Voies anti-vibratoires – Système de fixation précontraint
Les systèmes de fixation précontraints sont des systèmes de fixation du rail discrets avec une semelle très souple sous selle ou sous traverse.
La semelle souple est précontrainte, à l’aide de ressorts spécialement conçus à cet effet, sous une pré-charge de l’ordre de 80 % de la charge statique normalement exercée sur le système de fixation lors du passage d’un convoi. Le ressort de précontrainte est complètement découplé durant le passage des convois, ce qui permet d’éviter toute transmission vibratoire vers l’environnement à travers ce ressort rigide. Un ressort souple placé à l’intérieur du ressort rigide de précontrainte permet d’assurer la stabilité du système. La déflexion statique du rail durant le passage des convois est contrôlée et limitée par la précontrainte de la semelle souple, conduisant à une faible déflexion statique additionnelle lors du passage des convois.
La semelle élastique est constituée d’un élastomère qui présente un faible rapport entre raideurs dynamique et statique ainsi que d’excellentes résistance électrique et stabilité thermique. La raideur dynamique du système peut atteindre des valeurs aussi faibles que 5 kN/mm (à 20 Hz), assurant une première fréquence de résonance roue-rail inférieure à 20 Hz et donc d’excellentes caractéristiques d’isolation vibratoire, comparables à celles d’une dalle flottante.
Le système est conçu de façon telle qu’il peut être directement appliqué:
- sur dalle béton ou sur structure métallique;
- sur traverses en béton ou en bois;
- sur voies ballastées ou non ballastées;
- au niveau du sol, en sous-sol ou sur ouvrage d’art.
Il peut être utilisé pour tous les types de voies: train, RER, métro, tramway, appareils de voie …
Il est également adapté aux voies intégrées.
New York (métro), viaduc en acier
Comme la fixation devait être livrée en une seule pièce, elle devait être assemblée sur une plaque d’acier boulonnée aux traverses en bois.
L’épaisseur de la plaque d’acier a été déterminée comme étant de ½ » (12 mm) pour assurer une fixation sûre aux montants de 1″ (25 mm) de diamètre qui constituent l’épine dorsale du système de précharge. Cela signifiait qu’il y avait seulement de la place pour un matériau d’amortissement de ¾ »(19 mm). La solution consiste d’une plaque de caoutchouc de 3 mm d’épaisseur avec des disques en caoutchouc naturel d’un diamètre de 35 mm et d’une hauteur de 19 mm.
Comparaison des niveaux de vibration au sol entre la voie NYCTA standard et la voie avec l’attache D2S à Grand Street Station.
Pont du Nord à Paris (métro)
Plusieurs lignes du métro de Paris RATP opèrent sur des ponts en acier datant du début des années 1900. Un projet de réhabilitation était le moment idéal pour redessiner les voies du Pont du Nord et offrir une réduction significative des vibrations et du bruit émis par la structure. Le Pont du Nord est situé sur la ligne de métro 2, près de la gare La Chapelle.
La structure en acier a presque 100 ans. Les rails sont montés sur des traverses en bois, boulonnées directement sur le pont en acier. Les nouvelles voies spécialement conçues consistaient d’une couche précontrainte élastique sous la traverse réduisant le bruit de 6 dB(A).
Métro Milan, extension Famagosta – Abbiategrasso
À Milan, les systèmes ont été directement installés sur la dalle de béton. Dans la courbe considérée, la charge maximale par essieu a été estimée à 40 kN.
Le bloc de la plaque de base a été développé pour avoir une épaisseur de 50 mm et une rigidité statique verticale de 5 kN/mm.
Deux ressorts de compression avec un ressort de 6 kN/mm sont comprimés 2 mm pour produire une pré-charge de 24 kN, résultant en une fixation élastique avec des déplacements limités.
Voies intégrées à Anvers
Sur ce site, un tram devait faire une courbe avec un rayon de 25 m. Les systèmes de rails devaient être encastrés dans la chaussée et construits sur une dalle de béton. Des études de bruit avant la construction ont indiqué que les niveaux de bruit et de vibration seraient très dérangeants pour les maisons très proches de la piste.
Le système de fixation de rail fortement amorti avec une résilience suffisamment élevée pour fournir une déflexion et un amortissement latéral du rail a été installé pour minimiser le patinage latéral de la roue sur le rail qui déclenche le crissement. L’installation a été exécutée selon un processus descendant. Une fois les voies en place, des bouchons en caoutchouc spécialement développés sont placés sur l’attache, un de chaque côté du rail. Les bouchons sont conçus pour protéger l’attache contre l’infiltration par le béton, pouvant empêcher le fonctionnement du ressort ou même bloquer le mouvement du patin de la plaque de base.
Les performances de cette voie ont été mesurées après installation et lors du passage du tramway Siemens (équipé de roues élastiques). La plupart des passages de tram n’ont pas généré de bruit de crissement. Pour certains rares passages, le bruit de crissement maximal mesuré à une vitesse de 10-15 km/h à 7,5 m de la voie était de 80,5 dB (A).
En comparaison, le niveau de bruit de crissement calculé pour des voies classiques à 7,5 m de cette voie était de 102,7 dB(A). Le système de voie très résilient réduit ainsi le bruit de crissement, le cas échéant, de plus de 20 dB(A). Ce résultat est très satisfaisant et conduit à d’autres installations de ce type pour éviter le bruit de crissement dans les courbes de tram serrées.
Ostende, opérations de fret dans un environnement maritime urbain
Le pont d’acier est utilisé pour le trafic ferroviaire destination port d’Ostende. L’objectif était de développer une solution polyvalente ferroviaire pour la réduction du bruit des ponts en acier. Le pont a été construit en 2004 et 2005. Une mesure d’analyse modale du pont a été effectuée et une attache personnalisée a été conçue.