24/07/2007

07/2007-2 - La dilatation des rails

A la suite du post précédent qui se termine par une remarque sur la dilatation des rails, j'en profite pour développer ce sujet, l'estimant important. En effet, le problème de la dilatation ne doit pas être sous-estimé si l'on veut s'éviter des surprises. Si les joints de dilatation sont trop peu nombreux ou carrément absents, le risque est assuré de voir des portions de voies se gondoler ou se décoller de l'assiette de voie. Dégâts garantis, donc !

Gondolage rails

 

Voyons ça de plus près de façon rationnelle.

La dilatation est fonction du matériau, de la longueur du rail et de l'écart de température. Dans le cas du maillechort, celui-ci a un coefficient de dilatation de 0,0186 mm par m par °C. Dans le cas d'un écart de température de 40°, un mètre de rail en maillechort se dilate de 40° x 0,0186 x 1 m = 0,744 mm. Compte tenu du premier critère, il est donc normal de constater des différences selon les marques de rails. En particulier, les rails Peco sont très sensibles à la dilatation, et cela dépend en outre de la longueur du coupon de rail.

Deux conclusions s'imposent. Primo, il est souhaitable de poser des joints de dilatation tous les m au maximum, et même moins avec l'avantage d'entendre le bien sympathique tac tac des roues sur les joints (un joint tous les 50 cm serait bien). A la pose de la voie, il faut donc laisser du jeu entre les coupons de rail contigus ou créer de nouveaux joints de dilatation moyennant un bon coup de disque à tronçonner. Secundo, la pose devrait idéalement se faire à une température d'environ 20 ° afin de réduire les écarts de température, donc la dilatation.

Personnellement, j'installe à peu près tous les mètres ou moins un joint de 1 mm environ, voire 1,5 mm si les travaux de pose sont effectués par temps froid. Précaution importante : de part et d'autre de l'éclisse, je pose un bout de câble joignant les deux parties afin d'assurer la continuité électrique (outre le double feeder courant sous le réseau et permettant une réalimentation fréquente de la voie).

Autre chose maintenant. Il arrive que les rails, se dilatant à leur aise lors de grandes chaleurs, arrivent à se rejoindre malgré le jeu. Une seule solution, repasser un coup de disque à tronçonner. Après cela, les voies ne devraient plus se dilater par la suite. Mais, direz-vous, lorsque la température baisse, les rails vont se rétracter et les joints augmenter. Et bien, pas du tout, du moins pas dans la mesure où ils se sont dilatés ! En effet, j'ai constaté, ainsi que d'autres modélistes l'ont fait, que les rails ne se rétractaient guère et ne bougeaient presque plus, quelle que soit la température (dans un local fermé bien sûr) ! Pourquoi ?

La grande dilatation initiale des rails Peco pourrait peut-être provenir d'une libération des contraintes internes initiées par les procédés de fabrication. Cette hypothèse n'est théoriquement valable qu'avec des rails venant d'être tréfilés mais non avec des rails ayant séjourné suffisamment longtemps dans les stocks. Et pourtant, les profilés que j'ai posés proviennent d'un stock que je possède depuis des années bien à l'abri sur mes étagères ! Le mystère n'est donc pas éclairci entièrement !
Par contre, j'ai aussi constaté que les rails des voies solidement clouées et ballastées ou ceux soudés aux extrémités de modules ne bougent pas, du moins si les écarts de température restent dans des limites acceptables. Cela me fait inévitablement penser à ce qui se passe en réalité avec les longs rails soudés.

Je me suis donc décidé à aller à la pêche aux renseignements chez les pros du grand chemin de fer. Voici ce qu'il en ressort. 

Les longs rails soudés, appelés aussi "barres longues", constituent une méthode moderne de pose des voies ferrées qui présente l'intérêt de supprimer la plupart des joints de rail sur des longueurs importantes, souvent plusieurs kilomètres. Pour limiter les contraintes, on pose les barres longues à une température moyenne entre les extrêmes attendues, en général à 25 °C sous notre latitude. Au moment de la soudure, les rails sont mis en traction à l'aide de vérins hydrauliques. Aux extrémités, on installe des appareils de dilatation ou des joints en biseau, qui permettent aux rails de coulisser, tout en assurant sans hiatus la continuité du roulement.

La dilatation du métal avec la température, qui est contrariée dans ce système de pose, se transforme en contraintes de compression ou de tension, qui peuvent atteindre jusqu'à 140 tonnes pour une voie armée de rails de 60 kg/m. Ces contraintes dépendent des variations de températures et de la section du rail, mais sont indépendantes de sa longueur. Elles sont contrariées par le frottement des traverses sur le ballast, sauf aux extrémités de la barre longue.

Voilà en ce qui concerne le grand chemin de fer.

Il n'en reste pas moins que la question "pourquoi?" énoncée plus haut n'est toujours pas résolue. La réponse relève plus que probablement du domaine de la thermophysique des matériaux et je renonce à pousser l'enquête aussi loin.

Qu'importe finalement que nous ne sachions pas pourquoi, puisque nous savons ce qu'il convient de faire sur notre réseau.

 

Sur les parties visibles du réseau, il est possible de reproduire un joint de dilatation coulissant comme on en voit en réalité. Je me suis amusé à en confectionner un pour voir ce que ça donne (rails code 75 Peco).

Joint dilatation 1 (Small)

 

00:29 Écrit par André S dans 09. Voie | Lien permanent | Commentaires (4) | Tags : -voie_dilatation des rails |  Facebook |

23/07/2007

07/2007-1 - Le remplacement du plancher

Après une longue absence, me revoilà, bien décidé à poursuivre la construction de mon réseau.

 

Cet intermède est notamment dû à la nécessité de remplacer complètement le plancher de la salle 1 que j'avais fièrement présenté dans mon post du 28 janvier 2007.

10-04 Aménag ement local 1 (WinCE)

En effet, pour le réaliser, j'avais choisi des plaques d'aggloméré de bois de 22 mm d'épaisseur pourvues de languettes et rainures sur leur pourtour. J'avais estimé que ce matériau était pratique et rapide à poser. Certes ! Cependant, à l'usage, j'ai constaté que ce plancher émettait des grincements lors de mes passages répétés, qui, dans le silence des soirées et des nuits, se révélaient nettement perceptibles et finissaient par devenir agaçants.

Une étude du problème a mis en évidence le manque de rigidité des panneaux d'agglo, un nombre trop réduit de fixations par vis et un manque de planéité des poutres de support en sapin.

 

 

Je me suis dit que je n'allais pas supporter ça le restant de mes jours et j'ai donc pris la décision de remédier à cet état de choses en choisissant un autre matériau plus adapté, en l'occurrence des planches de pin languetées de forte épaisseur et solidement fixées sur les poutres correctement nivelées.

Une fois la décision prise, restait le problème des pieds à solutionner. Je les ai tout simplement enlevés après avoir suspendu l'infrastructure du réseau aux poutres du plafond à l'aide de feuillard perforé, de solides pitons et de tendeurs. Aucun problème pour retrouver l'emplacement des poutres du plafond, car j'avais soigneusement noté leur emplacement en vue d'une future frise et de futurs éclairages suspendus au plafond. Je me suis d'ailleurs souvent félicité d'être un homme prévoyant, du moins en modélisme !

07-07 Suspension

 

Une fois le plancher complètement libéré, je me suis aussitôt attaqué au remplacement progressif des plaques d'agglo par les planches, en prenant soin de niveler au passage les poutres de sapin partout où cela se révélait nécessaire. Chaque planche a été fixée au moyen de longues vis à chaque point d'appui. Je crois bien que j'ai utilisé plus de 600 vis  pour la fixation de ce plancher de 5,5 x 3,6 m. Tant qu'à faire, j'en ai profité pour procéder à la pose de câbles divers (220 V, TV et hauts-parleurs).

06-07 Plancher

 

Voici le résultat après un ponçage et deux couches de vernis polyuréthane résistant aux griffes et à l'usure.

07-07 Plancher 1

 

Fichtre, se diront peut-être certains, quel luxe ! Bien sûr, ce plancher a un certain cachet et je compte bien ne pas l'esquinter en le protégeant par un tapis durant toute la phase des travaux jusqu'à finition du décor, une opération qui nécessite, comme chacun sait, l'utilisation de nombreux produits salissants.

 

Bon, je vais de ce pas réinstaller l'ancien tapis et reposer les pieds sous le réseau. Restera à nettoyer consciencieusement les voies existantes et vérifier soigneusement celles-ci. Je me suis aperçu en effet, comme je m'y attendais, qu'il s'est produit une certaine dilatation des rails dues aux périodes de fortes chaleurs survenues depuis la pose de ces voies. Cela a même provoqué, à certains joints, la disparition du jeu que j'avais intentionnellement donné à ceux-ci (de l'ordre de 1 à 1,5 mm par mètre). Je vais profiter du fait que la partie supérieure n'est pas encore posée pour procéder aux travaux de rectification de la voie.

 

 

Quoiqu'il en soit, une chose est certaine : mon plancher ne grince plus !

30/01/2007

01/2007-19 - Il y a aussi l'électricité ...

 

12-06 -Câblage 1 
Pontage des éclisses métalliques.

A peu près tous les mètres, deux éclisses jouent le rôle de joint de dilatation pour autant qu'on laisse un petit écart (1 à 2 mm) entre les extrémités des 2 rails contigus. C'est un point important à ne pas négliger. D'autant qu'avec le réchauffement climatique, on nous promet des étés de plus en plus caniculaires !

Un autre point important est la continuité électrique exempte de chutes de tension. Si l'on désire une exploitation fiable, il est nécessaire de réalimenter à intervalles réguliers les rails, et ce à partir de "feeders" courant tout le long du réseau. En outre, entre deux points de réalimentation, les éclisses métalliques sont soit soudées (pour celles présentes entre deux joints de dilatation), soit pontées (aux joints de dilatation). De la sorte, le "jus" passe bien et les engins de traction disposent toujours de la tension maximale. 


 

 Châssis 2

Un câblage propre et ordonné.

Des plans établis au préalable, des câbles numérotés, un code de couleurs, ... autant d'éléments qui, en cas de panne, faciliteront par la suite les recherches pour trouver la cause de celle-ci.

Ici, l'on distingue bien une des poutres en L fixée sur les lattes murales verticales (j'ai banni les pieds du côté mural). Comme on peut le voir, ces dernières servent également à supporter des assiettes de voie inférieures au moyen d'équerres métalliques.

Sur cette poutre en L courent divers câbles qui sont : les 2 feeders amenant le courant digital en provenance de l'amplificateur du système digital DCC, les 2 feeders amenant le courant pour les accessoires électriques et électromagnétiques (16 V ~), le bus XpressNet à 4 câbles qui alimente les diverses prises pour commande baladeuse disséminées le long du réseau et les 2 feeders pour la rétrosignalisation à la centrale d'informations diverses (les occupations de cantons essentiellement). Ces deux derniers câbles sont séparés des autres pour éviter toute perturbation des données transitant dans le bus. Où qu'on se trouve, dès que le besoin s'en fait sentir, il n'y a qu'à repiquer sur les feeders.

Puisque je parle du bus XpressNet, les connaisseurs auront deviné que je suis un adepte de la marque Lenz, système DCC. Pour éviter toute polémique, je refuse de privilégier une marque plutôt qu'une autre et je reconnais que beaucoup d'autres fabricants font également du bon "matos". Je possède d'ailleurs des décodeurs d'autres marques (Viessmann, ESU, Littfinsky, ...) ainsi que divers composants tels qu'une commande baladeuse de la firme ESU, sans fil et vraiment très pratique. Mais ceci est une autre histoire dont je vous entretiendrai plus tard.