Les rails de chemin de fer sont-ils continus ?

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Les rails de chemin de fer sont-ils continus ?

Sur certaines grandes lignes de chemin de fer, on n'entend plus le bruit caractéristique que faisaient les roues du fait de l'espace obligatoire entre les rails. Et pour cause : il n'y plus qu'un seul rail, un long ruban ... qui ne se dilaterait plus ? Pourquoi ?

Oui, depuis les années 1980 (correspondant à la mise en service de la première ligne TGV Paris-Lyon) les rails sont "continus" sur plusieurs centaines de kilomètres. Le procédé se généralise pour toutes les grandes lignes.
Comment se fait alors la dilatation (ou la contraction) avec les variations de température ?
Chaque file de rail est fixée sur des traverses : une tous les 60 cm - qui ne sont plus en bois mais en béton armé, pesant chacune plus de 350 kg. Sur chaque traverse, le rail est fixé par deux, voire trois boulons, très fortement serrés. Ainsi la variation de longueur du rail en fonction de la température ne peut plus se produire, à cause de ce serrage énergique, et la dilatation est transformée en accroissement de la "contrainte interne" au sein de l'acier du rail. Mais cette contrainte interne est faible compte tenu de la petite longueur en question (60 cm) compatible avec la caractéristique métallurgique du rail.
Répétons ce raisonnement pour chaque longueur élémentaire (60 cm) et vous réalisé une file de rail "sans joint de dilatation" sur une longueur infinie.
La pose de telles longueurs n'est pas évidente :
- du laminoir sortent des coupons d'une trentaine de mètres
- ils sont soudés entre eux et transportés sur wagons par longueur de 300 m
- ces coupons de 300 m sont ensuite soudés entre eux sur place.

Le long ruban de rail est une réalité depuis 1945. Les longs rails soudés (LRS) sont mis en place sur les lignes principales et les lignes grandes vitesse, pour éviter les chocs répétés à chaque extrémité des rails. Les rails de 18 ou 36 m sont soudés électriquement en atelier sur 288 m. Après mise en place, ces longueurs sont soudées entre elles par aluminothermie. L'acier élaboré par réduction d'oxyde de fer avec de l'aluminium est coulé à plus de 2000°C dans un moule réfractaire parfaitement adapté aux différents profils de rail à souder.
Une longue expérience dans l'élaboration d'acier de haute qualité permet de réaliser une soudure en moins de 15 minutes. Ainsi les rails atteignent plusieurs dizaines de km. entre chaque long ruban de plusieurs dizaine de kms il y a un joint de dilatation qui au lieu d'être consitué par un vide perpendicualire au rail est actuellement constitué d'un long biseau pratiqué dans la largeur des deux éléments de rails aboutés (seules les courbes de faible rayon et les terrains instables ou le franchissement de certains ouvrages d'art limitent l'emploi des rails soudés).
L'usage d'aciers de plus en plus performants au coefficeint de dilatation mieux maitrisés comme le mode de soudure ne suppriment pas le phénomène de dilatation mais le diminuent. Les longueurs maximales de rails sont calculées de façon à ce que l'écartement de la voie varie dans une plage permettant le roulement des motrices et wagons. je pense avoir déjà lu quelque part que la Sncf en cas de fortes chaleur organisait des "tournées de chaleur" pour vérifier cet écartement. Et il me semble bien qu'au dessous de 60°C la dilatation reste maitrisée. Durant la canicule de l'été 2003 je crois me rappeler que la circulation des trains avait été suspendue sur des voies secondaires encore équipées de rails en fonte pour une trop grande déformation.

Les rails actuels sont de 800 à 1500m. Les extrémités de deux rails successifs sont taillées en aiguille (sorte de biseau) sur une vingtaine de centimètres, et se chevauchent. Elles peuvent glisser librement l'une sur l'autre. La continuité du rail est assurée. Avec ce dispositif on n'entend plus le bruit de roulement occasionné par les espaces entre rails de 18m d'hier. De plus, sur la partie centrale du rail, les fixations sur les traverses et le ballast ont été conçes pour empêcher le rail de s'allonger et équilibrer les contraintes qui apparaisent sous l'effet de l'élévation de température.