssis de voie (traverse 100 et rail 3) dans le ballast B est amélioré, d'où meilleure stabilité.

Fixation de la semelle sur le bloc en béton

La semelle 4 sous traverse peut être constituée exclusivement à partir de la couche d'amortissement 5. Sont néanmoins tout aussi bien envisageables des exemples de réalisation de l'invention, dans le cadre de laquelle la semelle 4 sous traverse présente, en complément de la couche d'amortissement 5, des couches supplémentaires. Celles-ci peuvent par exemple servir à renforcer la couche d'amortissement ainsi qu'à fixer la semelle 4 sous traverse au niveau de la traverse 100 de chemin ferré. Il est possible que la semelle sous traverse soit collée à la traverse de chemin ferré ou à la face extérieure, tournée vers le lit de ballast, de celle-ci.

L'ensemble comprend alors en outre un système de liaisonnement permanent entre la traverse 100 et la semelle 4.

La semelle 4 est fixée à la face inférieure lb du bloc 1 de béton du support préférentiel lement selon une méthode décrite dans le document FR 2 935 399, dans lequel des fils ou fibres entremêlés 4b s'étendent de la semelle 4, sur une face supérieure 4a de la semelle, et sont destinés à être noyés dans le béton du bloc 1. En particulier, les fils 4b sont également fixés à la semelle 4 en étant noyés dans le matériau de la semelle 4 lors de sa fabrication (figure 5).

Les fils 4b sont par exemple en matériau insensible à la corrosion et à l'hydrolyse, tel qu'en acier inoxydable ou en polypropylène ou polyamide.

Ils constituent avantageusement un ensemble de boucles fermées, dont la densité est avantageusement comprise entre 2 et 4 boucles par cm ² . Cette densité conditionne l'accrochage de la semelle 4 sur le bloc 1.

En variante de la couche de fibres entremêlées, une couche en floc (« flockfaserschicht » en allemand) peut également se trouver au niveau de la semelle 4 sous traverse, ladite couche en floc pouvant de la même manière être comprimée dans le matériau encore liquide d'une traverse 100 de chemin ferré afin d'obtenir de cette manière une liaison par complémentarité de forme à partir du matériau durci de la traverse de chemin ferré et de la couche en floc ou de la semelle 4 sous traverse. La couche en floc peut également être alors utile lorsque la semelle 4 sous traverse est fixée par collage, à l'aide de la colle correspondante, au niveau de la face extérieure, tournée vers le lit de ballast B, de la traverse 100 de chemin ferré.

En complément ou en variante de la couche de fibres servant à la fixation, des semelles 4 sous traverse peuvent présenter selon l'invention également au moins une couche de renforcement connue en soi, de préférence également en fibres ou en un tissage de fibres.

Annexe : l'indice de matériau semi-plastique (figures 7 à 14)

La couche d'amortissement 5, de préférence l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test, présente, lorsqu'il n'est pas exposé à une charge, en d'autres termes avant la mise en œuvre du test en charge, de préférence une épaisseur allant de 5 mm à 20 mm, de préférence allant de 7 mm à 13 mm. Ladite épaisseur est une valeur qui représente l'épaisseur de l'intégralité de la couche d'amortissement 5 ou de l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test. Elle correspond en règle générale approximativement à une épaisseur initiale D0 de l'élément faisant l'objet du test au niveau du point de test, mais ne doit pas nécessairement être identique à cette dernière dans la mesure où l'épaisseur initiale D0 de l'élément faisant l'objet du test, telle qu'expliquée ci-dessus, se rapporte exclusivement au point de test et est en règle générale mesurée essentiellement avec plus de précision que ne l'est l'épaisseur évoquée de la couche d'amortissement 5. Dans le cas des éléments faisant l'objet du test, lesquels peuvent être constitués de la couche d'amortissement 5 et sont utilisés aux fins de la mise en œuvre du test en charge évoqué plus haut, lesdites couches servant à la fixation au niveau de la traverse 100 de chemin ferré ou servant au renforcement sont toutefois de préférence complètement retirées. Elles peuvent, pour fabriquer l'élément faisant l'objet du test, être retirées, à titre d'exemple, de manière correspondante, de la semelle 4 sous traverse, par pelage, par découpage, par clivage ou par d'autres manières appropriées sans endommager ce faisant la couche d'amortissement 5 à proprement parler. Une fois lesdites couches retirées, l'élément faisant l'objet du test est censé présenter, autant que possible, une épaisseur comprise dans la plage indiquée plus haut. L'élément faisant l'objet du test est censé être réalisé de manière à présenter, autant que possible, une forme de plaque et présenter une superficie de 300 mm sur 300 mm. Les deux surfaces de respectivement 300 mm sur 300 mm de l'élément faisant l'objet du test s'étendent de manière appropriée dans des plans parallèles les uns aux autres.

La plaque de contour 8 utilisée aux fins de la mise en œuvre du test en charge évoqué plus haut peut présenter de base diverses configurations. De préférence on prévoit dans tous les cas qu'aussi bien la plaque en acier que la plaque de contour recouvre intégralement, lors de la mise en œuvre du test en charge, les surfaces évoquées de 300 mm sur 300 mm de l'élément faisant l'objet du test. La plaque de contour 8 et la plaque en acier plane sont supposées être si rigides qu'elles ne se déforment pas ou seulement de manière négligeable pour le résultat du test lors de la compression de l'élément faisant l'objet du test.

On peut également imaginer de base utiliser, aux fins de la mise en œuvre du test en charge, des plaques de contour 8 formées de diverses manières et comprenant divers types de surélévations formées. De préférence, on utilise néanmoins, en tant que plaque de contour 8, une plaque de ballast géométrique (géométrie ballast plate) selon la norme CEN/TC 256. L'indice EPM peut en principe, lors de la mise en œuvre du test en charge, être défini sur l'élément faisant l'objet du test en un seul point de test. Il est dans tous les cas recommandé que celui-ci soit disposé, autant que possible, pas complètement sur le bord de l'élément faisant l'objet du test. Afin de minimiser l'impact d'anomalies locales non souhaitées dans le matériau de la couche d'amortissement 5 et de l'élément faisant l'objet du test, sur la détermination de l'indice EPM, on peut également prévoir que, lors d'un test en charge en divers points de test effectué sur l'élément faisant l'objet du test, les étapes de test a) à g) soient mises en œuvre de manière à calculer, à partir des indices EPM calculés de la sorte pour chaque point de test par formation de la valeur moyenne, l'indice EPM de l'élément faisant l'objet du test et ce faisant de la couche d'amortissement 5. Il est par exemple possible de mettre en œuvre le test en charge simultanément en cinq points de test afin d'en déduire la valeur moyenne évoquée. On utilise en tant que valeur moyenne, à cet effet, de manière appropriée, la moyenne arithmétique, en d'autres termes la somme des diverses valeurs divisée par le nombre des diverses valeurs.

Aux fins de la mise en œuvre du test en charge, on fabrique à partir de la couche d'amortissement 5 un élément faisant l'objet du test 6, conformément à la vue du dessus représenté de manière schématique sur la figure 7, comprenant des surfaces s'étendant de préférence de manière parallèle les unes aux autres, respectivement de 300 mm sur 300 mm. Conformément aux explications avancées ci-avant, on retire de manière correspondante à cet effet, éventuellement dans le cas de la semelle présente, des couches de fibres présentes servant à la fixation ou des couches de renforcement. L'au moins un point de test 7 est déterminé de telle manière que, dans le cadre du test en charge exposé ci-après, la plaque de contour 8 présentant une surélévation maximale 10 d'une de ses parties surélevées 9 est comprimée précisément en ledit point de test 7 contre l'élément faisant l'objet du test 6.

Les figures 8 et 9 illustrent respectivement des coupes de l'élément faisant l'objet du test 6 le long de la ligne de coupe AA de la figure 7. La figure 8 représente l'élément faisant l'objet du test 6 avant qu'il ne soit exposé à une charge, avant la compression, selon l'étape de test c) du test en charge. Dans cet état, l'épaisseur initiale D0 de l'élément faisant l'objet du test est mesurée au niveau du point de test 7, dans une direction 11 de manière normale ou orthogonale sur la surface 12 de l'élément faisant l'objet du test 6. La surface 12 de l'élément faisant l'objet du test 6 est la surface illustrée sur la vue du dessus de la figure 7, soit l'une des deux surfaces présentant les dimensions 300 mm sur 300 mm. Lorsque l'élément faisant l'objet du test n'est pas exposé à une charge, l'épaisseur initiale D0 de l'élément faisant l'objet du test 6 correspond, au niveau du point de test 7, en règle générale, approximativement à l'épaisseur 14 présentant les valeurs mentionnées en introduction t décrivant l'épaisseur de l'élément faisant l'objet du test 6 sur l'intégralité de la surface 12. Dans le cas de l'épaisseur 14, il s'agit d'une sorte de valeur moyenne. Du fait d'écarts pouvant être constatés localement ou du fait de mesures présentant diverses précisions, l'épaisseur DO peut varier de manière plus ou moins considérable par rapport à l'épaisseur 14 au niveau du point de test 7. La figure 9 illustre, contrairement à la figure 8, l'élément faisant l'objet du test 6 dans la zone du point de test 7 vingt minutes après le terme de l'intervalle dédié à la décharge selon l'étape de test e). Il convient d'identifier, dans la zone du point de test 7, une certaine déformation résiduelle de la surface 12. Est également illustrée l'épaisseur instantanée D20 de l'élément faisant l'objet du test 6 au point de test 7, laquelle est à mesurer selon l'étape de test f). Ladite mesure est à mettre en œuvre dans la même direction 11 de manière normale sur la surface 12 de l'élément faisant l'objet du test 6, tout comme la mesure de l'épaisseur initiale DO de l'élément faisant l'objet du test 6.

La figure 10 est une représentation schématique de la manière selon laquelle la compression de l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test 6 n'ayant pas été exposé au préalable à la charge peut être réalisée selon l'étape de test c) du test en charge. L'élément faisant l'objet du test 6 n'ayant pas été exposé au préalable à une charge est placé à cet effet entre une plaque en acier 13 plane et la plaque de contour 8 de sorte qu'une des surfaces 12 de l'élément faisant l'objet du test soit tournée vers les parties surélevées 9 situées sur la plaque de contour 8. La plaque en acier 13 opposé est plane. Elle présente donc une surface plane, contre laquelle repose l'élément faisant l'objet du test 6 lors de la compression. L'élément faisant l'objet du test 6 se trouve sur toute sa superficie, soit par deux surfaces opposées de respectivement 300 mm sur 300 mm, au niveau de la plaque en acier 13 plane. La plaque de contour 8 recouvre de la même manière de manière appropriée toute la superficie de la surface 12, tournée vers le point de test 7, de l'élément faisant l'objet du test 6. Avant le début de la compression, l'élément faisant l'objet du test 6 se trouve toutefois uniquement au niveau des surélévations maximales 10 des parties surélevées 9 de la plaque de contour 8. Les surélévations 9 sont comprimées à une compression croissante dans l'élément faisant l'objet du test 6 de sorte que la face de contact entre l'élément faisant l'objet du test 6 et la plaque de contour 8 augmente au fur et à mesure que la compression augmente. Globalement, la compression de l'élément faisant l'objet du test est effectuée à l'étape de test c) sur l'intégralité de l'élément faisant l'objet du test n'ayant pas été exposé au préalable à une charge pendant une durée de 60 secondes. La compression est effectuée sur une durée telle que l'élément faisant l'objet du test 6 est comprimé, au niveau du point de test 7, de manière à atteindre 50 % de son épaisseur initiale D0 au bout de 60 secondes. La plaque de contour 8 exerce dans ce cadre avec la surélévation maximale 10 de la partie surélevée 9 de la plaque de contour 8 au niveau du point de test 7 une pression contre l'élément faisant l'objet du test 6. Des presses connues en soi peuvent être utilisées pour la mise en œuvre de la compression. La figure 10 illustre de manière schématique uniquement les poinçons 17 de la presse devant être déplacés dans les directions de pression 18 au cours de la compression de manière à se rapprocher, lesquels déplacent la plaque en acier 13 plane et la plaque de contour 8, lors de l'opération de pression, de manière à les rapprocher, supportent ceux-ci voire les maintiennent dans leur position lors de l'étape de test d). Tel que cela est exposé ci-avant, on prévoit lors de l'étape d) du test un maintien continu donc ininterrompue de la compression, obtenue lors de l'étape de test c) au terme des 60 secondes, de l'élément faisant l'objet du test 6 pour une durée de 12 heures. A l'issue des 12 heures, la compression de l'élément faisant l'objet du test 6 est arrêtée selon l'étape de test d). S'en suit, à l'étape de test e), une décharge intégrale de l'élément faisant l'objet du test 6 pendant l'intervalle dédié à la décharge de 5 secondes. Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 10, les poinçons 17 sont éloignés dans le sens opposé à la direction de pression 18. La compression réalisée sur la durée de 60 secondes selon l'étape de test c) tout comme la décharge réalisée pendant l'intervalle dédié à la décharge de 5 secondes selon l'étape de test e) sont effectuées de manière appropriée avec une rampe de charge ou de décharge linéaire, de préférence en ce que les poinçons 17 sont déplacés sur les intervalles de temps définis, à vitesse constante de manière à se rapprocher, donc dans la direction de pression 18, ou de manière à s'éloigner les uns des autres, donc dans le sens inverse à la direction de pression 18. Une fois l'intervalle dédié à la charge écoulé selon l'étape de test e), l'élément faisant l'objet du test 6 est à nouveau complètement déchargé. On attend alors, à l'étape de test f), à l'état à nouveau déchargé, 20 minutes après l'intervalle dédié à la décharge. Au cours de ces 20 minutes, un rappel élastique du matériau de l'élément faisant l'objet du test 6 a lieu, en particulier au niveau du point de test 7. Afin de répondre selon l'invention aux exigences aussi bien élastiques que plastiques au niveau de la couche d'amortissement 5, il n'est pas question toutefois dans ce cadre d'une reformation élastique intégrale. La déformation laisse donc encore après 20 minutes une certaine proportion élastique de sorte qu'il en résulte précisément un indice EPM situé dans la plage comprise entre 10 % et 25 %, de préférence entre 10 % et 20 %, selon l'invention. Si cela est rempli, on obtient une semelle 4 sous traverse selon l'invention qui répond, selon l'invention, aux exigences élastiques et plastiques contradictoires à première vue si bien que la semelle sous traverse est d'une part si élastique qu'elle garantit l'effet d'amortissement souhaité et donc la protection contre les vibrations et qu'elle préserve d'autre part également de manière très satisfaisante le ballast 5 qui est retenu sous la traverse 10 par la proportion plastique de la déformation dans la mise en œuvre pratique de la semelle sous traverse. Une fois l'épaisseur D20 de l'élément faisant l'objet du test 6 mesurée, laquelle est illustrée de manière schématique sur la figure 9, au niveau du point de test 7, à l'issue desdites 20 minutes une fois l'intervalle dédié à la décharge écoulé, il est possible de calculer l'indice EPM à l'étape de test g) à partir de l'épaisseur initiale D0 et de l'épaisseur D20 instantanée mesurée à l'étape de test f). On utilise, aux fins dudit calcul, la formule prévoyant que l'épaisseur instantanée D20 est déduite de l'épaisseur initiale D0. Le résultat de cette soustraction est divisé par l'épaisseur initiale D0, et le résultat de cette division est multiplié par 100 %. Cela donne l'indice EPM, qui est censé, selon l'invention, se trouver dans la plage allant de 10 % à 25 %, de préférence dans la plage allant de

10 % à 20 %.

La figure 11 illustre une vue de dessus d'une plaque de contour 8 utilisé de préférence lors de la mise en œuvre du test en charge ou des surélévations 9 de celle-ci, sous la forme de ce qu'on appelle la plaque de ballast géométrique (géométrie ballast plate) selon la norme CEN/TC 256. On peut voir sur la figure

11 que ladite plaque de contour 8 ou la plaque de ballast géométrique présente, selon la norme évoquée, des parties surélevées 9 de petite ou de grande surface, à la manière de pyramides. La ligne de coupe BB de la figure 11, illustrée sur la figure 12, illustre une coupe dans la zone des parties surélevées 9 de grande surface. La coupe illustrée sur la figure 13 le long de la ligne de coupe CC illustre les parties surélevées 9 de plus petite taille de ladite plaque de contour 8 dans une coupe. Les parties surélevées 9 dépassent respectivement d'un niveau de base 19 de la plaque de contour 8. Les parties surélevées 9 présentent la distance maximale dudit plan de base 19 dans les surélévations 10 maximales. Les surélévations 10 maximales peuvent être désignées de sommet ou de pointe des parties surélevées 9. Le point de test 7 de l'élément faisant l'objet du test 6 repose, comme on l'a dit, au niveau d'une desdites surélévations 10. Dans la mesure où les surélévations 9 peuvent également présenter une surface arrondie, on a choisi le terme de surélévations maximales 10 pour la zone de sommet de chaque partie surélevée 9. Dans des modes de configuration préférés de la plaque de contour 8, comme de la plaque de ballast géométrique illustrée à cet effet, les surélévations maximales 10 de toutes les parties surélevées 9 présentent la même différence de hauteur 20 par rapport au plan de base 19. Dans le cas de la plaque de ballast géométrique selon la norme CEN/TC 256, ladite différence de hauteur 20 est de 15 mm. De manière appropriée, cette différence de hauteur 20 devrait, dans le cas des plaques de contour 8, utilisées pour ledit test en charge évoqué, devrait être supérieure à l'épaisseur 14 de l'élément faisant l'objet du test 6.

La figure 14 représente un diagramme présentant un intervalle de temps entre 0 et 80 minutes directement consécutif au terme de l'intervalle dédié à la décharge de 5 secondes selon l'étape de test e). Sont représentées les évolutions 21, 22 et 23 pour divers éléments faisant l'objet du test 6. Ce sont là des exemples. L'évolution 21 illustre à titre d'exemple un élément faisant l'objet du test 6 ou une couche d'amortissement 5 réagissant fortement d'un point de vue plastique à la compression de l'élément faisant l'objet du test 6 selon l'étape de test c). Ici, on peut également observer après 60 minutes une déformation résiduelle R de 27 %. Des couches d'amortissement comprenant un matériau de ce type préservent certes de manière très satisfaisante le ballast, mais n'obtiennent pas les propriétés élastiques souhaitées et donc ce faisant non plus la protection souhaitée contre les vibrations de la semelle sous traverse. Un exemple contraire d'un comportement fortement marqué au niveau élastique d'un élément faisant l'objet du test 6 est illustré à l'aune de l'évolution 23. Ici, il reste certes une déformation résiduelle de 5 % sous la forme d'une proportion plastique de la déformation, mais elle est obtenue dans les faits au bout de 20 minutes. L'indice EPM correspond à la déformation résiduelle R à l'issue des 20 minutes. On peut voir sur la figure 14 que ni le matériau ou l'élément faisant l'objet du test 6 présentant l'évolution 21, ni le matériau ou l'élément faisant l'objet du test 6 présentant l'évolution 23 ne présente des propriétés selon l'invention de la couche d'amortissement 5. L'évolution d'un élément faisant l'objet du test 6 selon l'invention, illustré à titre d'exemple, ou d'une couche d'amortissement 5 correspondante est désignée par le numéro de référence 22. Il en résulte une déformation résiduelle R 20 minutes une fois l'intervalle dédié à la déformation écoulé selon l'étape de test e) et donc un indice EPM allant d'environ 16 % à 17 %, soit quasiment au milieu de l'intervalle selon l'invention allant de 10 à 25 %. Une couche d'amortissement 5 présentant un indice EPM de ce type présente aussi bien les caractéristiques élastiques souhaitées et donc la protection souhaitée contre les vibrations, que les propriétés plastiques souhaitées et donc l'action souhaitée consistant à préserver le ballast.