Le rail
- Evolution de la
composition du rail
La plus ancienne trace de
rail proprement dite apparaît au XVème siècle,
mais les rails en bois devinrent d'un usage courant dans les
mines au XVIème siècle, notamment en Allemagne et
dans les mines anglaises du Nottinghamshire. Le nombre de
600 wagons utilisés vers 1690 dans une seule mine démontre
bien l'importance déjà donnée à ce type de transport.
Vers 1738, à Whitehaven, on
eut l'idée de garnir les rails en bois avec des lames de
fonte clouées. Ainsi, vers 1750, les rails en fonte firent
leur apparition en Angleterre dans les mines de Coalbrookdale. La voie ferrée prit alors un grand
développement.
Les rails en fer apparurent
en 1811 dans la carrière de Lord Carlisle et, dès
l'apparition régulière de la traction à vapeur, le rail en
fonte disparut du fait de sa fragilité.
La substitution du rail en
acier au rail en fer se fit à partir de la deuxième moitié
du XIXème siècle. Le rail en acier a une
durée d'existence 9 à 10 fois plus longue que celle du rail
en fer. On vit ainsi sa consommation nettement diminué
malgré le développement considérable du chemin de fer.
Pour la fabrication des
rails, on utilise des aciers mi-durs au carbone, élaborés
par le procédé Thomas. Cet acier doit avoir
les qualités suivantes :
- résistance à l'abrasion
- résistance aux chocs
- la soudabilité à l'arc ou
par aluminothermie
Pour produire cet acier, qui
a une résistance à la traction de 70 à 85 hbar (13 tonnes en
moyenne par essieu), on utilise, en plus du fer, les
quantités suivantes de composants :
- carbone : 0,37 à 0,55 %
- manganèse : 0,70 à 1,20 %
- silicium : < 0,35 %
- phosphore : < 0,08 %
- soufre : 0,06 %
En réalité un peu de nickel
est favorable à la résistance à l'abrasion.
- Evolution de l'aspect du
rail
On commença à s'intéresser
réellement à la forme du rail lorsqu'on commença à
utiliser la fonte. Ainsi en 1789, Jessop inventa un rail en
fonte, " l'edge rail ", en saillie avec l'utilisation de la
roue à boudin. Ces rails comportaient une courbe inférieure
dite en " ventre de poisson ". Chaque élément très court
était fixé par des boulons directement sur des dés en pierre
ou des blocs de bois.
En 1797 apparurent dans les
mines de Lawson des rails droits fixés pour la première fois
par des coussinets ou " chairs " en fer.

Différents rails dont le
rail en " ventre de poisson"en haut à gauche
En 1830, lorsque le rail
était en fer, Robert Stevens inventa le rail à champignon et
à semelle, dit " Vignole ". Le coussinet était supprimé. Le
rail reposait directement par sa semelle sur les dés ou les
traverses. Il fut introduit vers 1836 en Angleterre par un
certain Vignole, d'où son nom, puis par Marc Seguin en
France. Le rail Vignole est composé de trois parties :
- le champignon sur lequel se
fait le roulement
- le patin qui est la partie
s'appuyant sur les traverses avec fixation par crampons ou
tirefonds
- l'âme qui est la partie
verticale reliant le champignon au patin

Un rail à champignon de
type " Vignole "
Le rail " à double champignon
" est symétrique dans l'axe de sa hauteur. Sa pose
nécessitait l'utilisation de coussinets. Il était
théoriquement plus économique ; usé d'un côté il était
utilisé de l'autre, mais les coussinets laissaient des
empreintes et, quand l'acier remplaça le fer, le rail
s'usant beaucoup moins, le rail à double champignon perdit
peu à peu son utilité.

Rail " à double champignon
"
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