ferroviaire 505 1

CODE UIC 10e édition, Avril 2006 Version originale

Matériel de transport ferroviaire Gabarit de construction du matériel roulant Eisenbahnfahrzeuge Fahrzeugbegrenzungslinien Railway transport stock Rolling stock construction gauge

505-1 OR

Fiche à classer aux chapitres : V - Matériel roulant VI - Traction VII - Installations fixes

Application : A dater du 1er avril 2006 Tous les Membres de l’Union Internationale des Chemins de fer Cette fiche s’applique aux voies à écartement normal

Historique des mises à jour : 1re édition, Juin 1991

Version initiale

7e édition, Mai 1995 8e édition, Janvier 1997

Approbation Annexe 6 (devenue F)

9e édition, Août 2002

Approbation des modifications et de l’Annexe G déjà approuvée. Important : Les points de la présente fiche ont été renumérotés à l’occasion de sa nouvelle édition ; le premier point passe désormais de 0 à 1, ce qui décale l’ensemble de la numérotation (0 => 1, 1 => 2, etc.). Tenir compte, s’il vous plaît, de ce changement pour les renvois figurant dans les autres fiches.

10e édition, Avril 2006

Modifications des points 5.4, 7.2.3 et F.4 et ajout de l’Annexe F.7. (Approbation par l’ex groupe de travail Matériel Roulant de la SC 11 UIC).

Le responsable de la fiche est indiqué dans le Code UIC

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Sommaire Résumé .................................................................................................................................1 1-

Généralités................................................................................................................... 2

2-

Domaine d’application................................................................................................ 3

3-

Définitions.................................................................................................................... 4 3.1 - Coordonnées normales ........................................................................................ 4 3.2 - Contour de référence............................................................................................ 4 3.3 - Déport géométrique .............................................................................................. 4 3.4 - Centre de roulis C................................................................................................. 5 3.5 - Dissymétrie ........................................................................................................... 6 3.6 - Coefficient de souplesse s.................................................................................... 6 3.7 - Gabarit maximal de construction du matériel ....................................................... 7 3.8 - Gabarit d’encombrement cinématique.................................................................. 7 3.9 - Déplacements quasi statiques z ........................................................................... 8 3.10 -Saillie S ................................................................................................................ 8 3.11 -Position limite du véhicule.................................................................................... 8 3.12 -Réduction Ei ou Ea ............................................................................................... 8 3.13 -Gabarit limite des obstacles................................................................................. 9

4-

Généralités sur la méthode d’obtention du gabarit maximal de construction du matériel ................................................................................................................. 10

5-

Contours de référence du gabarit cinématique ..................................................... 12 5.1 - Partie commune à tous les véhicules ................................................................. 13 5.2 - Partie inférieure à 130 mm concernant les véhicules qui ne doivent pas circuler sur les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre et d’arrêt en position active ................................................................................................ 14 5.3 - Partie inférieure à 130 mm concernant les véhicules qui peuvent circuler sur les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre et d’arrêt en position active ................................................................................................ 15 5.4 - Contour de référence des pantographes et des organes sous tension non isolés en toiture............................................................................................ 17

505-1 OR

6-

Règles associées au contour de référence pour la détermination du gabarit maximal de construction du matériel......................................................... 18 6.1 - Déplacements verticaux ..................................................................................... 18 6.1.1 -

Détermination des hauteurs minimales au-dessus du plan de roulement ....... 18

6.1.2 -

Détermination des hauteurs maximales au-dessus du plan de roulement ...... 26

6.2 - Déplacements transversaux (D) ......................................................................... 28

7-

6.2.1 -

Saillies autorisées So (S) ................................................................................. 28

6.2.2 -

Position d’inscription des véhicules dans la voie et coefficient de braquage (A) .................................................................................................... 29

6.2.3 -

Déplacements quasi statiques (z).................................................................... 32

Détermination des réductions par le calcul............................................................ 34 7.1 - Termes pris en compte dans le calcul des déplacements (D) ............................ 34 7.1.1 -

Termes relatifs aux positions d’inscription du véhicule en courbe (déport géométrique) ....................................................................................... 34

7.1.2 -

Groupe de termes concernant les jeux transversaux ...................................... 35

7.1.3 -

Terme relatif à l’inclinaison du véhicule sur sa suspension et à sa dissymétrie lorsque cette dernière dépasse 1° (déplacements quasi statiques) ......................................................................................................... 35

7.1.4 -

Termes particuliers .......................................................................................... 37

7.2 - Formules de réduction ........................................................................................ 38 7.2.1 -

Formules de réduction applicables aux véhicules moteurs (dimensions en mètres) ................................................................................... 39

7.2.2 -

Formules de réduction applicables aux éléments automoteurs (dimensions en mètres) ................................................................................... 42

7.2.3 -

Vérification du passage au gabarit des pantographes et autres organes sous tension sur toiture.................................................................................... 45

7.2.4 -

Formules de réduction applicables aux voitures et véhicules à voyageurs (cotes en mètres) ............................................................................................. 49

7.2.5 -

Formules de réductions applicables aux wagons (dimensions en mètres)...... 52

Annexe A -

Exemples d’application du gabarit cinématique par le calcul................ 54

A.1 - Détermination des réductions pour les locomotives ........................................... 54 A.1.1 - Réductions applicables à la caisse .................................................................. 54 A.1.2 - Réductions applicables au pantographe .......................................................... 56

A.2 - Détermination des réductions pour les éléments automoteurs........................... 58 A.3 - Détermination des réductions pour les véhicules moteurs ................................. 61 A.4 - Détermination des réductions pour les voitures.................................................. 63 A.5 - Détermination des réductions pour les véhicules articulés................................. 65

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A.6 - Détermination des réductions pour les wagons.................................................. 67 A.6.1 - Wagon couvert à deux essieux........................................................................ 67 A.6.2 - Wagon-citerne à bogies ................................................................................... 69 A.6.3 - Wagon-trémie à bogies.................................................................................... 71

Annexe B -

Méthode graphique..................................................................................... 74

B.1 - Détermination du gabarit maximal de construction par la méthode graphique... 74 B.2 - Détermination des réductions par la méthode graphique ................................... 74 B.2.1 - Méthode d’inscription géométrique .................................................................. 75 B.2.2 - Exemple de vérification de limites d’encombrement d’un organe sous châssis .................................................................................................... 77

Annexe C -

Exemples d’application du gabarit cinématique par la méthode graphique .................................................................................................... 78

C.1 - Détermination des réductions pour les véhicules moteurs ................................. 78 C.2 - Détermination des réductions pour le matériel remorqué................................... 79 Annexe D -

Base théorique des accords bi- ou multilatéraux en vue de l’application d’un gabarit surélevé............................................................ 81

Annexe E -

Affaissement des suspensions pour les zones situées en dehors du polygone de sustentation B, C et D..................................................... 83

Annexe F -

Calcul du gabarit des véhicules pendulaires soumis à Ip > Ic ................ 85

F.1 - Généralités ......................................................................................................... 85 F.1.1 F.1.2 F.1.3 F.1.4 F.1.5 -

Objet ................................................................................................................ Domaine d’application...................................................................................... Historique ......................................................................................................... Conditions relatives à la sécurité ..................................................................... Symboles utilisés .............................................................................................

85 85 85 86 86

F.2 - Conditions de base pour la détermination du gabarit des VCI ........................... 86 F.3 - Analyse des formules ......................................................................................... 88 F.3.1 - Formules de base ............................................................................................ 88 F.3.2 - Modifications à apporter aux formules pour les VCI ........................................ 88

F.4 - Règles associées................................................................................................ 93 F.5 - Exemples d’application des principes généraux................................................. 93 F.5.1 - Exemple de calcul pour un VCI équipé d’un système "actif"............................ 93 F.5.2 - Exemple de calcul pour un VCI équipé d’un système "passif"......................... 97

F.6 - Commentaires .................................................................................................. 104 F.6.1 - Condition pour le réglage de l’inclinaison (VCI actifs).................................... 104 F.6.2 - Condition concernant la vitesse des VCI ....................................................... 105

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F.7 - Vérification du passage au gabarit des pantographes...................................... 106 F.7.1 - Pantographes indépendants d’un système de pendulation de la caisse ....... 106 F.7.2 - Formules pour pantographes dépendants de la pendulation de la caisse et/ou d’un système de recentrage des pantographes .................................... 108

Annexe G -

Utilisation des marges existantes de l’infrastructure par des véhicules à paramètres définis ........................................................ 110

Glossaire ..........................................................................................................................113 Liste des abréviations .....................................................................................................117 Bibliographie ....................................................................................................................118

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Résumé La présente fiche : -

définit le contour de référence du gabarit cinématique pour les véhicules moteurs, les voitures et les wagons,

-

fixe les règles associées au contour de référence du gabarit cinématique pour la détermination du gabarit maximal de construction,

-

précise la position des différents gabarits, les uns par rapport aux autres et donne une définition de ceux-ci,

-

permet la détermination de gabarits maximaux de construction : • •

par le calcul, point 7, par la méthode graphique, Annexe B.

Les commentaires et les explications concernant l’élaboration des prescriptions et des formules figurent dans lafiche UIC n° 505-5.

1

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1 - Généralités Un gabarit comprend deux éléments fondamentaux : -

un contour de référence,

-

des règles associées à ce contour de référence.

Ces dernières sont constituées d’un ensemble de formules et de conditions d’application qui permettent, à partir du contour de référence, de déterminer : -

pour les services du Matériel, le gabarit maximal de construction,

-

pour les services de l’Equipement, le gabarit limite des obstacles.

2

505-1 OR

2 - Domaine d’application Les prescriptions de la présente fiche, à l’exception des Annexes A - page 54, C - page 78, D page 81 et G - page 110, sont à suivre obligatoirement pour tous les types de matériel à construire (véhicules moteurs, voitures, fourgons, wagons) susceptibles de circuler en service international. Pour les véhicules à caisse inclinable, l’Annexe F - page 85 est applicable. Ces prescriptions ne s’appliquent pas aux chargements. Les "gabarits de chargement" sont indiqués dans le RIV (voir Liste des abréviations - page 117). Par contre, elles peuvent être appliquées pour certains couples wagon-chargement (conteneurs et caisses mobiles) (voir fiche UIC n° 506, voir Bibliographie - page 118). Pour les véhicules porteurs de chargements exceptionnels, l’Annexe B - page 74 peut être utilisée. Pour les véhicules à paramètres définis, l’Annexe G - page 110 peut être utilisée. La présent fiche ne s’applique pas : -

aux wagons du continent pour le trafic en Grande-Bretagne pour lesquels la fiche UIC n° 503 (voir Bibliographie - page 118) est applicable.

3

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3 - Définitions 3.1 -

Coordonnées normales

On appelle axes de coordonnées normales, des axes orthogonaux définis dans un plan normal à l’axe longitudinal des rails en position nominale ; l’un des axes, parfois appelé horizontal, est l’intersection du plan précité et du plan de roulement ; l’autre est la perpendiculaire à cette intersection située à équidistance des rails. Pour les besoins des calculs, cet axe et l’axe du véhicule doivent être considérés comme confondus afin de pouvoir comparer les gabarits de construction des véhicules et les gabarits limites d’obstacles calculés tous deux à partir du contour de référence du gabarit cinématique qui est commun.

Axe du véhicule ou de la voie Plan de roulement

Fig. 1 - Axe de la voie en position nominale

3.2 -

Contour de référence

(voir point 5 - page 12) Contour rapporté aux axes de coordonnées normales (voir point 3.1), toujours accompagné de règles associées (voir point 6 - page 18) servant, en ce qui concerne le matériel, à définir le gabarit maximal de construction du véhicule.

3.3 -

Déport géométrique

(voir point 7.1.1 - page 34) On appelle déport géométrique d’un élément d’un véhicule placé dans une courbe de rayon R, la différence entre la distance de cet élément à l’axe de la voie et celle qu’il aurait dans une voie en alignement, les essieux étant, dans les deux cas, placés en position médiane dans la voie, les jeux étant également répartis et le véhicule symétrique et non incliné sur ses suspensions ; autrement dit, c’est la part du désaxement de l’élément du véhicule due à la courbure de la voie. Pour un même côté de l’axe de la voie, tous les points de la même section transversale de la caisse d’un véhicule ont un même déport géométrique.

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505-1 OR

dga = déport géométrique

dgi = déport

Axe de la voie

Axe de la voie

géométrique

Fig. 2 -

3.4 -

Centre de roulis C

(voir point 7.1.3 - page 35 et Fig. 3 - page 6) Lorsque la caisse d’un véhicule est soumise à une force transversale parallèle au plan de roulement (composante de la pesanteur, voir figure 3a, ou force centrifuge, voir figure 3b), elle s’incline sur ses suspensions. Si les jeux transversaux du véhicule ainsi que l’effet des amortisseurs sont épuisés, l’axe XX’ d’une section transversale de la caisse prend, dans cette inclinaison, une position X1X’1. Dans les cas courants de déplacements transversaux de véhicules, la position du point C est indépendante de la force transversale mise en jeu. Le point C est appelé centre de roulis du véhicule et sa distance hc au plan de roulement est appelée hauteur du centre de roulis. Dans le cas de positions extrêmes caisse/bogie, cette hauteur hc doit être prise au niveau d’une des butées caisse/bogie concernée : -

butée de rotation,

-

butée centrale.

(voir le Nota du point 7.1.3).

5

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Véhicule à l’arrêt sur une voie en dévers

Véhicule circulant sur une voie présentant une insuffisance de dévers

Déplacements transversaux

Dissymétrie d’un véhicule

Déplacements transversaux

Plan de roulement

Figure 3a

Figure 3b

Figure 3c

Fig. 3 -

3.5 -

Dissymétrie

On appelle dissymétrie d’un véhicule, l’angle ηo que ferait, s’il n’y avait aucun frottement, l’axe de la caisse avec la verticale, lorsque le véhicule est à l’arrêt sur une voie de niveau (voir figure 3c). La dissymétrie peut être due à une imperfection de construction, à un mauvais réglage de suspension (calage, lisoirs, valves de nivellement pneumatique, etc.) et à un décentrage de la charge.

3.6 -

Coefficient de souplesse s

(voir Fig. 3) Lorsqu’un véhicule est placé à l’arrêt sur une voie en dévers, dont le plan de roulement fait un angle δ avec l’horizontale, sa caisse s’incline sur ses suspensions et fait un angle η avec la perpendiculaire au plan de roulement. On appelle coefficient de souplesse s du véhicule, le rapport : η s = --δ

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Ce rapport peut être calculé ou mesuré (voir fiche UIC n° 505-5, voir Bibliographie - page 118). Il dépend en particulier de l’état de charge du véhicule. Véhicules moteurs à masse constante

Véhicules à masse non constante

Locomotives, etc.

Eléments automoteurs, voitures, fourgons, voitures avec cabine de conduite, etc.

Wagons

Etat de charge vide en ordre de marche

Etat de charge vide en ordre de marche et état de charge exceptionnelle (charge limite)

Etat de charge vide en ordre de marche et état à la limite de chargement

3.7 -

Gabarit maximal de construction du matériel

(voir point 4 - page 10). Le gabarit maximal de construction est le contour maximal obtenu après application des règles donnant les réductions par rapport au contour de référence que doivent respecter les différentes parties du matériel. Ces réductions sont fonction des caractéristiques géométriques du matériel intéressé, de la position de la section par rapport au pivot de bogie ou aux essieux, de la hauteur du point considéré par rapport au plan de roulement, des jeux de construction, des usures maximales prévues et des caractéristiques élastiques de la suspension. Le gabarit effectif de construction n’utilise en général que partiellement les zones non hachurées limitées par le gabarit maximal de construction pour l’implantation des marchepieds, des mainsmontoires, etc. Gabarit maximal de construction Gabarit effectif de construction

affûtage

Fig. 4 -

3.8 -

Gabarit d’encombrement cinématique

Enveloppe des positions extrêmes rapportées aux axes de coordonnées normales susceptibles d’être prises par les différents points d’un matériel, compte tenu des positions les plus défavorables d’inscription des essieux dans la voie, des jeux transversaux, ainsi que des déplacements quasi statiques, imputables au matériel et à la voie.

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505-1 OR

Le gabarit d’encombrement cinématique ne tient pas compte de certains éléments aléatoires (oscillations, dissymétrie, si ηo ≤ 1°) : les parties suspendues des véhicules peuvent donc, dans leurs oscillations, dépasser le gabarit d’encombrement cinématique. Ces déplacements sont pris en compte par les services de l’Equipement.

3.9 -

Déplacements quasi statiques z

La partie imputable au Matériel des déplacements transversaux résultant de la technologie, de la flexibilité des suspensions (coefficient de souplesse s), sous l’effet de la force centrifuge non compensée par le dévers ou de l’excès de ce dernier (voir figure 3a ou 3b), et sous l’effet de la dissymétrie ηo (voir figure 3c). Cette valeur est fonction de la hauteur h du point considéré. Les paramètres dus à l’insuffisance ou à l’excès de dévers entrant dans le calcul de ces déplacements sont explicités au point 7.1.3 - page 35.

3.10 - Saillie S (voir point 6.2.1 - page 28 et Fig. 5 - page 11) Dépassement du contour de référence lorsque le véhicule se trouve dans une courbe et/ou sur une voie dont l’écartement dépasse 1,435 m. La demi-largeur du véhicule, plus les déplacements D, moins la demi-largeur du contour de référence au même niveau, est égale à la saillie effective S par rapport au contour de référence. La justification des saillies est donnée dans la fiche UIC n° 505-5.

3.11 - Position limite du véhicule Position du véhicule qui est obtenue en donnant à la saillie S la valeur maximale So définie au point 6.2.1 - page 28. Les formules de réduction tiennent compte de cette valeur (voir également points 3.8 - page 7 et 3.10 - page 8).

3.12 - Réduction Ei ou Ea Pour qu’un véhicule, lorsqu’il est inscrit dans la voie, ne dépasse pas la "position limite du véhicule", compte tenu de ses déplacements D, les cotes de demi-largeur doivent subir une réduction Ei ou Ea, par rapport à celles du contour de référence, telle que : Ei ou Ea ≥ D - So. On distingue : -

Ei : valeur de la réduction des cotes de demi-largeur du contour de référence pour sections comprises entre les essieux extrêmes des véhicules non montés sur bogies ou entre les pivots des véhicules montés sur bogies.

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505-1 OR

-

Ea : valeur de la réduction des cotes de demi-largeur du contour de référence pour sections situées au-delà des essieux extrêmes des véhicules non montés sur bogies ou des pivots des véhicules montés sur bogies.

3.13 - Gabarit limite des obstacles Contour rapporté aux axes de coordonnées normales à la voie, à l’intérieur duquel aucun obstacle ne doit pénétrer, malgré les déplacements, élastiques ou non, de la voie.

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505-1 OR

4 - Généralités sur la méthode d’obtention du gabarit maximal de construction du matériel La présente fiche donne les éléments nécessaires et les méthodes utilisées pour la détermination du gabarit maximal de construction du matériel roulant ferroviaire apte à circuler en service international. Il faut noter qu’afin de satisfaire en particulier les besoins du trafic international combiné, des gabarits agrandis en hauteur ont été définis. Ils font l’objet de la fiche UIC n° 506. L’étude du gabarit maximal de construction tient compte à la fois des déplacements transversaux et verticaux du matériel établis à partir des caractéristiques géométriques et des caractéristiques de suspension du véhicule dans différents cas de chargement. D’une manière générale, on détermine le gabarit maximal de construction d’un véhicule pour les valeurs de ni ou na qui correspondent au milieu de la caisse et aux traverses d’extrémité. Bien entendu, il convient de vérifier tous les points saillants, ainsi que ceux qui, compte tenu de leurs emplacements, sont susceptibles de venir au voisinage du gabarit maximal de construction du véhicule, dans la section considérée. En transversal et compte tenu des déplacements de caisse obtenus pour un point situé sur une section ni ou na et à une hauteur h par rapport au plan de roulement, les demi-largeurs du gabarit maximal de construction des véhicules doivent être au plus égales aux demi-largeurs correspondantes du contour de référence, propre à chaque type de véhicule, réduites des réductions Ei ou Ea. Ces réductions doivent satisfaire la relation Ei ou Ea ≥ D - So dans laquelle : -

D représente les déplacements, étant entendu que les déplacements quasi-statiques sont pris en compte pour un excès ou une insuffisance de dévers dont les valeurs sont précisées au point 6 page 18. Les valeurs de D peuvent être déterminées : • par calcul (voir point 7 - page 34), • par méthode graphique (voir Annexe B - page 74) ;

-

So représente les saillies maximales dont les valeurs sont données au point 6.2.1 - page 28.

Des exemples d’application de cette fiche par le calcul et par la méthode graphique figurent en Annexes A - page 54 et C - page 78. Positions relatives des différents gabarits La figure 5 - page 11 donne la position relative des différents gabarits les uns par rapport aux autres, ainsi que les principaux éléments intervenant dans la détermination du gabarit maximal de construction du matériel.

10

505-1 OR

Axe du véhicule (pour la définition du gabarit maximal de construction) du matériel)

ne concerne que les installations fixes

Axe de la voie (pour la définition du gabarit d’implantation des obstacles)

ne concerne que les installations fixes

Fig. 5 1

Gabarit maximal de construction du matériel

2

Contour de référence du gabarit cinématique

3

Position limite du matériel considéré dans les formules de réduction

4

Gabarit d’encombrement cinématique du matériel

5

Gabarit limite des obstacles

6

Gabarit d’implantation des obstacles

z

= -

déplacement quasi statique obtenu au point 6.2.3 - page 32 et pris en compte dans les formules de réduction : pour un excès ou une insuffisance de dévers de 0,05 m, pour la part de dissymétrie dépassant 1° pour la part d’excès ou d’insuffisance de dévers comprise entre 0,05 m et 0,2 m maximum, qui n’est pas prise en compte par l’Equipement si s > 0,4 et/ou hc < 0,5 m

E

=

Réduction (Ei ou Ea)

S

=

Saillie transversale (pour le matériel So = saillie maximale)

D

=

Déplacement transversale

7

Déplacement quasi statique dû à la part d’excès ou d’insuffisance de dévers dépassant 0,05 m (pour s = 0,4, hc = 0,5 m)

8

Valeur ajoutée par le service de l’équipement pour tenir compte des défauts de la voie en service, des oscillations et dissymétries ≤1° et des déplacements en résultant

9

Marge propre à chaque Réseau pour prise en compte de situations particulières (circulation de transports exceptionnels, marges pour relèvement de vitesse, vents dominants transversaux importants).

11

505-1 OR

5 - Contours de référence du gabarit cinématique Le contour de référence tient compte de la position des obstacles fixes et des entraxes les plus restrictifs existant sur le plan UIC. Il est : -

toujours accompagné de règles associées (voir point 6 - page 18 et point 7 - page 34),

-

divisé en 2 parties énumérées ci-dessous : • partie haute définie au-dessus d’un plan situé à 400 mm du plan de roulement, commune à tous les véhicules (voir point 5.1 - page 13), • partie basse définie à partir et en dessous du plan situé à 400 mm du plan de roulement et différente pour les véhicules : . qui ne doivent pas passer (voir point 5.2 - page 14), . qui doivent passer (voir point 5.3 - page 15) sur les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre et d’arrêt en position active (partie inférieure à 130 mm).

La partie inférieure à 130 mm est différente selon les véhicules. Nota : La valeur de 400 mm délimite également le calcul des saillies (voir point 6.2.1) Nota : Les voitures chargées doivent respecter les règles du point 5.2 lorsqu’elles se trouvent sur une voie non incurvée verticalement. Les fourgons et les wagons doivent, vides et chargés, satisfaire au point 5.3 - page 15, à l’exception des wagons surbaissés et de certains wagons du transport combiné. Dans le cas des wagons prévus pour transiter sur le réseau finlandais, les éléments des parties basses doivent respecter le gabarit, selon la fiche UIC n° 430-3, Annexe 1. Les wagons qui ne doivent pas passer : -

à la bosse de triage avec une incurvation de rayon de 250 m,

-

sur des freins de voie et autres dispositifs de triage et d’arrêt • ne peuvent être porteurs de la marque RIV, sauf mention contraire explicitement prévue dans le code UIC (par exemple : fiche UIC n° 597, voir Bibliographie - page 118) pour les wagons bimodaux), • sont tenus de porter les inscriptions correspondantes fixées dans le RIV.

12

505-1 OR

5.1 -

Partie commune à tous les véhicules

Parties hautes

Parties basses Plan de roulement (cote en millimètres)

Fig. 6 En vue de l’application de gabarits surélevés, un exemple est donné en Annexe D - page 81.

13

505-1 OR

5.2 -

Partie inférieure à 130 mm concernant les véhicules qui ne doivent pas circuler sur les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre et d’arrêt en position active

Axe du contour de référence

Certaines restrictions du gabarit sont à respecter au droit des essieux pour le passage des véhicules sur les tours en fosse pour le reprofilage des roues.

Face interne du rail (cote en millimètres)

Fig. 7 a

zone pour les organes éloignés des roues

b

zone pour les organes à proximité immédiate des roues

c

zone des brosses de crocodiles

d

zone pour les roues et les autres organes venant en contact avec les rails

e

zone occupée exclusivement par les roues

(1)

Limite, à ne pas dépasser, des organes situés à l’extérieur des essieux extrêmes (chasse-pierres, sablières, etc.) pour le passage au-dessus des pétards. Toutefois cette limite ne peut pas être respectée par les organes situés entre les roues, à condition que ces derniers demeurent dans le sillage des roues.

(2)

Largeur maximale fictive du profil des boudins dans le cas des contre-rails (fiche UIC n° 505-5).

(3)

Position limite effective de la face externe de la roue et d’organes liés à la roue. Organes bas : fiche UIC n° 505-5.

(4)

Lorsque le véhicule est inscrit en quelque position que ce soit dans une voie en courbe de rayon R = 250 m (rayon minimal d’implantation des crocodiles) et de largeur de la voie de 1 465 mm, aucune partie du véhicule susceptible de descendre à moins de 100 mm du plan de roulement, à l’exception de la brosse de contact, ne doit se trouver à moins de 125 mm de l’axe de la voie. Pour les organes situés à l’intérieur des bogies, cette cote est égale à 150 mm.

(5)

Position limite effective de la face interne de la roue lorsque l’essieu est rappelé contre le rail opposé. Cette cote varie en fonction du surécartement de la voie.

Nota : Tenir compte également du point 6.1.1.3.2.

14

505-1 OR

5.3 -

Partie inférieure à 130 mm concernant les véhicules qui peuvent circuler sur les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre et d’arrêt en position active

1212

Di/Da (7)

30 (1)

b

f

36

80

f

125 (4)

80 a

115

130

150 c (5)

Plan de roulement

Axe du contour de référence

1250

e

d

37,5 (2) 113 130 (3)

58 + (l - 1435) (6) (l / 2)

Face interne du rail (cotes en millimètres)

Fig. 8 a

zone pour les organes éloignés des roues

b

zone pour les organes à proximité immédiate des roues

c

zone d’éjection des sabots de freinage unifiés (voir fiche UIC n° 505-5)

d

zone pour les roues et les autres organes venant en contact avec les rails

e

zone occupée exclusivement par les roues

f

zone des freins de voie en position de desserrage

(1)

Limite, à ne pas dépasser, des organes situés à l’extérieur des essieux extrêmes (chasse-pierres, sablières, etc.) pour le passage au-dessus des pétards.

(2)

Largeur maximale fictive du profil des boudins dans le cas des contre-rails.

(3)

Position limite effective de la face externe de la roue et d’organes liés à la roue. (Organes bas : fiche UIC n° 505-5).

(4)

Cette cote représente également la hauteur maximale des sabots de freinage unifiés, utilisés pour caler ou ralentir le matériel.

(5)

Aucun organe du matériel ne doit pénétrer dans cette zone.

(6)

Position limite effective de la face interne de la roue, lorsque l’essieu est rappelé contre le rail opposé. Cette cote varie en fonction du surécartement de la voie.

(7)

Voir paragraphe ci-après.

15

505-1 OR

Utilisation des dispositifs de manoeuvre dans les voies en courbe Les freins de voie et autres dispositifs de manoeuvre ou d’arrêt qui, en position active, peuvent atteindre les cotes 115 ou 125 mm, notamment les sabots de freinage de 125 mm de hauteur, peuvent être placés dans des courbes de rayon R ≥150 m.

Axe de la voie Axe du véhicule

Voie65 14

Coupe Di, Da

Fig. 9 Il en résulte que la limite d’application des cotes 115 ou 125 mm, qui se trouve à une distance constante par rapport au bord intérieur du rail (80 mm), est à une distance variable D par rapport à l’axe du véhicule conformément à la figure 9 ci-dessus. On prendra (valeurs exprimées en mètres) : 2

2

2

2

2 p 2 p an – n + -----an – n + -----1, 410 4 4 D i = 0, 080 + 1, 465 – ---------------- + -------------------------------- = 0, 840 + -------------------------------300 300 2

2 p 2 p an + n – -----an + n – -----1, 410 4 4 D a = 0, 080 + 1, 465 – ---------------- + -------------------------------- = 0, 840 + -------------------------------300 300 2

Nota : Dans le cas particulier de l’utilisation des dispositifs de manoeuvre, l’influence des jeux q + w peut être considérée comme négligeable.

16

505-1 OR

5.4 -

Contour de référence des pantographes et des organes sous tension non isolés en toiture b w+ *

b w+ *

b w+ *

b w+ *

3 700

5 000

Contour de référence du gabarit cinématique 3 250

4 010

4 310

0,170 m (25 kV)

6 500

Hauteur maximale du pantographe abaissé

Plan de roulement Sauf indication contraire, cotes exprimées en millimètres bw *

=

demi largeur de l’archet déplacements autorisés. Ces déplacements sont respectés lorsque les conditions des formules (111) (112) (113) ou (114) pour h = 6,5 m et (115) (116) (117) ou (118) pour h = 5 m, sont remplies Espaces dans lesquels ne doivent pas pénétrer les organes non isolés susceptibles de rester sous tension Zones pouvant être utilisées pour le passage au gabarit des parties hors tension des archets des pantographes en position abaissée et d’autres organes, sur lignes électrifiées. Sur les lignes non électrifiées, les mêmes possibilités peuvent être acceptées sous réserve d’études particulières des réseaux.

Fig. 10 Nota : Pour les véhicules circulant sur une ligne électrifiée, les zones grisées peuvent être utilisées pour le passage au gabarit des archets de pantographe en position abaissée. Sur lignes non électrifiées, les mêmes possibilités peuvent être acceptées sous réserve d’études particulières des Réseaux.

17

505-1 OR

6 - Règles associées au contour de référence pour la détermination du gabarit maximal de construction du matériel Les règles associées aux contours de référence du point 5 - page 12 doivent, pour déterminer le gabarit maximal de construction d’un véhicule, tenir compte : -

des déplacements verticaux,

-

des déplacements transversaux.

Les tolérances de construction sont prises en compte dans le calcul des dissymétries (voir point 7.1.3 - page 35). La valeur de largeur nominale d’un véhicule est obtenue à partir des cotes du contour maximal de construction. Les valeurs de tolérance ne doivent pas être utilisées systématiquement pour augmenter la dimension des véhicules.

6.1 -

Déplacements verticaux

Ils permettent de déterminer, pour le véhicule ou pour un organe donné, une hauteur minimale (voir point 6.1.1 - page 18) et une hauteur maximale (voir point 6.1.2 - page 26) au-dessus du plan de roulement ; c’est notamment le cas : -

des organes situés au voisinage de la partie inférieure du gabarit (parties basses) ;

-

du redan situé à 1170 mm du plan de roulement sur le contour de référence ;

-

des organes situés à la partie supérieure des véhicules.

Il faut noter que la composante verticale des déplacements quasi statiques n’est pas prise en compte pour toutes les parties situées à une altitude supérieure à 400 mm du plan de roulement.

6.1.1 -

Détermination des hauteurs minimales au-dessus du plan de roulement

Les hauteurs minimales au-dessus du plan de roulement, des organes situés au voisinage de la partie inférieure du gabarit, 1170 mm et au-dessous, sont déterminées en tenant compte des déplacements verticaux décrits dans les paragraphes suivants.

18

505-1 OR

Pour l’étude des états d’affaissement des caisses (voir points 6.1.1.1 - page 19 à 6.1.1.3 - page 21 et Annexe E - page 83), on considère le découpage indiqué dans le schéma ci-après :

C D

B

C

A Polygône de sustentation

C

B

D C

Fig. 11 6.1.1.1 -

Affaissements indépendants de l’état de charge et de l’état de la suspension

Ces affaissements sont à prendre en compte pour l’ensemble des zones de caisse A, B, C et D, ils concernent les organes suivants : -

Roues

Usures maximales pour tous les types de véhicules

-

Organes divers

Usures maximales - Exemples : lisoirs, timonerie, etc., pour tous les véhicules et pour chaque montage particulier

-

Boîtes d’essieu

Usure négligée

-

Châssis de bogie

Tolérances de fabrication provoquant un affaissement par rapport aux cotes nominales : négligées

-

Structures de caisse

Tolérances de fabrication provoquant un affaissement par rapport aux cotes nominales : négligées pour tous les véhicules y compris tous les wagons classiques et spéciaux

6.1.1.2 6.1.1.2.1 -

Affaissements dépendant de l’état de charge des véhicules et de l’état de leur suspension Déformations des structures : flèches pour l’ensemble des zones de caisse A, B, C et D

-

Essieux

Flèches négligées

-

Châssis de bogie

Flèches négligées

-

Caisse

Flèches transversales

négligées

Torsion

négligée

Flèches longitudinales

négligées pour tous les véhicules, à l’exception des wagons pour lesquels les flèches longitudinales doivent être prises en compte sous l’effet d’une charge maximale augmentée de 30 %, pour tenir compte des sollicitations dynamiques.

19

505-1 OR

6.1.1.2.2 -

Affaissement des suspensions

1. Types de ressorts Les suspensions primaires et secondaires sont constituées de différents types de ressorts pour lesquels les déflexions doivent être prises en compte : -

Ressort acier

Déflexion sous charge statique Déflexion supplémentaire sous sollicitations dynamiques Déflexion due aux tolérances sur les flexibilités (voir fiche UIC n° 822)

-

Ressort caoutchouc

Mêmes déflexions que pour les ressorts acier

-

Ressort pneumatique

Déflexion totale coussins dégonflés (suspension de secours comprise quand elle existe)

2. Conditions d’affaissement des suspensions -

Affaissements égaux et simultanés sur les suspensions (les zones A, B, C et D sont concernées)

-

Locomotives

Affaissement des suspensions avec une surcharge de 30 % de leur masse suspendue

-

Voitures (vides en ordre de marche)

Affaissement forfaitaire de 30 mm

-

Voitures et fourgons

Affaissement avec une surcharge de 30 % de leur masse suspendue (en charge maximale) ou affaissement total

-

Wagons "classiques"

Affaissement total (talonnement)

-

Wagons spéciaux

Affaissement sous l’effet d’une surcharge de 30 % de leur masse suspendue (pour pouvoir exploiter au maximum le gabarit notamment dans le cas du transport combiné ou de charges volumineuses) ou affaissement total (talonnement)

-

Eléments automoteurs

Affaissement avec une surcharge de 30 % de leur masse suspendue (en charge maximale) ou affaissement total

-

Autres affaissements

Voir Annexe E - page 83.

20

505-1 OR

6.1.1.3 -

Passage sur les raccordements de déclivités (y compris les bosses de triage) et sur les dispositifs de freinage de manoeuvre ou d’arrêt en position active

6.1.1.3.1 -

Véhicules avec un contour de référence selon le point 5.3 - page 15

1. Valeurs normales des réductions verticales ei ou ea à prendre en compte pour les voitures vides, les fourgons et les wagons vides ou chargés. Ces véhicules, lorsqu’ils peuvent être manoeuvrés par gravité, doivent pouvoir passer sur des freins de voie en position active et d’autres dispositifs de manoeuvre ou d’arrêt situés sur des parties de voie non incurvées verticalement et atteignant les cotes 115 ou 125 mm au-dessus du plan de roulement, jusqu’à 3 m de la limite des raccordements convexes de rayon Rv ≥ 250 m (cote d). Ils doivent également pouvoir passer sur de tels dispositifs situés à l’intérieur ou à proximité des raccordements concaves de rayon Rv ≥ 300 m.

mm

85 ou v

d=

m 00

n

Concave

3m

Rv ≥ 300 m

50

R

≥2

≥2

50

ea

m

R

Convexe Rv

Véhicule

m

Bo

≥3 v

Plan incliné

ue siq s a l ec ss

5o 11

ev

u1

25

75

Véhicule

mm

ei1 ou e ’i1

115 ou 125 mm

En application de ces conditions, les cotes inférieures de ces véhicules, tenant compte des déplacements verticaux évalués comme il est dit au point 6.1 - page 18 doivent, par rapport au plan de roulement, être au moins égales à 115 ou 125 mm majorées des quantités ei ou ea indiquées ci-après :

Plan de roulement

Fig. 12 ei ou ea : réduction verticale en partie basse des organes du matériel roulant par rapport aux cotes 115 ou 125 mm. ev : abaissement des freins de voie par rapport aux cotes 115 ou 125 mm.

21

505-1 OR

a. Pour les sections comprises entre les essieux extrêmes ou les pivots de bogies (valeurs normales exprimées en mètres). L’indice numérique affectant les valeurs ei et e’i a pour but de distinguer les valeurs normales des valeurs réduites : 2

a–3 n (a – n – 3) e i1 = --- ----------------------------- lorsque a ≤ 17, 80 m et n < -----------500 3 a 3

a–3 (a – 3) e i1 = -------------------- lorsque a ≤ 17, 80 m et n ≥ ------------ (1) 3375 a 3 2 a–3 27 n n 2 a e′ i1 = ------ ------------ 1 – ------------------------ – 0, 04 lorsque a > 17, 80 m et n < -----------3 4 a–3 3375 a–3 2

–3 a - – 0, 04 lorsque a > 17, 80 m et n ≥ a ------------ (1) e′ i1 = -----------3 3375 a–3 Cette formule relative à n ≥ ------------ donne des réductions supérieures ou égales à celles obtenues par la formule 3 a–3 relative à n < ------------ . 3

Les voitures vides, les fourgons et les wagons vides ou chargés, lorsqu’ils peuvent être manoeuvrés par gravité, doivent, en outre, pouvoir passer sur les raccordements convexes de rayon ≥ 250 m sans qu’aucun organe autre que le boudin des roues descende au-dessous du plan de roulement. Cette condition, qui concerne la partie centrale des véhicules, s’ajoute à celles résultant des formules ei pour les véhicules longs.

115 ou 125 mm

(1)

a

n= a-3 3

ei1 ou e’i1 Rv ≥ 250 m

pour les bogies, a=p

Fig. 13 -

22

505-1 OR

OU

b. Pour les sections situées au-delà des essieux extrêmes ou des pivots de bogies (valeurs exprimées en mètres)

Fig. 14 2. Valeurs réduites de la majoration, ei (sections comprises entre les essieux extrêmes ou les pivots de bogies) à prendre en compte pour certains véhicules pour le passage sur les raccordements de déclivités, y compris les bosses de triage. Ces valeurs réduites ne sont tolérées que pour certains types de wagon, dans la mesure où ils ont besoin d’un espace plus important que celui qui sera déterminé en utilisant les valeurs normales du point 6.1.1.3 - page 21. Ce sont par exemple les wagons-poches du trafic combiné rail-route, ainsi que les constructions identiques ou similaires. L’utilisation de ces valeurs réduites peut entraîner des précautions particulières à prendre dans certains triages comportant des freins de retenue à la base d’un plan automoteur.

i2

75 mm

ou

00 ≥3 v

R

n

Concave

m

Rv ≥ 300 m

50 ≥2 v

50

5m

R

≥2

d=

m

25 u1

m

ea

Convexe Rv

Bo

ue siq s a l ec ss

5o

Plan incliné

11

ev

65

Véhicule

mm

ei2 ou e’

115 ou 125 mm

Pour ces véhicules la valeur pour la cote d devient 5 m.

Véhicule

Plan de roulement

Fig. 15 -

23

505-1 OR

(valeurs réduites exprimées en mètres) 2

a–5 n (a – n – 5) e i2 = --- ----------------------------- lorsque a ≤ 15, 80 m et n < -----------500 3 a 3

a–5 (a – 5) e i2 = -------------------- lorsque a ≤ 15, 80 m et n ≥ ------------ (1) 3375 a 3 27 n e′ i2 = ------ -----------4 a–5

2 a–5 n 2 a ------------- – 0, 05 lorsque a > 15, 80 m et n < -----------1 – -----------3 3375 a–5

2

a–5 a e′ i2 = ------------- – 0, 05 lorsque a > 15, 80 m et n ≥ -----------3 3375

a–5 Cette formule relative à n ≥ ------------ donne des réductions supérieures ou égales à celles obtenues par la formule 3 a–5 relative à n < ------------ . 3

Lorsqu’ils peuvent être manoeuvrés par gravité, les wagons doivent, en outre, pouvoir passer sur les raccordements convexes de rayon supérieur ou égal à 250 m, sans qu’aucun organe, autre que le boudin des roues, descende au-dessous du plan de roulement. Cette condition, qui concerne la partie centrale des wagons, s’ajoute à celles résultant des formules ei pour les wagons longs.

115 ou 125 mm

(1)

(1)

a

n= a-3 3

ei2 ou e’i2 Rv ≥ 250 m

pour les bogies, a=p

Fig. 16 -

24

505-1 OR

3. Tableau donnant les valeurs de ei et e’i en fonction de a et n exprimés en mm, a et n étant exprimées en m.

légende valeurs normales

(a-3)/3 ou (a-5)/3

valeurs réduites

4. Véhicules qui, en raison de leur longueur, ne doivent pas passer à la bosse de triage Les voitures vides, les wagons aptes au trafic international et les fourgons vides ou chargés, lorsqu’ils ne sont pas admis sur les bosses de triage en raison de leur longueur doivent néanmoins respecter le contour du point 5.3 - page 15 lorsqu’ils sont placés sur une voie non incurvée verticalement, afin de permettre l’utilisation de dispositifs de manoeuvre ou d’arrêt.

25

505-1 OR

6.1.1.3.2 -

Tous véhicules

Ils doivent pouvoir passer sur les raccordements convexes ou concaves de rayon Rv ≥ 500 m, sans qu’aucun organe, autre que le boudin des roues, descende au-dessous du plan de roulement. Peuvent être concernés les véhicules de ligne dont : -

l’empattement est supérieur à 17,8 m,

-

le porte-à-faux est supérieur à 3,4 m.

6.1.1.3.3 -

Cas particuliers

Raccordement de déclivité pour véhicules équipés de l’attelage automatique (voir fiche UIC n° 522, voir Bibliographie - page 118). Angle de cabrage pour les véhicules utilisés sur les ferry-boats, voir : -

fiche n° 507 (voir Bibliographie - page 118) pour les wagons,

-

fiche n° 569 (voir Bibliographie - page 118) pour les voitures et les fourgons.

6.1.2 -

Détermination des hauteurs maximales au-dessus du plan de roulement

La valeur des déplacements verticaux à prendre en considération en ce qui concerne les parties supérieures du matériel h ≥ 3250 mm est déterminée, compte tenu des déplacements dynamiques vers le haut, pour un matériel vide en ordre de marche, sans usure. Dans cette partie, les véhicules se rapprochent du contour de référence sous l’action : 1. des oscillations vers le haut, 2. de la composante verticale de l’inclinaison quasi statique, 3. des déplacements transversaux. En conséquence, les cotes verticales du contour de référence doivent être diminuées des valeurs engendrées par ces déplacements ξ, s’ils sont calculables ou d’une valeur fixée forfaitairement à 15 mm par étage de suspension dans le cas contraire. Néanmoins, il faut noter que lorsque le véhicule subit une inclinaison quasi statique, le côté opposé à l’inclinaison se relève mais en même temps s’éloigne du contour de référence, de sorte qu’aucune interférence n’est à craindre. Par contre, du côté de l’inclinaison, le véhicule s’abaisse compensant ainsi une partie des déplacements vers le haut.

26

505-1 OR

En valeur approchée, et pour l’excès ou l’insuffisance de dévers égale à 50 mm, cette réduction verticale ∆V(h) du contour de référence pour les hauteurs nominales supérieures à h = 3,25 m a pour expression :  1 --- LCR ( h ) – E i ou a s   2  ∆V ( h ) = ξ –  --------------------------------------------------------  30     1 formule dans laquelle : --- LCR ( h ) représente la demi-largeur du contour de référence, 2 Ei ou Ea, les réductions transversales, s le coefficient de souplesse du véhicule, ξ rebond du véhicule (terme calculé ou forfaitaire). Exemple pour un véhicule ayant une réduction Ei ou Ea de 217 mm à partir de h = 3,25 m, on obtient : Réductions pour pans coupés partie haute du contour de référence. s = 0,3 ; ξ = 30 mm

Fig. 17 - Véhicule à 2 étages de suspension (cotes en millimètres) s = 0,1 ; ξ = 15 mm

Fig. 18 - Véhicule à 1 étage de suspension (cotes en millimètres)

27

505-1 OR

6.2 -

Déplacements transversaux (D)

Ces déplacements sont la somme des déplacements suivants : -

déplacements géométriques résultant de l’inscription en courbe et en alignement du véhicule (saillies, jeux transversaux, etc.), l’axe du véhicule étant considéré perpendiculaire au plan de roulement ;

-

déplacements quasi statiques, résultant de l’inclinaison des parties suspendues, sous l’influence de la pesanteur (voie en dévers) et/ou de l’accélération centrifuge (voie en courbe) ;

-

flèches transversales de caisse qui sont en général négligées, sauf pour les types de wagons spéciaux ou fortement chargés pour lesquels ces valeurs sont importantes.

6.2.1 -

Saillies autorisées So (S)

Les saillies effectives S ne doivent pas excéder les valeurs So du tableau ci-après. Valeur des saillies So Dimensions exprimées en mètres Type de véhicule

Voie

Tous véhicules moteurs ou remorqués

en alignement

Véhicules moteurs Véhicules remorqués à essieux

en courbe de 250

Bogies pris isolément ainsi que les organes qui leur sont liés

en courbe de 150

Véhicules remorqués à bogies ou semblables

en courbe de 250 en courbe de 150

Pour le calcul de Ei

Pour le calcul de Ea

Sections situées entre les essieux extrêmes des véhicules non montés sur bogies, ou entre les pivots des véhicules à bogies

Sections situées au-delà des essieux extrêmes des véhicules non montés sur bogies, ou au-delà des pivots des véhicules à bogies

h ≤ 0,400

h > 0,400

h ≤ 0,400

h > 0,400

0,015

0,015

0,015

0,015

0,025

0,030

0,025

0,030

0, 025 + 100 ---------750 = 0,158 0,010 100 0, 010 + ---------750 = 0,1433

0, 030 + 100 ---------750 = 0,1633 0,015 100 0, 015 + ---------750 = 0,1483

0, 025 + 120 ---------750 = 0,185 0,025 120 0, 025 + ---------750 = 0,185

0, 030 + 120 ---------750 = 0,190 0,030 120 0, 030 + ---------750 = 0,190

Nota : En courbe de 150 : Terme xi ou xa des formules de réduction (voir point 7.1.4).

28

505-1 OR

Nota : Ces valeurs ont été calculées avec l’écartement de la voie l qui conduit à la réduction E la plus

restrictive. Cette valeur est L = l max. = 1,465 m dans tous les cas, sauf pour la réduction in-

térieure Ei des véhicules remorqués à bogies ou assimilés pour laquelle il faut prendre l mini = 1,435 m. De plus, pour les automotrices et autorails à un bogie désigné "moteur" et un bogie porteur ou considéré "porteur" (voir point 6.2.2.1) la largeur de la voie prise en considération dans les formules de réduction intérieure Ei est de 1,435 m pour le bogie porteur et de 1,465 m pour le bogie moteur, cependant dans un but de simplification dans le calcul des réductions par des méthodes graphiques, on peut prendre les 2 bogies : l = 1,435 m en alignement et 1,465 m en courbe de 250 m. Dans ce dernier cas, on pénalise la largeur de caisse, au droit du bogie porteur. Nota : Ces valeurs ne s’appliquent pas au contour de référence des organes sur toitures.

6.2.2 -

Position d’inscription des véhicules dans la voie et coefficient de braquage (A)

Les différentes positions d’inscription d’un véhicule dans la voie dépendent des jeux transversaux des différents organes reliant la caisse des véhicules à la voie et de la conformation des organes de roulement du véhicule (essieux indépendants, bogies moteurs, bogies porteurs, etc.). Il y a donc lieu de considérer les différentes positions que le véhicule peut prendre dans la voie afin de tenir compte d’un éventuel coefficient de braquage A à appliquer à certains termes des formules fondamentales à utiliser pour le calcul des réductions intérieures Ei et extérieures Ea (voir point 7 page 34). Le coefficient de braquage et la position d’inscription des véhicules dans la voie sont donnés au tableau ci-après. Pour les cas de configuration d’essieux non représentés dans le tableau, les conditions d’inscription à prendre en compte doivent être les plus défavorables. Pour les véhicules articulés, il est recommandé de prendre la position d’inscription indiquée pour les véhicules classiques à 2 bogies. Cas particuliers des éléments automoteurs et des voitures équipés d’une cabine de réversibilité Pour ces matériels, on classe les bogies en fonction de leur coefficient d’adhérence µ au démarrage. Si µ ≥ 0,2

le bogie est désigné

"moteur"

Si 0 < µ < 0,2

le bogie est considéré

"porteur"

Si µ = 0

le bogie est

"porteur".

Les formules de réduction applicables en fonction de celles-ci, sont données au point 7.2.2 - page 42.

29

505-1 OR

Calcul des réductions intérieuresi E Termes auxquels le coefficient A s'applique Type de véhicules

Position d'inscription des véhicules dans la voie

w

1,465 - d 2

en alignement

en fonction du rayon de la courbe

p² 4

w∞

wi(R)

(en courbe)

Coefficient de braquage A

En alignement 1 Véhicules à 2 essieux ou bogies pris isolément ainsi que les organes qui leur sont liés

1

Véhicules à 2 bogies sauf ceux ci-dessous

1

2

w∞ w'∞

3 Véhicules à 1 bogie désigné "moteur" et 1 bogie porteur ou considéré "porteur"

1

En courbe 4

1

a - n µ nµ a a

Coefficient de braquage A

Véhicules à 2 essieux ou bogies pris isolément ainsi que les organes qui leur sont liés

Les positions d'inscription et les coefficients de braquage en courbe sont les mêmes qu'en alignement

5 Véhicules à 2 bogies moteurs ou désignés "moteurs"

1

6

wi(R) M

1

w'i(R)

p'² 4

p² 4

P

Véhicules à 1 bogie désigné "moteur" M et 1 bogie porteur ou considéré "porteur" P

7

1

a - nµ a

Véhicules à 2 bogies porteurs ou considérés "porteurs"

(1) cas particulier pour les wagons

a - nµ nµ a - nµ nµ a a a a

0

1

0 (1)

1 (1)

1

1 (1)

Fig. 19 - Coefficient de braquage et position d’inscription des véhicules dans la voie

30

505-1 OR

Fig. 19 - Coefficient de braquage et position d’inscription des véhicules dans la voie (suite)

31

505-1 OR

6.2.3 -

Déplacements quasi statiques (z)

Ces déplacements sont pris en compte pour le calcul de Ei ou Ea en fonction du coefficient de souplesse s, de la hauteur au-dessus du plan de roulement du point considéré h et de la hauteur du centre de roulis hc. Les commentaires concernant ces déplacements sont donnés dans la fiche UIC n° 505-5. Les services de l’équipement déterminent le gabarit limite des obstacles pour h > 0,5 m, lorsque l’insuffisance ou l’excès de dévers effectif de la voie est supérieur à 0,05 m, en calculant conventionnellement le supplément d’inclinaison quasi statique pour un matériel présentant un coefficient de souplesse égal à 0,4 et une hauteur de centre de roulis égale à 0,5 m. Les services du matériel déterminent Ei ou Ea en tenant compte : -

d’une insuffisance ou d’un excès de dévers de 0,05 m ;

-

éventuellement d’une insuffisance ou d’un excès de dévers de 0,2 m, lorsque les valeurs respectives de s et hc entraînent un dépassement par rapport à ce qui est pris en compte par l’équipement (voir figure ci-dessous et le point 7.1.3 - page 35).

excès ou insuffisance de dévers = 0,05 m




Dans cette zone, le matériel tient compte de ce qu’il occupe réellement, en effet :

Zone neutre

marge Z matériel voie

quasistatique effectif quels que soient s ou l’insuffisance ou l’excès de dévers

(*) = 0,5 si hc = 0,5 Déplacement quasi-statique z pour η0 < 1°

Cas particuliers hc = 0C0 = 0,5

Equipement

Déplacement quasi-statique z pour η0 < 1°

Matériel

Fig. 20 -

32

505-1 OR

Droite

Equation

CoN

h–h z = s ⋅ 0, 05 --------------c1,5

Des équations ci-contre, on déduit les longueurs des segments ci-après dont on retrouve les valeurs dans les "cas particuliers" du point 7.1.3 - page 35 : Insuffisance ou excès de dévers = 0,05 m h – hc s M'N' 1 = s ⋅ 0, 05 --------------- = ------ h – h c 1, 5 30

Insuffisance ou excès de dévers = 0,2 m CN'1

CoP

CQ   CQ′′ 

h–h z = s ⋅ 0, 05 --------------c1, 5

4s s s MQouM''Q'' =  ------ + ------ h – h c = ------ h – h c  30 10 30

– 0, 5z = 0, 4 ⋅ 0, 2 h -----------------1, 5

h – 0, 5 NP = 0, 4 ( 0, 2 – 0, 05 ) ------------------- = 0, 04 ( h – 0, 5 ) 1, 5

h–h 4s z = s ⋅ 0, 2 --------------c- = ------ h – h c 30 1, 5

(dans les formules ci-dessus, les cotes sont exprimées en mètres). -

de l’influence, au-delà de 1°, des dissymétries qui résultent des tolérances de construction et de réglage (voir l’influence du jeu aux lisoirs pour les wagons équipés de bogies au point 7.1.3.2 page 37) et de l’inégalité éventuelle de la répartition de la charge normale. L’influence de la dissymétrie, inférieure à 1°, est prise en compte dans le gabarit limite d’obstacle. Il en est de même pour les oscillations transversales, engendrées de manière aléatoire par des causes inhérentes à la fois au matériel et à la voie (pour les phénomènes de résonance en particulier).

33

505-1 OR

7 - Détermination des réductions par le calcul Les réductions Ei et Ea sont déterminées à partir de la relation fondamentale suivante : Réduction Ei ou Ea = Déplacement Di ou Da - Saillie So Réductions intérieures 2

2 p ani – n i + ------ ( A ) , 465 – d 4 -+1 ------------------------- ( A ) + q + w ( A ) + z + x i – S o E i = ----------------------------------------2 2R

et réductions extérieures 2

p ------ ( A ) ana + , 465 – d 4 -+1 ------------------------- ( A ) + q ( A ) + w ( A ) + z + x a – S o E a = ------------------------------------------2 2R 2 na –

Dans ces formules : -

A, coefficient de braquage, caractérise la position des essieux dans la voie. Les valeurs de A sont données au point 6.2.2 - page 29 ;

-

Di ou Da est la somme des déplacements définis au point 7.1 ;

-

So est la saillie maximale définie au point 6.2.1 - page 28 ;

-

xi et xa, termes particuliers relatifs au calcul des véhicules à très grand empattement définis au point 7.1.4 - page 37.

7.1 -

Termes pris en compte dans le calcul des déplacements (D)

Du fait des particularités propres à chaque type de véhicule, des termes complémentaires sont nécessaires et des paramètres peuvent modifier les termes suivants :

7.1.1 -

Termes relatifs aux positions d’inscription du véhicule en courbe (déport géométrique) 2

2 1 --------  an i – n i + p ------ = 2R  4 2

2 p 1- ------an a + n a – ------ =  2R 4

Déport géométrique d’une section considérée vers l’intérieur d’une courbe de rayon R (problème des sections de caisses situées à l’intérieur des pivots de bogie ou des axes d’essieux). Déport géométrique d’une section considérée vers l’extérieur d’une courbe de rayon R (problème des sections de caisses situées à l’extérieur des pivots de bogie ou des axes d’essieux).

Nota : pour les véhicules spéciaux ayant des configurations particulières de bogie ces formules ne sont pas applicables et il est recommandé d’utiliser la méthode graphique (Annexe B).

34

505-1 OR

7.1.2 -

Groupe de termes concernant les jeux transversaux

La valeur de tous ces jeux est mesurée au droit des essieux ou des pivots, tous les organes étant à la limite d’usure. (Les positions d’inscription des véhicules dans la voie, dont la présentation est donnée au point 6.2.2 - page 29, permettent de déterminer la prise en compte des jeux dans les formules et la valeur du coefficient de braquage à appliquer, pour calculer leurs effets sur la section considérée). 1, 465 – d ------------------------2 q

= jeu de l’essieu dans la voie

= jeu entre essieux et châssis ou/entre essieu et caisse.

c’est-à-dire le déplacement transversal entre les boîtes et les fusées, augmenté de celui entre le châssis et les boîtes d’essieux à partir de la position médiane et de chaque côté.

w

= jeu des pivots de bogies ou des traverses danseuses.

C’est le déplacement transversal possible des pivots de bogies ou des traverses danseuses, à partir de la position médiane et de chaque côté ou, pour les véhicules sans pivot, le déplacement transversal possible de la caisse par rapport au châssis de bogie, à partir de la position médiane et en fonction du rayon de la courbe et du sens du déplacement. Si la valeur de w est variable en fonction du rayon de la courbe : -

wi(R) signifie que w est considéré pour le rayon R et du côté intérieur de la courbe ;

-

wa(R) signifie que w est considéré pour le rayon R et du côté extérieur de la courbe ;

-

w ∞ signifie que w est considéré pour une voie en alignement.

Ce terme, suivant les particularités propres à chaque type de véhicule, peut être noté conformément au point 6.2.2 - page 29 : w’, wi, w’i, etc ; il peut aussi être égal à la somme de certaines de ces notations : wi + wa, etc., chacun de ces termes étant éventuellement affecté du coefficient de braquage correspondant.

7.1.3 -

Terme relatif à l’inclinaison du véhicule sur sa suspension et à sa dissymétrie lorsque cette dernière dépasse 1° (déplacements quasi statiques)

Une représentation graphique des différents termes composant z est donnée au point 6.2.3 - page 32. z = écart par rapport à la position médiane en voie.

35

505-1 OR

Cet écart est égal à la somme de 2 termes : s ------ h – h c 30

terme relatif à l’inclinaison due à la suspension (déplacement transversal dû à la souplesse de la suspension, pris sous l’effet d’un excès ou d’une insuffisance de dévers de dévers de 0,05 m) ;

tan [ η 0 – 1° ] > 0 h – h c

terme relatif à la dissymétrie, (déplacement transversal dû à la part de la dissymétrie dépassant 1°).

Eventuellement, cette somme est augmentée par : s----h – hc – 0, 04 [ h – 0, 5 ] > 0 10

terme qui intègre l’insuffisance ou l’excès de dévers de 0,2 m et s’applique dans les conditions précisées au point 6.2.3 - page 32.

>0

Pour les organes suspendus situés à une hauteur h, les termes ci-dessus donnent dans les formules, une valeur de : s s z = ------ + tan [ η 0 – 1° ] > 0 h – h c + ------ h – h c – 0, 04 [ h – 0, 5 ] > 0 10 30

>0

Nota : La valeur hc peut être mesurée ou calculée. Dans le cas de position extrême caisse/bogie pour le calcul du gabarit maximal de construction, cette hauteur hc doit être prise au niveau d’une des butées concernées caisse/bogie (butées centrale ou de rotation) ; dans le cas où ce paramètre ne peut être ni mesuré ni calculé, il y a lieu de prendre une valeur forfaitaire hc = 0,5 m. 7.1.3.1 -

Cas particuliers

- lorsque

    

h > hc et 0,5 m s ≤ 0,4 η0≤ 1°

s z = ------ ( h – h c ) 30

- lorsque

    

h < 0,5 m η0 ≤ 1° et quelles que soient les valeurs de hc et s

4s z = ------ h c – h 30

z=0

- lorsque h = hc Pour les organes non suspendus, z = 0.

36

505-1 OR

7.1.3.2 -

Influence du jeu aux lisoirs pour les wagons équipés de bogies

Pour les wagons équipés de bogies dont le jeu aux lisoirs est inférieur ou égal à 5 mm, on considère que l’ange de dissymétrie de 1° englobe ce jeu et on écrit conventionnellement η0 = 1°. Le terme "z" tenant compte d’un jeu aux lisoirs inférieur ou égal à 5 mm s’écrit : s s z = ------ h – h c + ------ h – h c – 0, 04 [ h – 0, 5 ] > 0 30 10 >0 et il y a lieu de tenir compte des cas particuliers du point 7.1.3.1 - page 36.

-

Pour les wagons équipés de bogies dont le jeu aux lisoirs est supérieur à 5 mm, il y a lieu de tenir compte de l’inclinaison supplémentaire α de la caisse qui s’exprime sous la forme : J – 0, 005 α = arc tan ------------------------bG

Cette inclinaison supplémentaire α entraîne un affaissement de la suspension qui, multipliée par le coefficient de souplesse s, se traduit par une rotation de la caisse : αs avec s : coefficient de souplesse. L’inclinaison supplémentaire totale peut s’exprimer : α (1 + s) Le terme z tenant compte d’un jeu aux lisoirs supérieur à 5 mm devient : s ( J – 0, 005 ) > 0 z =  ------ + tan η' 0 +  arc tan --------------------------------------- ( 1 + s ) – 1°   bG 30 

 s - h – h – 0, 04 [ h – 0, 5 ]  h – h c + ----c >0 10 > 0

>0

Nota : [ ]>0 signifie que l’expression figurant entre les crochets est à prendre pour sa valeur si elle est positive et pour 0 si elle est négative ou nulle. η’0 = dissymétrie dans le cas d’un jeu au lisoir de 5 mm.

7.1.4 -

Termes particuliers

Termes représentant la correction à apporter à certaines formules du point 7.2 - page 38 pour les parties éloignées des pivots des véhicules à très grand empattement et/ou à très grand porte-à-faux afin de limiter l’encombrement dans les courbes de rayon compris entre 250 et 150 m : xi ou xa

37

505-1 OR

On remarque que : 2

-

2

a +p xi n’intervient dans les formules que si ------------------ est > 100, soit une valeur approximative de a de 4 20 m ; 2

-

2 p xa n’intervient que si an a + n a – ------ > 120 (cas exceptionnel). 4

Condition particulière relative à xa Le terme xa n’intervient pas dans le calcul des réductions applicables aux véhicules, dont le porte-àfaux respecte les conditions définies pour l’attelage automatique (voir fiche UIC n° 522).

7.2 -

Formules de réduction

Formules de réductions applicables aux : -

véhicules moteurs (Locomotives, Motrices) (voir point 7.2.1 - page 39)

-

éléments automoteurs (voir point 7.2.2 - page 42)

-

véhicules moteurs équipés de pantographes (voir point 7.2.3 - page 45)

-

voitures (voir point 7.2.4 - page 49)

-

wagons (voir point 7.2.5 - page 52)

Nota : Les formules ci-après doivent être utilisées ainsi pour le calcul du passage au gabarit des véhicules articulés dont les axes des essieux ou des pivots de bogies coïncident avec les axes d’articulation des caisses. Pour les autres architectures de véhicules articulés, il convient d’adapter les formules aux conditions géométriques réelles. Le cas des véhicules pendulaires est traité en annexe F.

38

505-1 OR

7.2.1 -

Formules de réduction applicables aux véhicules moteurs (dimensions en mètres)

Véhicules moteurs pour lesquels le jeu w est indépendant du rayon d’inscription ou varie linéairement en fonction de la courbure. Réductions intérieures Ei (avec n = n i) Sections comprises entre les essieux extrêmes des véhicules moteurs non montés sur bogies ou entre les pivots des véhicules moteurs à bogies. 2

2 p lorsque an – n + ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) ≤ 5 4 7, 5

(1) (2)

l’inscription en alignement est prépondérante : 1,465 – d E i = ------------------------ + q + w ∞ + z – 0,015 2

(101)

2

2 p lorsque an – n + ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) > 5 4 7, 5

(1) (2)

l’inscription en courbe est prépondérante : 2

2 p an – n + -----4 1,465 – d E i = -------------------------------- + ------------------------ + q + w i(250) + z + [ x i ] >0 – 500 2 2

0, 025

(1)

0, 030

(2)

2 1 ------ – 100 + w i(150) – w i(250) avec x i = ----------  an – n + p   750 4

(102)

(103)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement ne dépasse pas 0,400 m et à ceux qui peuvent descendre au-dessous de ce niveau, compte tenu des usures et des déplacements verticaux, évalués comme il est indiqué au point 6.1 - page 18.

(2)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement est supérieure à 0,400 m, sauf ceux visés au renvoi (1) ci-dessus.

39

505-1 OR

Réductions extérieures Ea (avec n = na) Sections situées au-delà des essieux extrêmes des véhicules moteurs sur bogies ou des pivots des véhicules moteurs à bogies. 2

2 n n+a ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) --- + ( w ∞ – w a(250) ) ------------lorsque an + n – p a a 4

≤

(1) 5 7, 5 (2)

l’inscription en alignement est prépondérante : 2n + a 1,465 – d E a =  ------------------------ + q + w ∞ ---------------- + z – 0,015   a 2 2

2 p n n+a lorsque an + n – ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) --- + ( w ∞ – w a(250) ) ------------a a 4

>

(106)

5 7, 5

(1) (2)


2 p 0, 025 an + n – -----2n + a n n+a 4  1,465 – d  E a = --------------------------------- + ------------------------ + q ---------------- + w i (250) --- + w a(250) ------------- + z + [ x a ] – 0, 030   a a a >0 500 2 2

(1) (2)

2 p 1 n n+a - – 120 + ( w i(150) – w i(250) ) --- + ( w a(150) – w a(250) ) ------------avec x a = ----------  an + n – ---- 750  a a 4

(107)

(108)

(1)


(2)


Véhicules moteurs pour lesquels le jeu w varie non linéairement en fonction de la courbure (cas exceptionnel) -

Outre les courbes de rayon R 150 et 250 m pour lesquelles les formules (104), (105) et (109), (110) sont respectivement identiques aux formules (101), (102) et (106), (107), les formules (104), (105), (109) et (110) doivent être appliquées pour la valeur de R pour laquelle la variation de w 1 fonction de ---- présente une discontinuité ; c’est-à-dire la valeur de R à partir de laquelle les butées R variables rentrent en jeu.

-

Pour chaque section du véhicule moteur, la réduction à retenir est la plus grande de celles résultant de l’application des formules dans lesquelles la valeur de R à utiliser est celle qui rend maximale la partie entre crochets.

40

505-1 OR

Réductions intérieures Ei (avec n = ni) lorsque ∞ > R ≥ 250 2 5 (1) 2 p -– an – n + ----4 7, 5 (2) 1,465 – d E i = ------------------------------------------------------------ + w i(R) + ------------------------ + q + z – 0,015 2R 2

(104)

lorsque 250 > R ≥ 150 2

2 p an – n + ------ – 100 4 1,465 – d E i = ------------------------------------------------ + w i(R) + ------------------------ + q + z + 2R 2

(105)

0,175 (1) 0,170

(3)

(2)

Réductions extérieures Ea (avec n = na) lorsque ∞ > R ≥ 250 2 5 (1) 2 ------ – an + n – p 4 7, 5 (2) n n+a 2n + a 1,465 – d E a = ------------------------------------------------------------ + w i(R ) --- + w a(R) ------------- +  ------------------------ + q ---------------- + z – 0,015   a a a 2 2R

(109)

lorsque 250 > R ≥ 150 2

------ – 120 an + n – p n n+a 2n + a 1,465 – d 4 E a = ------------------------------------------------ + w i(R ) --- + w a(R) ------------- +  ------------------------ + q ---------------- + z +   a a a 2R 2 2

0,215 (1) 0,210 (2) (110) (3)

(1)


(2)


(3)

En pratique, les formules (105) et (110) n’interviennent pas, la variation du jeu w, par intervention des butées variables, s’effectuant pour R > 250.

41

505-1 OR

7.2.2 -

Formules de réduction applicables aux éléments automoteurs (dimensions en mètres)

Eléments automoteurs équipés de :

Valeurs de µ pour chacun des bogies

Positions d’inscription point 6.2.2 - page 29

Formule de réduction voir point 7.2.1 page 39

deux bogies moteurs

µ ≥ 0,2

points 2 et 5, fig.19 - page 30

deux bogies considérés "porteurs"

0 < µ < 0,2

points 2 et 7, fig. 19

un bogie considéré "porteur" et un bogie porteur

0 < µ < 0,2 µ=0

un bogie moteur et un bogie porteur ou considéré "porteur"

µ ≥ 0,2 µ=0 0 < µ < 0,2

voir point 7.2.4 page 49 points 3 et 6, fig. 19

voir point 7.2.2 ou point 7.2.1 page 39a

a. Les résultats donnés par les formules des points 7.2.1 et 7.2.2 sont très proches : en conséquence, les formules du point 7.2.1 sont généralement utilisées, celles du point 7.2.2 étant réservées pour les cas où le gain de réduction obtenu sur la demi-largeur du gabarit maximal de construction présente une importance particulière (0 à 12,5 mm en fonction de la section considérée du véhicule).

42

505-1 OR

7.2.2.1 -

Pour les éléments automoteurs ayant un bogie moteur et un bogie porteur (voir tableau ci-dessus)

Réductions intérieures Ei Nota : La réduction à appliquer pour une même valeur de n est la plus forte de celles résultant des formules : - (101 a) ou (102 a) et (103 a) ; - (106 a) ou (107 a) et (108 a) ; - (106 b) ou (107 b) et (108 b). Sections comprises entre les pivots des bogies a – nµ nµ 1,465 – d E i = ------------------------ + q + w ∞ --------------- + w′ ∞ ------ + z – 0,015 a a 2

(101a) (102a)

2 a–n 2 2 p µ p′ n µ an – n + ------ ⋅ ---------------- + -------- ⋅ ------a–n n a–n a–n 0,010 (1) µ µ 4 µ µ µ µ a a 1,465 – d 4 E i = -------------------------------------------------------------------------------------- +------------------------ ⋅ ------------------ + q + w i(250) ---------------- + w ′ i(250) ------- + z + [ x ] – – 0,015 ---------------i a 2 a a a 500 >0 0,015 (2) 2

2

a – nµ nµ a – n µ p′ n µ 2 p 1avec xi = --------an µ – n µ + ------ ⋅ --------------- + -------- ⋅ ------ – 100 + ( w i(150) – w i(250) ) --------------- + ( w′ i(150) – w′ i(250) ) -----750

4

a

4

a

a

a

(103a)

(1)


(2)


43

505-1 OR

Réductions extérieures Ea côté bogie moteur (en avant sens de marche) Nota : La réduction à appliquer pour une même valeur de n est la plus forte de celles résultant des formules : - (101 a) ou (102 a) et (103 a) ; - (106 a) ou (107 a) et (108 a) ; - (106 b) ou (107 b) et (108 b). Sections situées au-delà des pivots des bogies (avec n = na) n+a n 2n + a 1,465 – d E a = ------------------------ + q ---------------- + w ∞ ------------- + w′ ∞ --- + z – 0,015 a a a 2

(106a) (107a)

2

2

2 p n + a p′ n an + n – ----- ⋅ ------------- + -------- ⋅ --4 a 1,465 – d n + a 2n + a n n+a a 4 E a = ------------------------------------------------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + q ---------------- + w′ i(250) --- + w a(250) ------------- + z + [ x a ] – >0 a a 2 a a 500

2 2 2 p 1 n + a p′ n n n+a - an + n – ----avec xa = --------- ⋅ ------------- + -------- ⋅ --- – 120 + ( w′ i(150) – w′ i(250) ) --- + ( w a(150) – w a(250) ) -------------

750

4

a

4

a

a

a

0, 025 (1) 0, 030 (2)

(108a)

(1)


(2)


44

505-1 OR

Réductions extérieures Ea côté bogie porteur (en avant sens de marche) Nota : La réduction à appliquer pour une même valeur de n est la plus forte de celles résultant des formules : - (101 a) ou (102 a) et (103 a) ; - (106 a) ou (107 a) et (108 a) ; - (106 b) ou (107 b) et (108 b). Sections situées au-delà des pivots des bogies (avec n = na) n n+a 2n + a 1,465 – d E a = ------------------------ + q ---------------- + w ∞ --- + w′ ∞ ------------- + z – 0,015 a a a 2

(106b) (107b)

2

2

2 p n p′ n + a an + n + ------ ⋅ --- – -------- ⋅ ------------4 a 4 n n+a a 2n + a 1,465 – d E a = ----------------------------------------------------------------------- + ------------------------ + q ---------------- + w i(250) --- + w′ a(250) ------------- + z + [ x a ] –   a >0 a a 500 2

0, 025

(1)

0, 030

(2)

2 2 2 p n p′ n + a 1 n n+a - an + n + ------ ⋅ --- – -------- ⋅ ------------- – 120 + ( w i(150) – w i(250) ) --- + ( w′ a(150) – w′ a(250) ) ------------avec x a = ---------

750

4

a

4

a

a

a

(108b)

(1)


(2)


7.2.2.2 -

Pantographes

La position limite des pantographes d’une automotrice ayant un bogie moteur et un bogie porteur est à déterminer comme si les deux bogies étaient identiques à celui au-dessus duquel le pantographe est placé.

7.2.3 7.2.3.1 -

Vérification du passage au gabarit des pantographes et autres organes sous tension sur toiture Pantographes en position de captage

Les véhicules équipés de pantographes doivent respecter le contour de référence repris au point 5.4, Fig. 10 - page 17. Le calcul de vérification doit démontrer que les mouvements des pantographes à vérifier ne sont pas plus importants que ceux accordés forfaitairement au matériel, il en résulte que les quantités E'i et E'a (pantographe s’élevant à 6,5 m au-dessus du plan de roulement) et E’'i et E’'a (pantographe s’élevant à 5 m au-dessus du plan de roulement) doivent rester négatives ou nulles. La justification des valeurs forfaitaires et de la méthode sont données dans la fiche UIC n° 505-5 (voir Bibliographie - page 118).

45

505-1 OR

Les caractéristiques des pantographes des engins moteurs sont définies par la fiche UIC n° 608 (voir Bibliographie - page 118). 7.2.3.1.1 -

Principes généraux

1. Véhicules pour lesquels les jeux transversaux varient linéairement en fonction de R. Il y a deux conditions d’encombrement à vérifier : celle résultante de l’inscription en courbe de rayon minimale, R = 150 m, et celle relative à l’alignement, R = ∞. 2. Véhicules pour lesquels les jeux transversaux varient non linéairement en fonction de R. Outre l’inscription en alignement et en courbe de rayon R = 150 m, la vérification est faite pour le 1 ou les rayons de courbe R pour lequel ou lesquels la variation du jeu w fonction de ---- présente R une ou des discontinuités. Si les jeux transversaux sont variables en fonction du rayon d’inscription, dans les formules qui suivent : -

dans j’i on prendra la valeur wiR au niveau du pivot (réel ou fictif),

-

dans j’a on prendra la valeur de waR et la valeur correspondante de wiR.

7.2.3.1.2 -

Pantographe situé entre les essieux extrêmes ou les pivots de bogies (vérification véhicule à l’arrêt sur voie avec dévers)

Formules pour véhicules avec s ≤ 0,225 j'i = q + wiR - 0,0375 0 ,066. ( 6 ,5 - h c ) 2 2 2 z' = ----------------------------------------- ⋅ s + t + τ + [ θ ( 6 ,5 – h c ) ] – 0, 1175 1 ,5 0 ,066. ( 5 - hc ) z'' = ------------------------------------ ⋅ s + 1 ,5

5 – ht 2 2 2 t ⋅ ------------------- + τ + [ θ. ( 5 – h c ) ] – 0 ,0925 6 ,5 – h t

2

2 ρ a.n i – n i + ------ – 5 4 E'i = --------------------------------------------2⋅R

(111)

+ j' i + z' >0

Si E’i ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur 2

2 ρ a.n i – n i + ------ – 5 4 E''i = --------------------------------------------2⋅R

(112)

+ j'i + z'' >0

Si E’’i ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point inférieur

46

505-1 OR

Formules pour véhicules avec s > 0,225 j'i = q + wiR - 0,0375 0 ,2 . ( 6 ,5 – h c ) 2 2 2 z' = ------------------------------------ ⋅ s + t + τ + [ θ ( 6, 5 – h c ) ] – 0, 2375 1 ,5 5 – ht 2 2 2 t. ------------------- + τ + [ θ. ( 5 – h c ) ] – 0 ,1825 6 ,5 – h t

0 ,2 . ( 5 – h c ) z'' = ------------------------------- ⋅ s + 1 ,5

2

2 p a.n i – n i + ------ – 5 4 E'i = --------------------------------------------2⋅R

(113)

+ j'i + z' >0

Si E’i ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur 2

ρ- – 5 a.n i – n i + ----4 E''i = --------------------------------------------2⋅R 2

(114)

+ j'i + z'' >0

Si E’’i ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point inférieur 7.2.3.1.3 -

Pantographe situé au-delà des essieux extrêmes ou des pivots de bogies (vérification en circulation avec insuffisance de dévers)

Formules pour véhicules avec s ≤ 0,225 2.n a + a na + a na j' a = q. --------------------- + w aR . ---------------- + w iR . ------ – 0 ,0375 a a a 0 ,066 . ( 6 ,5 – h c ) 2 2 2 z' = ------------------------------------------- ⋅ s + t + τ + [ θ ( 6, 5 – h c ) ] – 0,1175 1 ,5 0 ,066 . ( 5 – h c ) z'' = ------------------------------------- ⋅ s + 1 ,5

5 – ht 2 2 2 t. ------------------- + τ + [ θ. ( 5 – hc ) ] – 0 ,0925 6 ,5 – h t

2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E'a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2n a + ------------------------ . --------- + j' a + z' a 2

(123)

>0

47

505-1 OR

Si E’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur 2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E''a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2na + ------------------------ . --------- + j' a + z'' a 2

(124)

>0

Si E’’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur Formules pour véhicules avec s > 0,225 2.n a + a na + a n j' a = q. --------------------- + w aR . ---------------- + w iR . --- – 0 ,0375 a a a 0 ,2 . ( 6 ,5 – h c ) 2 2 2 z' = ------------------------------------ ⋅ s + t + τ + [ θ ( 6, 5 – h c ) ] – 0, 2375 1 ,5 5 – ht 2 2 2 t. ------------------- + τ + [ θ. ( 5 – h c ) ] – 0 ,1825 6 ,5 – h t

0 ,2 . ( 5 – h c ) z'' = ------------------------------- ⋅ s + 1 ,5

2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E'a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2n a + ------------------------ . --------- + j' a + z' a 2

(125)

>0

Si E’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur 2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E''a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2na + ------------------------ . --------- + j' a + z'' a 2

(126)

>0

Si E’’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point inférieur 7.2.3.2 -

Pantographe en position abaissée

Sous réserve, s’il y a lieu, de l’application des conditions indiquées au point 7.2.3.3 ci-après, le pantographe abaissé doit être entièrement à l’intérieur du gabarit défini au point 5.4 - page 17 (en tenant compte des marges d’isolement) et au point 7.2.3 - page 45. 7.2.3.3 -

Autres organes sur toiture

Sur les véhicules susceptibles d’utiliser le courant à 25 kV, les organes non isolés, qui peuvent être sous tension doivent être disposés de telle sorte qu’ils respectent le gabarit maximum de construction réduit de la distance d’isolement de 0,170 m représenté par la zone grisée de la Fig. 10 - page 17 du point 5.4).

48

505-1 OR

7.2.4 -

Formules de réduction applicables aux voitures et véhicules à voyageurs (cotes en mètres)

7.2.4.1 -

Pour les voitures à bogies, à l’exception des bogies eux-mêmes et des organes qui y sont liés

Voitures pour lesquelles le jeu w est indépendant du rayon d’inscription ou varie linéairement en fonction de la courbure. Réductions intérieures Ei Sections comprises entre les pivots des bogies (avec n = n i)

2 2, 5 2 p lorsque an – n + ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) ≤ 250 ( 1,465 – d ) – 4 0

(1) (2)

l’inscription en alignement est prépondérante : – d- + q + w + z – 0,015 ----------------------E i = 1,465 ∞ 2 2

p - – 500 ( w – w lorsque an – n + ----∞ i(250) ) > 250 ( 1,465 – d ) – 4 2

(201) 2, 5

(1)

0

(2)


2 p an – n + -----4 E i = -------------------------------- + q + w i(250) + z + [ x i ]>0 – 500 2

0, 010

(1)

0, 015

(2)

2 p 1 avec x i = ----------  an – n + ------ – 100 + w i(150) – w i(250)  750  4

(202)

(203)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement ne dépasse pas 0,400 m et à ceux que des usures et déplacements verticaux, évalués comme il est indiqué au point 6.1 - page 18, peuvent descendre au-dessous de ce niveau.

(2)


49

505-1 OR

Réductions extérieures Ea Sections situées au-delà des pivots des bogies (avec n = n a) lorsque 2

2 p n n+a an + n – ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) --- + ( w ∞ – w a(250) ) ------------a a 4

n ≤ 250 ( 1,465 – d ) --- + a

5 (1) 7, 5 (2)

l’inscription en alignement est prépondérante : +a – d- + q + w  2n ---------------- + z – 0,015 ----------------------E a =  1,465 ∞   a 2

(206)

lorsque 2

2 p n n+a - – 500 ( w ∞ – w i(250) ) --- + ( w ∞ – w a(250) ) ------------an + n – ----a a 4

n > 250 ( 1,465 – d ) --- + a

5 (1) 7, 5 (2)


2 p an + n – -----n n+a 2n + a 4 1,465 – d n + a E = -------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + q ---------------- + w i(250) --- + w a(250) ------------- + z + [ x a ] – a 2 a a a a >0 500

0, 025 (1) 0, 030 (2)

2

2 p 1 n n+a avec x a = ----------  an + n – ------ – 120 + ( w i(150) – w i(250) ) --- + ( w a(150) – w a(250) ) ------------  750 a a 4

(207)

(208)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement ne dépasse pas 0,400 m et à ceux que des usures et déplacements verticaux, évalués conformément au point 6.1 - page 18, peuvent descendre au-dessous de ce niveau.

(2)


Voitures pour lesquelles le jeu w varie non linéairement en fonction de la courbure En alignement, les réductions sont à calculer suivant les formules 201 et 206. Pour les courbes, les réductions sont à calculer pour R = 150 m et R = 250 m à partir des formules (204), (205), (209) et (210). Il faut noter que, dans le cas du rayon R = 250 m, les formules (204) et (209) sont respectivement identiques aux formules (202) et (207). En outre, les formules (204), (205) et (209), (210 doivent être appliquées pour les valeurs de R pour 1 lesquelles la variation de w, fonction de ---- présente une discontinuité ; c’est-à-dire la valeur de R à R partir de laquelle les butées variables entrent en jeu. Pour chaque section de la voiture, la réduction à retenir est la plus grande de celles résultant de l’application des formules précitées, dans lesquelles la valeur R à utiliser est celle qui rend maximale la partie entre crochets.

50

505-1 OR

Réductions intérieures Ei (avec n = n i) lorsque ∞ > R ≥ 250 2 5 (1) 2 ------ – an – n + p 4 7, 5 (2) E i = ------------------------------------------------------------ + w i(R) + q + z 2R

(204)

lorsque 250 > R ≥ 150 2

2 p an – n + ------ – 100 0,190 (1) 4 E i = ------------------------------------------------ + w i(R) + q + z + 2R 0,185 (2)

(205) (3)

Réductions intérieures Ea (avec n = na) lorsque ∞ > R ≥ 250 2

5 (1) 2 p an + n – ------ – 4 7, 5 (2) n n+a 1,465 – d n + a 2n + a E a = ------------------------------------------------------------ + w i(R ) --- + w a(R) ------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + q ---------------- + z – 0,015 (209) a a 2 a a 2R

lorsque 250 > R ≥ 150 2

2 p an + n – ------ – 120 n n + a 1,465 – d n + a 2n + a 4 E a = ------------------------------------------------ + w i(R ) --- + w a(R) ------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + q ---------------- + z + a a 2 a a 2R

0,215 (1) 0,210 (2) (210) (3)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement ne dépasse pas 0,400 m et à ceux que des usures et déplacements verticaux, évalués conformément au point 6.1 - page 18, peuvent descendre au-dessous de ce niveau.

(2)


(3)

En pratique, les formules (205) et (210) n’interviennent pas. La variation du jeu w, par intervention des butées variables s’effectuant pour R > 250.

51

505-1 OR

7.2.4.2 -

Pour les bogies et les organes qui leur sont liés

Les formules de réduction à appliquer sont celles figurant au point 7.2.5, le contour de référence demeurant celui figurant au point 5 - page 12. Toutefois, la distance entre essieux extrêmes des bogies est, dans la majorité des cas, telle que les formules (101) et (106) - mentionnées ci-dessus - sont applicables.

7.2.5 7.2.5.1 -

Formules de réductions applicables aux wagons (dimensions en mètres) Pour les wagons à essieux indépendants ainsi que pour les bogies eux-mêmes et les organes qui leur sont liés (w = 0)

Pour les wagons à deux essieux, et seulement pour les organes dont la hauteur au-dessus du plan de roulement est inférieure à 1,17 m, le terme z des formules (301) à (307) peut être diminué de 0,005 m lorsque (z-0,005) > 0. Il est à considérer comme nul lorsque (z-0,005) ≤ 0. 7.2.5.1.1 -

Réductions intérieures Ei - Sections comprises entre les essieux extrêmes (avec n = ni) 2

lorsque an – n ≤

5

(1)

7, 5

(2)

–d l’inscription en alignement est prépondérante : E i = 1,465 ------------------------ + q + z – 0,015 2 2

lorsque an – n >

5

(301)

(1)

7, 5 (2) l’inscription en courbe est prépondérante : 2

an – n 1,465 – d E i = ------------------- + ------------------------ + q + z – 500 2 7.2.5.1.2 -

0, 025

(1)

0, 030

(2)

(302)

Réductions extérieures Ea - Sections situées au-delà des essieux extrêmes (avec n = na) 2

lorsque an + n ≤

5

(1)

7, 5

(2)

2n + a –d l’inscription en alignement est prépondérante : E a =  1,465 ------------------------ + q ---------------- + z – 0,015   a 2 2

lorsque an + n >

5

(306)

(1)

7, 5 (2) l’inscription en courbe est prépondérante : 2

2n + a an + n 1,465 – d E a = ------------------- +  ------------------------ + q ---------------- + z –   a 500 2

0, 025 (1)

(307)

0, 030 (2)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, ne dépasse pas 0,400 m et à ceux qui peuvent descendre à cette cote, compte tenu des usures et des jeux.

(2)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, est supérieure à 0,400 m, sauf ceux visés au renvoi (1) ci-dessus.

52

505-1 OR

7.2.5.2 -

Pour les wagons à bogies, dont les jeux sont considérés constants, à l’exception des bogies eux-mêmes et des organes qui leur sont liés

Remarque particulière au calcul de z pour ce type de wagons, voir le point 7.1.3.2 - page 37 Réductions intérieures Ei - Sections comprises entre les pivots de bogies (avec n = ni)

7.2.5.2.1 -

2

2 p lorsque an – n + ------ ≤ 250 ( 1,465 – d ) – 4

2, 5 (1) (2)

0

1,465 – d E i = ------------------------ + q + w + z – 0,015 2

l’inscription en alignement est prépondérante : 2

p lorsque an – n + ----- > 250 ( 1,465 – d ) – 4 2

(311)

2, 5 (1) 0

(2) 2

l’inscription en courbe est prépondérante :

2 p an – n + ----4- + q + w + z + [ x ] – E i = ------------------------------i >0 500

2

avec

2 p 1 x i = ----------  an – n + ------ – 100   750 4

7.2.5.2.2 -

0,010 (1)

(312)

0,015 (2)

(313)

Réductions extérieures Ea - Sections situées au-delà des pivots de bogies (avec n = na) 2

5 2 p n lorsque an + n – ------ ≤ 250 ( 1,465 – d ) --- + a 4 7, 5

(1) (2)

l’inscription en alignement est prépondérante : 2n + a 1,465 – d E a =  ------------------------ + q + w ---------------- + z – 0,015   a 2

(316)

2 5 (1) 2 p n an + n – ------ > 250 ( 1,465 – d ) --- + a 7, 5 (2) 4 l’inscription en courbe est prépondérante :

lorsque

2

2 p an + n – ----2n + a 4 1,465 – d n + a E a = --------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + ( q + w ) ---------------- + z + [ x a ] – a >0 2 a 500

avec

2

2 p 1 x a = ----------  an + n – ------ – 120   750 4

0,025

(1)

0,030

(2)

(317)

(318)

(1)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, ne dépasse pas 0,400 m et à ceux qui peuvent descendre à cette cote, compte tenu des usures et des jeux.

(2)

Cette valeur est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, est supérieure à 0,400 m, sauf ceux visés au renvoi (1) ci-dessus.

53

505-1 OR

Annexes

Annexe A - Exemples d’application du gabarit cinématique par le calcul D’une manière générale, on vérifie le gabarit maximal de construction du véhicule, pour les valeurs de ni ou na qui correspondent au milieu de la caisse et aux traverses d’extrémités. Cependant il convient de vérifier tous les points saillants, ainsi que ceux qui, compte tenu de leurs emplacements, sont susceptibles de venir au voisinage du gabarit maximal de construction du véhicule dans la section considérée. Nota : Les valeurs prises en compte dans les calculs et exemples graphiques précisés ci-après ne sont données qu’à titre indicatif. Pour chaque étude, il y a lieu de prendre les valeurs mentionnées sur les dessins ou documents officiels. Nota : Les valeurs de h figurant dans les tableaux sont les hauteurs caractéristiques du contour de référence. Pour en déduire le gabarit maximal de construction, elles doivent être corrigées de la valeur des déplacements verticaux (voir point 6.1). Il peut être nécessaire de les compléter par d’autres valeurs prenant en compte la position des organes les plus saillants du véhicule considéré.

A.1 - Détermination des réductions pour les locomotives A.1.1 -

Réductions applicables à la caisse

Les cotes du diagramme sont exprimées en millimètres, les autres valeurs étant, sauf indication contraire, exprimées enmètres.

1. Caractéristiques : hc = 0,500

a = 9,694 d = 1,410 p = 2,800 q = 0,006 s = 0,1 2

ηo < 1°

µ > 0,2

2

a +p On prend wi(R) = wa(R) = 0,060 quel que soit R : ------------------ < 100 ⇒ x i = 0 (voir point 7.1.4 4 page 37).

54

505-1 OR

Annexes 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots : a n = --- = 4, 847 2 2

2 p an – n + ------ = 25, 453 ; valeur supérieure à 7,5. La formule à appliquer est : 4 2

2 p an – n + -----4 1, 465 – d E i = -------------------------------- + ------------------------- + q + w i ( 250 ) + z – 0, 030 (pour h > 0,400) 500 2

s avec z = ------ ( h – h c ) 30

E i = 0, 1144 + z h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z

Demi-largeur du contour de référence

Ei

Demi-largeur disponible

4,310

0,0127

0,525

0,127

0,398

4,010

0,0117

1,120

0,126

0,994

3,700

0,0107

1,425

0,125

1,300

3,250

0,0092

1,645

0,124

1,521

1,170

0,0022

1,645 1,620

0,117

1,528 1,503

0,500

0

1,620

0,114

1,506

3. Section de la caisse au droit de la traverse de tête : n = 3,253 2

2 p an + n – ------ = 40, 157 ; valeur supérieure à 7,5. La formule à appliquer est : 4 2

-----an + n – p 1, 465 – d 2n + a n n+a 4 ------------- + z + [ xa ] E a = -------------------------------- +  ------------------------- ---------------- + w i ( 250 ) --- +w – 0, 030 >0   2 a a a ( 250 ) a 500 2

2

2 p 1 formule valable pour h > 0,400, avec x a = ----------  an + n – ------ – 120 = – 0, 106   750 4

x a < 0 n’est pas à prendre en compte. E a = 0, 2066 + z

s avec z = ------ ( h – h c ) 30

55

505-1 OR

Annexes h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z


Ea


4,310

0,0127

0,525

0,219

0,306

4,010

0,0117

1,120

0,218

0,902

3,700

0,0107

1,425

0,217

1,208

3,250

0,0092

1,645

0,216

1,429

1,170

0,0022

1,645 1,620

0,209

1,436 1,411

0,500

0

1,620

0,207

1,413

A.1.2 -

Réductions applicables au pantographe

Les cotes du diagramme sont exprimées en millimètres, les autres valeurs étant, sauf indication contraire, exprimées en mètres.

1. Caractéristiques a = 9,694

p = 2,800

n = 0,550

d = 1,410

w ∞ = 0,060

wi250 = 0,060

wa250 = 0,060

q = 0,006

hc = 0,500

ht = 4,005

s = 0,2

τ = 0,01

θ = 0,0016

t = 0,014

2. Section au-delà des pivots de bogies : n = 0,550 2

------ = 3,6742 < 5 an + n – p 4 L’inscription en alignement est prépondérante. 2

56

505-1 OR

Annexes 3. Calculs préalables : n+a n 2n + a j′ a = q ---------------- + w a ------------- + w i --- – 0,037 a a a j’a = 0,036 s < 0,225 8 z′ = ------ ( s – 0, 225 ) + ( t – 0, 03 ) + ( τ – 0, 01 ) + 6 ( θ – 0, 005 ) 30 h = 6,5 z’ = -0,04307 6 z″ = ------ s + 30

2  h – ht  2 2  t -------------------- + τ + [ θ ( h – h c ) ] – 0, 0925  6, 5 – h t

h=5 z’’ = -0,039 4. Elévation du pantographe à h = 6,5 m au-dessus du plan de roulement : 1,465 – d 2n E′ a = j′ a + z′ + ------------------------ ------2 a E’a = -0,0039 5. Elévation du pantographe à h = 5 m au-dessus du plan de roulement :

1,465 – d 2n E″ a = j′ a + z″ + ------------------------ ------2 a

E’’a = 0 6. Conclusion E’a et E’’a étant négatifs ou nuls, le pantographe peut être implanté à 0,550 m au-delà de l’axe du pivot de bogie.

57

505-1 OR

Annexes A.2 - Détermination des réductions pour les éléments automoteurs Réductions applicables à la caisse. Les cotes du diagramme sont exprimées en millimètres, les autres valeurs étant, sauf indication contraire, exprimées en mètres.

bogie porteur

bogie moteur

1. Caractéristiques : a = 15,400

d = 1,410

q = 0,002

s = 0,35

hc = 0,500

η0 < 1°

µ > 0,2 bogie moteur

µ = 0 bogie porteur

p = 2,400

w ∞ = 0,060

wi(250) = 0,022

wa(250) = 0,046

p’ = 2,200

w ∞ = 0,060

w’i(250) = 0,020

w’a(250) = 0,050

a 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots des bogies : n = --- = 7, 700 2 Application de la formule (101a) a – nµ nµ – d- + q + w ------------------+ E i = 1,465 w′ ----------------------∞ a ∞ a + z – 0,015 2 Ei = 0,0745 + z Application de la formule (102a) : 2 2 2 p a–n p′ n an µ – n µ + ------ ⋅ --------------µ- + -------- ⋅ -----µa–n a – nµ – d- -------------a 4 4 a- + w --------------µ- + 1,465 - + q + z – 0,015 ----------------------E i = ------------------------------------------------------------------------------⋅ i(250) a a 2 500

formule valable pour h > 0,400 Ei = 0,1344 + z La réduction à appliquer est donc celle obtenue par la formule (102a) s avec : z = ------ ( h – h c ) 30

58

505-1 OR


z


Ei


4,310

0,045

0,525

0,180

0,345

4,010

0,041

1,120

0,176

0,944

3,700

0,037

1,425

0,173

1,252

3,250

0,032

1,645

0,168

1,477

1,170

0,008

1,645 1,620

0,143

1,502 1,477

0,500

0

1,620

0,135

1,485

3. Section à l’extrémité de la caisse côté bogie moteur : n = 2,750 au-delà des pivots de bogies Application de la formule (106a)

:

n+a n 2a + n 1,465 – d E a = ------------------------ + q ---------------- + w ∞ ------------- + w′ ∞ --- + z – 0,015 a a a 2 Ea = 0,1064 + z Application de la formule (107a) : 2

2

p n + a p′ n an + n – ------ ⋅ ------------- + -------- ⋅ --2a + n n n+a 4 a 4 a 1,465 – d n+a E a = ------------------------------------------------------------------------ + ------------------------ ⋅ ------------ + q ---------------- + w′ i(250) --- + w a(250) ------------- + z – 0,03 2 a a a a 500 2

formule valable pour h > 0,400 Ea = 0,1598 + z La réduction à appliquer est donc celle obtenue par la formule (107a) s avec : z = ------ ( h – h c ) 30

59

505-1 OR


z


Ea


4,310

0,045

0,525

0,205

0,320

4,010

0,041

1,120

0,201

0,919

3,700

0,037

1,425

0,197

1,228

3,250

0,032

1,645

0,192

1,453

1,170

0,008

1,645 1,620

0,168

1,477 1,452

0,500

0

1,620

0,160

1,460

4. Section à l’extrémité de la caisse côté bogie porteur : n = 2,750 au-delà des pivots de bogies Application de la formule (106b) : n n+a 2a + n 1,465 – d E a =  ------------------------ + q ---------------- + w ∞ --- + w′ ∞ ------------- + z – 0,015   a a a 2 Ea = 0,1064 + z Application de la formule (107b) :

2

2

2 p n p′ n + a - ⋅ ------------an + n + ------ ⋅ --- – ------2a + n 4 a 4 n n+a a 1,465 – d E a = ---------------------------------------------------------------------- +  ------------------------ + q ---------------- + w i(250) --- + w′ a(250) ------------- + z – 0,0   a a a 500 2

formule valable pour h > 0,400 Ea = 1704 + z La réduction à appliquer est donc celle obtenue par la formule (107b) s avec : z = ------ ( h – h c ) 30

60

505-1 OR


z


Ea


4,310

0,045

0,525

0,215

0,310

4,010

0,041

1,120

0,211

0,909

3,700

0,037

1,425

0,207

1,218

3,250

0,032

1,645

0,202

1,443

1,170

0,008

1,645 1,620

0,178

1,467 1,442

0,500

0

1,620

0,170

1,450

A.3 - Détermination des réductions pour les véhicules moteurs Réductions applicables à la caisse (motrice à 2 bogies moteurs), cotes du dessin en millimètres - les autres cotes étant, sauf indications contraires, exprimées en mètres.

1. Caractéristiques a = 11,460

d = 1,416

q = 0,010

p = 3,000

s = 0,116

hc = 1,106

ηo < 1°

µ > 0,2

R (m)

150

250

500

1 000

wi (mm)

22,5

30,0

39,0

48,0

wa (mm)

38,0

38,0

49,0

50,0

61

505-1 OR

Annexes a 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots : n = --- = 5, 730 2 2

2 p an – n + ------ – 7, 5 4 1,465 – d E i = ----------------------------------------------- + w i(250) + ------------------------ + q + z – 0, 015 500 2

formule valable pour h > 0,400 s avec z = ------ ( h – h c ) pour h ≥ hc 30

Ei = 0,105 + z h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z


4,310

0,0124

0,525

0,117

0,408

4,010

0,0112

1,120

0,116

1,004

3,700

0,0100

1,425

0,115

1,310

3,250

0,0083

1,645

0,113

1,532

1,800

0,0027

1,645

0,107

1,538

1,170

0

1,645 1,620

0,105

1,540 1,515

1,106

0

1,620

0,105

1,515

0,500

0,0094

1,620

0,114

1,506

Ei


3. Section à l’extrémité de la caisse : n = 3,500 au-delà des pivots de bogies 2

2 p an + n + ------ – 7, 5 n n+a 2n + a 1, 465 – d 4 E a = ------------------------------------------------ + w i(250) --- + w a ( 250 ) ------------- +  ------------------------- + q ---------------- + z – 0, 015   a a a 500 2

formule valable pour h > 0,400 Ea = 0,184 + z

s avec : z = ------ ( h – h c ) pour h ≥ hc 30

62

505-1 OR


z


Ea


4,310

0,0124

0,525

0,197

0,328

4,010

0,0112

1,120

0,196

0,924

3,700

0,0100

1,425

0,195

1,230

3,250

0,0083

1,645

0,193

1,452

1,800

0,0027

1,645

0,187

1,458

1,170

0

1,645 1,620

0,185

1,460 1,435

1,106

0

1,620

0,185

1,435

0,500

0,0094

1,620

0,193

1,426

A.4 - Détermination des réductions pour les voitures Réductions applicables à la caisse Les cotes du diagramme sont exprimées en millimètres, les autres valeurs étant, sauf indication contraire, exprimées en mètres.


d = 1,410

p = 2,56

q = 0,002

w ∞ = 0,082

wi(250) = 0,020

wa(250) = 0,048

s = 0,3

hc = 0,500

ηo < 1°

2

2

a +p ------------------ < 100 4

⇒ xi = 0

63

505-1 OR

Annexes a 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots : n = --- = 9, 2 2 2

2 p lorsque an – n + ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) > 250 ( 1,465 – 1,410 ) – 0 4

la formule à appliquer pour h > 0,400 est : 2

2 p an – n + -----4 E i = -------------------------------- + q + w i(250) + z – 0, 015 500

s avec : z = ------ ( h – h c ) 30

Ei = 0,1796 + z h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z


Ei


4,310

0,0381

0,525

0,218

0,307

4,010

0,0351

1,120

0,215

0,905

3,700

0,0320

1,425

0,212

1,213

3,250

0,0275

1,645

0,207

1,438

1,170

0,0067

1,645 1,620

0,186

1,459 1,434

0,500

0

1,620

0,180

1,440

3. Section de la caisse à son extrémité : n = 3,850 2

2 p an + n – ------ < 120 4

⇒ xa= 0 2

2 p n n+a n lorsque an + n – ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) --- + ( w ∞ – w a(250) ) ------------- > 250(1,465-1,410) --- + 7, 5 a a a 4

soit 57,024 > 7,677

64

505-1 OR

Annexes La formule à appliquer pour h > 0,400 est : 2

2 p an + n – -----2n + a n n+a 4 1,465 – d n + a E a = -------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + q ---------------- + w i(250) --- + w a(250) ------------- + z – 0, 030 2 a a a a 500

Ea = 0,2364 + z

s avec z = ------ ( h – h c ) 30

h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z


Ea


4,310

0,0381

0,525

0,275

0,250

4,010

0,0351

1,120

0,272

0,848

3,700

0,0320

1,425

0,268

1,157

3,250

0,0275

1,645

0,264

1,381

1,170

0,0067

1,645 1,620

0,243

1,402 1,377

0,500

0

1,620

0,236

1,384

A.5 - Détermination des réductions pour les véhicules articulés Réductions applicables à la caisse. Les cotes du diagramme sont exprimées en millimètres, les autres valeurs, sauf indication contraire, exprimées en mètres.

65

505-1 OR

Annexes 1. Caractéristiques a = 18,7

d = 1,410

p=3

w ∞ = 0,080

wi(250) + q = 0,021

s = 0,25

hc = 0,800

ηo = 1°

2

2

a +p ------------------ < 100 4

⇒ xi= 0

a 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots : n = --- = 9, 35 2 2

2 p Lorsque an – n + ------ – 500 ( w ∞ – w i(250) ) > 250 ( 1,465 – 1,410 ) – 0 4

La formule à appliquer pour h > 0,400 est : 2

-----an – n + p 4 E i = -------------------------------- + q + w i(250) + z – 0, 015 500 2

Ei = 0,1853 + z

s avec z = ------ ( h – h c ) 30

h (Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A)

z


Ea


4,310

0,0292

0,525

0,214

0,311

4,010

0,0267

1,120

0,212

0,908

3,700

0,0242

1,425

0,209

1,216

3,250

0,0204

1,645

0,206

1,439

1,700

0,0075

1,645

0,193

1,452

1,170

0,0031

1,645 1,620

0,188

1,457 1,432

0,800

0

1,620

0,185

1,435

66

505-1 OR

Annexes A.6 - Détermination des réductions pour les wagons Réductions applicables à la caisse. Les cotes des diagrammes sont exprimées en millimètres, les autres valeurs étant, sauf indication contraire, exprimées en mètres.

A.6.1 -

Wagon couvert à deux essieux


d = 1,410

hc = 0,500

ηo < 1° et w = 0

q = 0,023a

s = 0,10

a. q = 0,023 est la valeur fixée par European Rail Research Institute (ERRI) de l’UIC pour un jeu transversal nominal de 20 mm.

a 2. Section de la caisse à mi-distance des essieux : n = --- = 4, 000 2 an - n2 = 16 ; valeur supérieure de 7,5. La formule à appliquer est donc : 2

an – n 1,465 – d E i = ------------------- + ------------------------ + q + z – 0, 030 (pour les parties telles que h > 0,400) 500 2 Ei = 0,0525 + z s Pour h ≥ 0,500 : z = ------ ( h – h c ) 30 z = 0,00333 (h - 0,5) 3. Section de la caisse à l’extrémité du châssis : n = 2,390 an + n2 = 24,832 ; valeur supérieure à 7,5. La formule à appliquer est donc : 2

2n + a an + n 1,465 – d E a = ------------------- +  ------------------------ + q ---------------- + z – 0, 030 (pour les parties telles que h > 0,400)   a 500 2

67

505-1 OR

Annexes Ea = 0,1003 + z z a la même valeur que pour la section située au milieu de la caisse, soit 0,00333 (h - 0,5). 4. Valeurs numériques Pour pouvoir tracer le gabarit de construction intéressant chaque section, il suffit de calculer les réductions et les demi-largeurs disponibles pour les points caractéristiques du contour de référence et éventuellement les points pour lesquels z = 0. Les valeurs numériques pour les deux sections étudiées sont rassemblées dans le tableau ciaprès.

h

à 2,390 au-delà des essieux

      

      

au milieu de la caisse

z

Demilargeur du contour de référence

Ei

Demilargeur disponible

Ea


4,310

0,0127

0,525

0,066

0,459

0,113

0,412

4,010

0,0117

1,120

0,065

1,055

0,112

1,008

3,700

0,0107

1,425

0,064

1,361

0,111

1,314

3,250

0,0092

1,645

0,062

1,583

0,110

1,535

1,645 1,620

0,055

1,590 1,565

0,103

1,542 1,517

Pour les valeurs de h, voir le 2ème nota de la 1ère page de l’Annexe A

0,0022 1,170

Pour h < 1,170, z = 0 car (z-0,005) < 0 (voir point 7.2.5.1 page 52)

Dans le cas où le gabarit serait aussi à étudier pour les parties basses (cas assez improbable pour ce type de wagon), les formules à utiliser seraient : • Pour la section située à mi-distance des essieux : 2

an – n 1,465 – d E i = ------------------- + ------------------------ + q + z – 0, 025 500 2

soit Ei = 0,0575 + z

• Pour la section située à l’extrémité du châssis : 2

+a an + n - +  1,465 – d- + q 2n ---------------- + z – 0, 025 ----------------------E a = -----------------  a 500 2

soit Ea = 0,1053 + z

Pour ces deux sections, on adopterait z = 0 puisque, pour 0,125
68

505-1 OR

Annexes A.6.2 -

Wagon-citerne à bogies


q = 0,0115a

d = 1,410 ηo <

hc = 0,500

w=0

p = 1,800

s = 0,3

1°b

a. Justification de la valeur q : - Jeu entre boîtes d’essieux et châssis de bogie - Usures

= 0,010 = 0,0015

q=total

= 0,0115

b. La dissymétrie provoquée par le jeu aux lisoirs de 5 mm et les autres éléments définis au point 7 est prise conventionnellement égale à 1°

Equipé de bogies avec lisoirs fixes (jeu = 5 mm). 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots des bogies : n = a --- = 3, 400 2 2 2 p an – n + ------ = 12, 37 et 250(1,465-d) = 13,75 4 La formule à appliquer est donc : , 465 – d- + q + w + z – ( 0, 015 ) (pour les parties telles que h > 0,400) Ei = 1 -----------------------2 Ei = 0,024 + z s Pour h ≥ 0,500 : z = ------ ( h – h c ) 30 z = 0,00433 (h - 0,5) 3. Section de la caisse à 1,500 au-delà des pivots de bogies : n = 1,500 2

2 p an + n – ------ = 11,64 4

et

n 250 ( 1,465 – d ) --- + 7, 5 = 10,53 a

69

505-1 OR

Annexes La formule à appliquer est donc : 2

2 p an + n – -----2n + a 4 1,465 – d n + a E a = -------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + ( q + w ) ---------------- + z + [ x a ] >0 – 0, 030 2 a a 500

(pour les parties telles que h > 0,400) xa ayant une valeur négative, sera pris égal à zéro. Ea = 0,0434 + z z a la même valeur que pour la section située au milieu de la caisse, soit 0,00433 (h - hc). 4. Valeurs numériques Les valeurs numériques intéressant les deux sections étudiées sont rassemblées dans le tableau ci-après :

h


      

      


z


Ei


Ea


4,310

0,0165

0,525

0,041

0,484

0,060

0,465

4,010

0,0152

1,120

0,039

1,081

0,059

1,061

3,700

0,0139

1,425

0,038

1,387

0,057

1,368

3,250

0,0119

1,645

0,036

1,609

0,055

1,590

1,170

0,0029

1,645 1,620

0,027

1,618 1,593

0,046

1,599 1,574

0,500

0

1,620

0,024

1,596

0,043

1,577


A titre d’exemple d’utilisation des formules, on pourrait faire un calcul analogue pour les parties basses bien que pour ce genre de wagon, le cas se présente rarement. On aurait : • Pour la section située au milieu de wagon:

2

2 p an – n + -----4 E i = -------------------------------- + q + w + z + [ x i ] >0 – 0, 010 500

soit Ei = 0,0262 + z

• Pour la section située à 1,500 au-delà des pivots des bogies :

70

505-1 OR

Annexes 2

2 p an + n – -----2n + a 4 1,465 – d n + a E a = -------------------------------- + ------------------------ ⋅ ------------- + ( q + w ) ---------------- + z + [ x a ]>0 – 0, 025 2 a a 500

soit Ea = 0,0484 + z 4s Pour ces deux sections, on prendrait : z = ------ ( 0, 5 – h ) soit : z = 0,01733(0,5 - h) 30

A.6.3 -

Wagon-trémie à bogies


d = 1,410

q = 0,0115a

bG = 0,850

s = 0,13

hc = 0,500

w=0

p = 1,800

a. Justification de la valeur q : - Jeu entre boîtes d’essieux et châssis de bogie - Usures

= 0,010 = 0,0015

q = total

= 0,0115

Equipé de bogies avec lisoirs (J = 0,013 - justification de la valeur du jeu : 0,012 ± 0,001). a 2. Section de la caisse à mi-distance des pivots des bogies : n = --- = 5, 900 2 2

2 p an – n + ------ = 35, 62 et 250(1,465 - d) = 13,75 4

La formule à appliquer est donc :

71

505-1 OR

Annexes 2

2 p an – n + -----4 E i = -------------------------------- + q + w + z + [ x i ]>0 – 0, 015 (pour les parties telles que h > 0,400) 500

xi ayant une valeur négative sera pris égal à 0 Ei = 0,0677 + z s pour h ≥ 0,500 : z = ------ + tan [ α ( 1 + s ) ] ( h – h c ) 30

J – ( 0, 005 ) tanα = -----------------------------bG

α = 0,0094 rad z = 0,015 (h - hc) 3. Section à l’extrémité de la caisse : n = 0,080 au-delà des pivots de bogies 2

2 p n an + n – ------ = 0, 1404 et 250 ( 1, 465 – d ) --- + 7, 5 = 7, 593 a 4

La formule à appliquer est donc : 2n + a 1,465 – d E a =  ------------------------ + q + w ---------------- + z – 0, 015   a 2

(pour les parties telles que h > 0,400)

Ea = 0,0245 + z z a la même valeur que pour la section située au milieu de la caisse, soit : z = 0,0150 (h - hc) 4. Valeurs numériques

h z


4,310

0,0570

4,010



      

      

Les valeurs numériques intéressant les deux sections étudiées sont rassemblées dans le tableau ci-après :

Ei


Ea


0,525

0,125

0,400

0,081

0,444

0,0525

1,120

0,120

1,000

0,077

1,043

3,700

0,0479

1,425

0,116

1,309

0,072

1,353

3,250

0,0412

1,645

0,109

1,536

0,066

1,579

1,170

0,0100

1,645 1,620

0,078

1,567 1,542

0,034

1,611 1,586

0,500

0

1,620

0,068

1,552

0,025

1,595


72

505-1 OR

Annexes A titre d’exemple d’utilisation des formules, on pourrait faire un calcul analogue pour les parties basses. On aurait : -

pour la section située au milieu du wagon :

2

2 p an – n + -----4- + q + w + z + [ x ] – 0, 010 E i = ------------------------------i >0 500

-

soit Ei = 0,0727 + z

pour la section située à 0,080 au-delà des pivots des bogies :

2n + a – d- + q + w --------------- + z – 0, 015 ----------------------E a =  1,465   a 2

soit Ea = 0,0245 + z

Pour ces deux sections, on prendrait :

soit z = 0,028 (hc - h)

4s z = ------ + tan [ α ( 1+s ) ] ( h – h c ) 30

73

505-1 OR

Annexes

Annexe B - Méthode graphique B.1 - Détermination du gabarit maximal de construction par la méthode graphique Cette méthode est utile pour l’étude des véhicules classiques et spéciaux et peut être utilisée quels que soient les rayons de courbure. Elle donne la position exacte de l’axe de caisse par rapport à l’axe de voie, permettant d’obtenir ainsi immédiatement toutes les sections caractéristiques du véhicules. Par ailleurs, cette méthode permet d’optimiser l’implantation des butées caisse/bogie en courbe et en courbe et contre-courbe.

B.2 - Détermination des réductions par la méthode graphique Cette méthode permet d’obtenir les réductions Ei et Ea, en relevant directement sur des épures, les déplacements transversaux (bogie-voie, caisse-bogie) et ceux dus à l’inclinaison de la caisse. Les positions d’inscription des bogies et de la caisse, aussi bien en courbe qu’en alignement, sont indiquées au tableau du point 6.2.2 - page 29. Cette méthode nécessite de déterminer les réductions en deux étapes : 1. détermination des réductions, abstraction faite de z ; 2. détermination de z et des réductions en tenant compte de celui-ci. Pour les véhicules dont les déplacements transversaux varient : -

1- , il suffit d’appliquer les règles associées du point 6 linéairement en fonction de la courbure --R page 18 pour R = ∞, 250 et 150 m avec dans les 3 cas l =1,465 m, sauf pour les réductions intérieures Ei des véhicules remorqués à bogies ou assimilés pour lesquels on prend l = 1,435 m ;

-

non linéairement : en plus des déterminations ci-dessus, il y a lieu de déterminer les réductions 1- présente une discontinuité, pour la valeur de R pour laquelle la variation de w en fonction de --R c’est-à-dire la valeur de R toujours supérieure à 250 m à partir de laquelle les butées variables entrent en jeu, les saillies étant calculées par la formule ci-après : 2,5

La valeur 2,5 est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, ne dépasse pas 0,400 m et à ceux qui peuvent descendre à cette cote, compte tenu des usures et des déplacements verticaux évalués comme il est indiqué au point 6.1 - page 18

ou 3, 75 l – 1, 435 l ayant la valeur indiquée à l’alinéa précédent. ------------- + ------------------------ La valeur 1,435 est applicable aux organes dont la hauteur, au-dessus du plan de roulement, est supérieure R 2 à 0,400 m, sauf ceux visés ci-dessus.

Dans chaque section du véhicule, la réduction à retenir est la plus grande de celles ainsi déterminées.

74

505-1 OR

Annexes B.2.1 -

Méthode d’inscription géométrique

B.2.1.1 -

Tracé de la courbe anamorphosée

Bien que les moyens de tracé informatique permettent d’établir des épures correspondant au passage d’un véhicule sur une courbe de rayon R, il est possible d’obtenir par les moyens d’études traditionnels un tracé précis de la courbe en utilisant des échelles différentes pour la représentation des flèches (ordonnées) et des cordes (abscisses). La valeur des flèches devant être connue avec précision, celles-ci sont figurées en grandeur réelle (échelle 1 : 1), les cordes étant figurées à une échelle réduite (échelle 1 : 100 par exemple). Dans ces conditions, la courbe est assimilable à une parabole qu’il est facile de construire. En effet, dans la figure ci-dessous, les coordonnées x et y du point B satisfont la relation : x y ----------------- = --x 2R – y

2

x ----------------- = y 2R – y

La valeur de y, très petite par rapport à 2R, peut être négligée au dénominateur et il en résulte : 2

x y = -------2R

C’est en utilisant cette formule qu’on peut tracer la courbe anamorphosée correspondant au rayon choisi ; R pouvant être infiniment grand.

B.2.1.2 -

Constitution de l’épure

L’épure est constituée de haut en bas et dans l’ordre par : -

une vue en élévation du véhicule ;

-

la représentation la plus défavorable que peut prendre son axe longitudinal sur une voie (voir point B.2.1.3 - page 76) : • en alignement • en courbe de 250 m • éventuellement en courbe d’un rayon choisi, suivant le cas à examiner.

De plus, un graphique, en-dessous ou à côté de chaque représentation, permet de reporter en ordonnées les déplacements transversaux (voir point B.2.1.4 - page 76). Bien entendu, l’échelle des abscisses est la même dans tous les cas de figure.

75

505-1 OR

Annexes B.2.1.3 -

Positionnement du véhicule sur l’épure

La vue en élévation du véhicule est représentée de telle sorte que son axe transversal est confondu avec l’axe de symétrie des courbes anamorphosées considérées. La position des essieux, des pivots, des butées est rappelée sur les courbes parallèlement à l’axe des ordonnées. 1, 465 – d Les valeurs des déplacements transversaux entre les essieux et la voie  jeu ------------------------- sont portées   2 sur les lignes de rappel des essieux à partir de leurs intersections avec la courbe anamorphosée (voir à la figure 19 - page 30),les différentes positions que peuvent prendre les essieux d’un même bogie dans la voie).

En corrigeant les valeurs des déplacements ci-dessus de la valeur du déplacement entre boîte et châssis de bogie (jeu q) dans la direction précisée au tableau de la figure 19 - page 30, on détermine l’axe du châssis de bogie (voir la figure 2a - page 79 - Annexe C.2). Les butées de limitation de jeux, lorsqu’elles existent, sont placées sur leur ligne à partir de cet axe (voir point C.1 - page 78), sauf pour le cas où le déplacement entre caisse et bogie (jeu w) varie non linéairement en fonction de la courbure de la voie. Il faut, dans ce cas, r eporter le jeu w(R) correspondant à la courbure, sur la ligne de rappel du pivot fictif (voir Annexe C.2 - page 79). Dans certains cas, il est admis, pour simplifier la construction de l’épure, de porter la somme algébrique des jeux q et w, directement à partir des déplacements des essieux dans les directions fixées pour chaque essieu (voir Fig. 19). Les axes ainsi obtenus sont les axes longitudinaux des châssis de bogies (voir figures 1 et 2b de l’annexe C.2). Les deux méthodes aboutissent à une même position de l’axe du véhicule. L’axe de la caisse est tracé dans la position prévue à la figure 19, en tenant compte des jeux propres au véhicule.

B.2.1.4 -

Valeurs des réductions pour la caisse Ei ou Ea en faisant abstraction de z

Les déplacements de la caisse par rapport à la voie pour les courbes et pour l’alignement, relevés en vraie grandeur en ordonnées sur les épures et diminués des valeurs desaillies correspondantes (voir point 6.2.1 - page 28) permettent d’établir la courbe des réductions Ei ou Ea, abstraction faite de z.

B.2.1.5 -

Valeurs de l’inclinaison de caisse : z

La courbe construite à partir des formules précisées au point 7.1.3 - page 35 permet de déterminer en fonction de la hauteur les déplacements dus à l’inclinaison de la caisse.

B.2.1.6 -

Valeurs des réductions pour la caisse Ei ou Ea en tenant compte de z

En ajoutant aux valeurs obtenues au point B.2.1.4 les valeurs de z du point B.2.1.5, on obtient les réductions Ei ou Ea pour toutes les sections du véhicule et pour toutes les hauteurs.

76

505-1 OR

Annexes B.2.2 -

Exemple de vérification de limites d’encombrement d’un organe sous châssis

1. Tracé L’épure fait appel au tracé du contour de référence, limité aux parties intéressées par les pièces à étudier ; l’exemple ci-après nécessite le tracé des parties basses pour h ≤ 400. 2. Déplacements transversaux La zone latérale des parties basses du contour de référence (voir point 5 - page 12) est translatée de la valeur de la réduction Ei, abstraction faite de z, déterminée par la méthode graphique décrite au point B.2.1.4 - page 76. Le tracé résultant est translaté compte tenu de z, ce dernier ayant la valeur correspondante à la hauteur des points déterminant chaque segment de droite, jusqu’au point où le tracé ainsi translaté intercepte l’horizontale du contour de référence partie basse (gabarit commun au service du matériel roulant et à celui des installations fixes). 3. Déplacements verticaux Le tracé obtenu est alors translaté verticalement vers le haut de la valeur des déplacements verticaux définis au point 6.1 - page 18 de la fiche augmenté des réductions verticales applicables à la section du véhicule considérée pour le passage sur les raccordements de déclivités. Le tracé résultant définit le gabarit maximal de construction de la section considérée. Aucune partie du matériel vide, en ordre de marche, au repos, à l’état neuf, ne doit l’engager. 4. Dessin Déplacement vertical Ei (abstraction faite de z)

400 au plan de roulement

contour de l’organe sous châssis (véhicule neuf, à vide, au repos)

Contour de référence

Gabarit maximal de construction

77

505-1 OR

Annexes

Annexe C - Exemples d’application du gabarit cinématique par la méthode graphique C.1 - Détermination des réductions pour les véhicules moteurs Seules les cotes des diagrammes sont exprimées en mm, les autres valeurs étant exprimées en mètres. Locomotive - Réductions applicables à la caisse

78

505-1 OR

Annexes C.2 - Détermination des réductions pour le matériel remorqué Réductions applicables à la caisse et pour h > 0,400

Nota : Pour le tracé, les cotes sont exprimées en millimètres.

79

505-1 OR

Annexes

Avertissement : Les valeurs numériques ne sont données qu’à titre d’exemple. Elles n’ont, par conséquent, qu’une valeur indicatrice.

Jeu de l’essieu dans la voie

1,465 − 1,410 2

Déplacement transversal boîte-châssis Jeu transversal caisse-bogie : vers l’intérieur de la courbe vers l’extérieur de la courbe en alignement

= 0,0275 q = 0,002

wi = 0,02 m wa = 0,048 m w∞ = 0,082 m

Pour h > 0,500 m s z = ------ ( h – h c ) 30 Pour h < 0,500 m 4s z = ------ ( h c – h ) 30 Coefficient de souplesse = 0,3 hc = 0,500

(1) Voir le 2e nota de l’annexe A

80

505-1 OR

Annexes

Annexe D - Base théorique des accords bi- ou multilatéraux en vue de l’application d’un gabarit surélevé Nota : Les dispositions de la présente Annexe sont données à titre indicatif. Le gabarit cinématique des matériels roulants utilisés en service international défini par la présente fiche est applicable pour les matériels roulants susceptibles de circuler sur les lignes à voie normale de tous les Réseaux de l’Union. Néanmoins, les Réseaux peuvent conclure entre eux des accords bi- ou multilatéraux en vue d’autoriser la circulation, limitée à tout ou partie de leurs lignes respectives, de matériels roulants plus grands que ceux construits par la présente fiche. Il suffit, pour la conclusion de tels accords, de définir un contour de référence cinématique se substituant à celui du point 5.1 - page 13 de la présente fiche, l’ensemble des règles énoncées au point 6 page 18 demeurant applicable à partir de ce nouveau contour de référence. Les règles de la fiche UIC n° 505-4 permettent de calculer le gabarit d’obstacles correspondant au gabarit du matériel ainsi défini ou, inversement, de déduire un gabarit du matériel d’un gabarit d’espace libre existant. Exemple d’application Certains Réseaux autorisent sur leurs lignes respectives la circulation de chargements auxquels sont applicables les règles de l’Unité Technique des chemins de fer sur le contour de référence statique de la figure ci-après. Nota : Admis par : HSH, GySEV, BHEV, PKP, BDZ, CFR, CD, ZSR, MAV, JZ, CH, TCDD, DB AG, ÖBB, CFL, NS, DSB, CFS, IRR Green Cargo. A l’exception des gares : JZ : Divaca, Sezana, Hrpelje-Kozina, Koper, Kilovce, Ilirska, Bistrica, Sapljane, Jurdani, Opatija-Matulji, Rijeka. MAV : Budapest-Déli pu. -Budapest. Kelenföld. Green Cargo : Vassijaure gränsen.

81

505-1 OR

Annexes

690

4650

3805

3500

1395

1575

Plan de roulement

On considère comme équivalent pour l’application des dispositions de la présente fiche, le contour de référence cinématique de la figure ci-après.

785

4680

3835

3530

1470

1645

Plan de roulement

La fiche UIC n° 505-4 permet de calculer le gabarit d’obstacles correspondant.

82

505-1 OR

Annexes

Annexe E - Affaissement des suspensions pour les zones situées en dehors du polygone de sustentation B, C et D (voir point 6.1.1 - page 18) Oour tous les véhicules et en particulier pour les wagons, il est recommandé de prendre en compte des déplacements verticaux supplémentaires fz dus aux inclinaisons de caisse (roulis, tangage) consécutives, par exemple, à un décentrage de charge ou à un dégonflage de suspension pneumatique. Pour ces affaissements supplémentaires, les formules simplifiées suivantes peuvent être utilisées : -

Transversal : zones concernées B et C Affaissement en phase sur 2 bogies et sur une seule file de rail.

fz f max ----------- = --------------b – b2 2b2

fmax ( b – b 2 ) f z = ------------------------------2b 2

Etat de charge minimal Etat de charge maximal ou talonnement de la suspension

-

Longitudinal : zones concernées C et D Affaissement sur un seul bogie ou essieu.

fz f max ---------- = -----na a

f max n a fz = ----------------a

Etat de charge minimal

Etat de charge maximal ou talonnement des suspensions

83

505-1 OR

Annexes -

Déflexion d’un ressort de suspension primaire et d’un ressort de suspension secondaire ou suspension pneumatique dégonflée (principe de calcul zone C). Déflexion (dans une première approche).

Etat de charge minimal

niveau 1 niveau 2

Talonnement du ressort de suspension secondaire Etat de charge minimal Talonnement du ressort de suspension primaire

Formule approchée : niveau 1

niveau 2

84

505-1 OR

Annexes

Annexe F - Calcul du gabarit des véhicules pendulaires soumis à Ip > Ic F.1 F.1.1 -

Généralités Objet

La présente Annexe traite de la méthode de calcul du gabarit des véhicules à caisse inclinable (désignés dans la suite du texte avec le sigle VCI). Les points F.2 - page 86, F.3 - page 88 et F.4 - page 93 traitent l’analyse technique du calcul du gabarit des VCI. Au point F.5 - page 93, on donne deux exemples d’application des principes exposés. Au point F.6 - page 104, on trouve un commentaire concernant les conditions d’inclinaison et de vitesse des VCI.

F.1.2 -

Domaine d’application

On définit comme VCI les véhicules dont la caisse peut effectuer, lors du passage en courbe, des mouvements de roulis par rapport aux organes de roulement dans le but de compenser l’accélération centrifuge. L’apparition et la mise en service, au niveau international, de rames constituées par des véhicules équipés de systèmes d’inclinaison des caisses a nécessité l’établissement de certaines adaptations des règles de la présente fiche concernant les calculs de gabarit. La présente Annexe traite des règles de calcul des VCI pour l’obtention du gabarit maximal de construction défini selon les règles des fiches UIC n° 505. L’admission en service international du matériel roulant équipé de systèmes d’inclinaison des caisses doit faire l’objet d’accords bi- ou multilatéraux entre les Réseaux concernés.

F.1.3 -

Historique

Les VCI ont été développés à partir des années 1970/80 dans plusieurs pays d’Europe, pour circuler avec des vitesses plus élevées sur les lignes existantes sans péjorer le confort des voyageurs. La vitesse en courbe des véhicules ferroviaires est limitée à cause de l’accélération transversale qui agit sur les voyageurs : cette limite d’accélération non compensée (dans la suite du texte : a.n.c.) pour les véhicules est de l’ordre de 1 à 1,3 m/s2. Les VCI, en particulier ceux équipés avec des systèmes actifs, peuvent rouler avec des valeurs de a.n.c. élevées (par exemple 1,82 m/s2 pour l’ETR450, équivalant à une valeur d’insuffisance de dévers de 278 mm), étant donné que l’inclinaison de la caisse permet de réduire la valeur de l’accélération transversale supportée par les voyageurs.

85

505-1 OR

Annexes F.1.4 -

Conditions relatives à la sécurité

Pour les VCI, les Constructeurs devront faire la preuve que le véhicule respecte le gabarit des fiches UIC n° 505, dans tous les différents cas de fonctionnement prévus. En plus des calculs de gabarit, le Constructeur doit fournir une étude supplémentaire des critères adoptés et des dispositifs auxquels la sécurité est demandée. Certains cas d’avarie pouvant conduire les VCI à dépasser le contour de référence sont à étudier par le Constructeur : selon l’importance de leurs effets ils devront faire l’objet de mesures particulières à établir par les Réseaux (au niveau de l’exploitation, des alarmes, des avis au mécanicien, etc.). Le constructeur doit également garantir que le système d’inclinaison soit tel que le véhicule ne puisse pas circuler à des valeurs de a.n.c. plus grandes que les valeurs admises pour les véhicules conventionnels si le système d’inclinaison est défaillant.

F.1.5 -

Symboles utilisés

Dans la présente Annexe, les symboles définis dans les fiches UIC n° 505 ont été utilisés. Les symboles supplémentaires suivants sont en outre utilisés : -

Ip = valeur de l’insuffisance de dévers considérée pour le VCI

-

Ic = valeur de l’insuffisance de dévers maximale admise par les Services de la Voie du Réseau

Nota : La justification de la nécessité de tenir compte de ce paramètre, fixé par les Services de la Voie des Réseaux, au niveau des calculs effectués pour dimensionner le matériel roulant est donnée au point F.3.2.2. -

E = valeur du dévers

-

zp = déplacements quasi-statiques déterminés selon les besoins des VCI.

F.2 -

Conditions de base pour la détermination du gabarit des VCI

Pour le calcul du gabarit des VCI, toutes les conditions de circulation doivent être examinées selon que le système d’inclinaison est ou n’est pas actif. Les cas les plus défavorables sont à examiner, en particulier : Situation 1 : cas du véhicule circulant en courbe avec insuffisance de dévers maximale (inclinaison maximale des caisses) ; Situation 2 : cas du véhicule à l’arrêt en courbe : lorsqu’un VCI actif est à l’arrêt en courbe, sa position ne diffère pas de celle d’un véhicule classique et peut donc être traitée selon les principes et les formules de la présente fiche.

86

505-1 OR

Annexes Modalités d’inclinaison des caisses Les différentes conceptions des systèmes peuvent cependant être regroupées selon le principe d’inclinaison des caisses : cette inclinaison peut s’obtenir, soit avec un mouvement pendulaire naturel ou équivalent (pendulation passive) lorsque le centre de rotation de la caisse se trouve au-dessus de la position du centre de gravité des caisses (comme le principe TALGO), soit par des vérins qui inclinent la caisse en fonction du rayon de la courbe et de la vitesse de circulation (mouvement pendulaire actif comme dans le principe FIAT). Examinons l’inclinaison de la caisse admise par les différents sytèmes de VCI Dans le cas de VCI équipés de systèmes ACTIFS, les caisses sont soumises à l’inclinaison quasi-statique provoquée par l’a.n.c. : celle-ci toutefois n’est pas liée à l’inclinaison de la caisse qui est imposée séparément par le système. La figure ci-dessous représente le principe d’inclinaison d’un véhicule à pendulation active.

Dans le cas de systèmes PASSIFS, la caisse pendule naturellement sous l’effet de la force centrifuge appliquée proportionnellement à la valeur de l’insuffisance de dévers. La figure ci-dessous représente le principe d’inclinaison d’un véhicule à pendulation naturelle ou passive.

Système ACTIF

Système PASSIF

Les mouvements effectifs peuvent être décomposés en une rotation due au roulis (mouvement 1) à laquelle on superpose la rotation (mouvement 2) imposée par le système.

87

505-1 OR

Annexes Pour plus d’explication, deux schémas généraux de principe sont donnés ci-après : La rotation 2 de la caisse a lieu autour d’un point dont la hauteur par rapport au plan de roulement est indiquée, en général, avec h0.

Ci-dessous est représentée une des modalités d’inclinaison possible pour les VCI systèmes passifs : une rotation de la caisse autour du centre de roulis suivie d’une rotation autour d’un point situé à la hauteur h0 par rapport au plan de roulement.

Un exemple de calcul de VCI actif (principe FIAT) est donné au point F.5.1 - page 93.

Un exemple de calcul de VCI passif (principe TALGO) est donné au point F.5.2 - page 97

2 1

2 1

h0

h0 hC

hC PdR

PdR

F.3 F.3.1 -

Analyse des formules Formules de base

Selon les différents types de VCI à étudier (voitures, engins moteurs ou automotrices), on invite les utilisateurs à se référer aux formules correspondantes de la présente fiche, en leur apportant toutes les modifications qui ont été examinées dans la présente Annexe.

F.3.2 -

Modifications à apporter aux formules pour les VCI

Pour les VCI, on devra prendre en compte l’inclinaison maximale des caisses, correspondante à l’insuffisance de dévers maximale lp. Avec cette condition, les termes suivants des formules de réductions seront à reconsidérer : 1. Jeux transversaux : (1,465 - d)/2, q et w - voir Nota ci-dessous). Le signe des déplacements transversaux, en général, doit tenir compte de l’effet centrifuge. Les modifications sont examinées au point F.3.2.1 - page 89 ci-dessous.

88

505-1 OR

Annexes Nota : Pour le calcul VCI, ce terme est à mesurer à la hauteur hc par rapport au plan de roulement. Pour un même véhicule, ce terme peut prendre des valeurs différentes selon les cas de calcul en fonction de la technologie d’inclinaison et du recentrage éventuel de caisse. Pour éclaircir le concept du paramètre w, voir l’exemple d’application au point F.5 ci-dessous et notamment le dernier alinéa du point F.5.2.3.1. 2. Déplacements quasi statiques "z" Le terme z selon la définition de la présente fiche et de la fiche UIC n° 505-5 est valable dans l’hypothèse où les véhicules ne dépassent pas, lors de la circulation, la valeur de l’insuffisance de dévers lp = 200 mm. Comme les VCI peuvent dépasser cette valeur, et en général du fait qu’ils peuvent circuler avec des valeurs d’insuffisance de dévers Ip plus grandes que celles prévues par les services de la Voie (lc), la formule nécessite des modifications qui sont examinées au point F.3.2.2 - page 90. 3. Pour certains types de VCI, notamment les actifs, on devra introduire dans les formules un terme pour prendre en compte l’inclinaison des caisses imposée par le système. F.3.2.1 -

Expression pour les jeux transversaux dans la condition de caisse inclinée

La condition d’inclinaison maximale des caisses se produit seulement lorsque le véhicule circule en courbe avec la valeur maximale de lp. Le véhicule étant soumis à une force centrifuge très forte vers l’extérieur de la courbe, les termes des déplacements transversaux doivent être reconsidérés. Le jeu w est pris vers l’extérieur de la courbe. Pour les jeux (1,465 - d)/2 et q, il faut distinguer : Véhicules à bogies : Calcul côté intérieur de la courbe : Les résultats des essais en ligne ont mis en évidence, que pour les véhicules à bogies, des essieux parcourent la courbe avec le boudin en contact avec le rail extérieur, par contre d’autres ne réalisent pas ce contact constamment. En conséquence et par sécurité, les jeux précités seront pris avec une valeur égale à zéro. Calcul côté extérieur de la courbe : Les jeux (1,465 - d)/2 et q sont pris, également par sécurité, vers l’extérieur de la courbe. Véhicules à roues indépendantes : Les essais ont confirmé que les jeux (1,465 -d)/2 et q ont lieu vers l’extérieur de la courbe.

89

505-1 OR

Annexes F.3.2.2 -

Déplacements quasi-statiques des VCI

Pour obtenir le gabarit d’implantation des obstacles fixes, les Services de la Voie doivent, avec la fiche UIC n° 505-4, ajouter certains termes aux cotes du contour de référence. Les déplacements quasistatiques des véhicules sont calculés avec la formule ci-après : 0, 4 --------- ⋅ [ E ou I - 0,05 ] > 0 ⋅ ( h – 0, 5 ) > 0 1, 5 Selon la fiche UIC n° 505-5, la valeur limite admissible pour E ou I est de 200 mm. Chaque Réseau fixe, pour ses lignes, sa propre valeur maximale pour I : les valeurs généralement utilisées sont comprises entre 90 et 180 mm. Les véhicules en circulation ne doivent pas dépasser cette valeur maximale de I. Par contre, les VCI atteignent des valeurs plus élevées ; cela nécessite de vérifier leurs dimensions avec un calcul différent des déplacements quasi statiques. Comme pour les véhicules classiques, l’effet d’une insuffisance de dévers engendre, pour les VCI, une inclinaison de la caisse autour d’un axe longitudinal, rotation due à la flexibilité des suspensions. Dans les formules des fiches UIC n° 505, les déplacements quasi statiques correspondant à cette rotation sont pris en compte dans le terme "z" ; du fait que les VCI admettent des valeurs d’insuffisance de dévers jusqu’à lp il est nécessaire de réviser le calcul de ce terme (zp). Il convient d’introduire ce nouveau terme zp dont la formulation prend en compte l’inclinaison quasistatique totale due à lp, en relation avec celles considérée par les Services de la Voie, lc (voir point F.3.2.2.1 - page 90 et point F.3.2.2.2 - page 91). Par ailleurs pour les systèmes actifs, il faut prendre en compte un terme supplémentaire (voir point F.5.1.1 - page 94), l’inclinaison des caisses pour compenser l’accélération centrifuge étant indépendante de l’inclinaison due au roulis. F.3.2.2.1 -

Expression des déplacements q.s. zp pour les réductions côté intérieur de la courbe

Sous l’effet de l’accélération transversale (correspondante à des valeurs lp > 0), la caisse du véhicule, à cause de la flexibilité des suspensions, s’incline vers l’extérieur de la courbe pour les VCI actifs et vers l’intérieur de la courbe pour les VCI passifs. Les figures suivantes représentent ce type de déplacement, à partir de la position I = 0 : en raison des modalités différentes d’inclinaison, avec le système actif, les déplacements les plus grands se situent dans les parties supérieures de la caisse et dans les parties basses pour le système passif.

90

505-1 OR

Annexes

Système ACTIF

Système PASSIF

Nota : On n’a pas représenté ici l’inclinaison imposée par le système. -

Etant donné que l’on considère le contour de référence côté intérieur de la courbe, les points du véhicule situés à une hauteur h > hc s’éloignent du contour : la valeur de ce déplacement, dans le calcul, aura le signe moins.

-

Etant donné que l’on considère le contour de référence côté intérieur de la courbe, les points du véhicule situés à une hauteur h < hc s’éloignent du contour : la valeur de ce déplacement, dans le calcul, aura le signe moins.

-

On a le contraire pour les points situés à une hauteur h < h c.

-

On a le contraire pour les points situés à une hauteur h > hc.

Les déplacements correspondant aux différentes inclinaisons représentées par les figures ci-dessus sont indiqués ci-après. Pour un VCI système actif qui circule en courbe avec insuffisance de dévers lp, les déplacements quasi statiques sont :

Pour un VCI système passif, soumis à l’insuffisance lp les déplacements quasi statiques sont :

s z p = – -------- ⋅ I p ⋅ ( h – hc ) avec η0 < 1° 1,5

s z p = – -------- ⋅ I p ⋅ ( h – h c ) avec η0 < 1° 1,5

Il faut attirer l’attention sur le fait que "s" a la valeur spécifique à la situation calculée et peut être donc influencé par l’action du système d’inclinaison de la caisse. F.3.2.2.2 -

Expression des déplacements q.s. zp pour les réductions côté extérieur de la courbe

Sous l’effet de l’accélération transversale (correspondante à des valeurs lp > 0) la caisse du véhicule, à cause de la flexibilité des suspensions, s’incline vers l’extérieur de la courbe pour les VCI actifs, et vers l’intérieur de la courbe pour les VCI passifs.

91

505-1 OR

Annexes En analogie avec les figures de la page précédente, les figures ci-dessous représentent ce type de déplacement à partir de la position I = 0.

Système ACTIF

Système PASSIF

Nota : On n’a pas représenté ici l’inclinaison imposée par le système -

Etant donné que l’on considère le contour de référence côté extérieur de la courbe, les points du véhicule situés à une hauteur h > hc se rapprochent du contour : ce déplacement, dans le calcul, aura le signe plus.

-

Etant donné que l’on considère le contour de référence côté extérieur de la courbe, les points du véhicule situés à une hauteur h < hc se rapprochent du contour : ce déplacement, dans le calcul, aura le signe plus.

-

On a le contraire pour les points situés à une hauteur h < h c.

-

On a le contraire pour les points situés à une hauteur h > hc.

Lorsque les véhicules circulent en courbe, ils se rapprochent du contour de référence (côté extérieur) proportionnellement à la valeur de lp. Si on a la condition lp > lc, les distances prises en compte par les Services de la Voie pour l’implantation des obstacles (selon la fiche UIC n° 505-4), ne sont pas suffisantes. Puisqu’on ne peut remettre en cause la position des obstacles, il faudra que les réductions calculées pour les véhicules soient, si nécessaire, augmentées d’une valeur correspondant à la différente entre les déplacements q.s. dus à lp et ceux pris en compte par les Services de la Voie, soit : - Système actif

- Système passif

s 0, 4 0, 4 s z = --------- ⋅ Ip ⋅ ( h – h c ) – --------- ⋅ ( Ic – 0, 05 ) ⋅ ( h – 0, 5 ) > 0 z = – --------- ⋅ I p ⋅ ( h – hc ) – --------- ⋅ ( Ic – 0, 05 ) ⋅ ( h – 0, 5 ) > 0 1, 5 1, 5 1, 5 1, 5 >0 >0

Il faut bien préciser que : -

les formules sont valables pour les cas lp > l c ;

92

505-1 OR

Annexes -

il sera nécessaire de trouver, dans la phase de l’application correspondant à un cas réel, la combinaison des valeurs pour lp et lc donnant la valeur de zp qui maximise la réduction (zpi, zpa) ;

-

les valeurs intermédiaires de lp doivent vérifier les conditions données au point F.6.1 - page 104 et au Nota du point F.5.1.2 - page 94.

La justification du procédé suivi pour obtenir les deux expressions ci-dessus est basée sur la méthode indiquée à la fiche UIC n° 505-5.

F.4 -

Règles associées

-

Les formules de la présente Annexe sont applicables pour lp > l c.

-

L’expression du terme zp devra être détaillée et explicitée cas par cas lors de l’application des formules pour chaque type de système en tenant compte des différentes butées, centre de roulis, etc.

-

On souligne que les paramètres s, hc et w, en accord avec les principes technologiques du VCI pour un même véhicule prennent des valeurs différentes selon les cas de calculs examinés.

-

Les valeurs maximales des réductions seront à rechercher en fonction des différentes valeurs susceptibles d’être prises par lp, lc (et par l’angle β pour les VCI actifs (voir point F.5.1.1 page 94). A cet effet, le Constructeur du VCI doit prendre en compte les positions les plus saillantes permises aux caisses lors du passage sur les différentes sections de voie (alignements, raccordements, courbes) et les tolérances possibles sur la position effective du véhicule (dues au retard d’actionnement du système, inerties, frottements, etc.).

-

La présente Annexe a été développée sur la base des connaissances liées aux VCI aujourd’hui existants : d’autres hypothèses et modifications aux formules pourront s’ajouter, dans le futur, suite aux études liées à des nouveaux types de VCI.

-

Une fois terminé l’examen de tous les cas de vérification qui ont été estimés critiques, on fera la comparaison entre les différentes cotes de demi-largeur admissibles et on retiendra, pour chacune des hauteurs h considérées, la valeur la plus faible.

F.5 -

Exemples d’application des principes généraux

Deux exemples relatifs l’un à un VCI actif, l’autre à un VCI passif, sont donnés ci-après :

F.5.1 -

Exemple de calcul pour un VCI équipé d’un système "actif"

L’exemple donné ici traite des véhicules FIAT ETR 450 "Pendolino". Par rapport aux calculs à faire dans la réalité, les simplifications suivantes ont été adoptées : -

les valeurs de s et hc ont été prises constantes, alors qu’en réalité elles ont des valeurs différentes selon le cas examiné ;

-

pour le coefficient de braquage la valeur la plus défavorable a été prise ;

93

505-1 OR

Annexes -

il faut noter que, pour déterminer l’inclinaison imposée à la caisse, l’expression approchée utilisée ne tient pas compte de la composante verticale des déplacements.

Les valeurs numériques ainsi obtenues sont données à titre indicatif. F.5.1.1 -

Principe de fonctionnement et caractéristiques

Lorsque le VCI circule sur une voie en courbe avec une vitesse telle que lp > 0, d’après la mesure de la valeur de certains paramètres (vitesse, gradient de dévers, rayon de la courbe) le système établit la valeur de l’angle d’inclinaison de la caisse β (voir la figure ci-après). L’angle β est indépendant de l’inclinaison due à la flexibilité des suspensions.

Au-dessous de 70 km/h, pour ce train, le système n’intervient pas. Dans la figure ci-contre, on a représenté les grandeurs : h0 : hauteur du centre de rotation de la caisse imposée par le système. β : valeur de l’angle d’inclinaison de la caisse, par rapport au plan d’appui du système ; cet angle imposé par le système est fonction de la valeur de l’insuffisance lp. L’angle β pouvant atteindre des valeurs jusqu’à 10°, la composante verticale du déplacement ne doit pas être négligée, et dans un cas de calcul réel sera à prendre en compte. Dans cet exemple, on tient compte seulement des déplacements transversaux dont les valeurs approchées sont calculées par l’expression suivante : tan β ⋅ ( h – h 0 )

Ce terme, compte tenu du sens de la rotation imposée par le système : - aura le signe positif pour les cas de calcul côté intérieur de la courbe, - aura le signe moins pour les cas de calcul côté extérieur de la courbe. F.5.1.2 -

Données

Pour cet exemple les données suivantes ont été utilisées, à titre indicatif, avec les simplifications indiquées au point F.5.1 - page 93 : a = 18,9 m

q = 0,001 m

wi(250) = 0,051 m

d = 1,41 m

s = 0,09 (9/100)

w ∞ = 0,08 m

h0 = 1,5 m

p = 2,4 m

hc = 0,5 m

wa(250) = 0,051 m

β = 8° pour Ip = 0,278 m

Les deux bogies du VCI sont moteurs : les formules à utiliser sont celles relatives aux engins moteurs. La vérification est faite avec la valeur maximale établie pour lp ≅ 0,278 m et pour lc ≅ 0,150 m.

94

505-1 OR

Annexes Nota : Pour des valeurs intermédiaires d’insuffisance I’p comprises entre 0 et 278 mm, auxquelles correspondent des valeurs d’insuffisance de la Voie I’c comprises entre 0 et 150 mm, le système d’inclinaison doit toujours garantir la condition suivante : Ip I′ p ≤ ---- ⋅ I′ c Ic Rebond et affaissement ne sont pas pris en compte dans cet exemple.

F.5.1.3 -

Cas de vérification SITUATION 1 : circulation en courbe avec insuffisance de dévers maximale

SECTION AU MILIEU DE LA CAISSE (n = a/2 = 9,45 m). La formule utilisée est la suivante : 2

0, 025

2

an – n + p ⁄ 4- – w E i = ------------------------------------a(250) + z pi + tan β ⋅ ( h – h 0 ) + [ x i ] >0 – 500

0, 030

où : s z pi = – -------- ⋅ I p ⋅ ( h – h c ) 1,5

1345

h

zpi

Demi-largeur contour

Ei


4,01

- 0,0585

1,12

0,398

0,722

3,75

- 0,0542

1,425

0,362

1,063

3,25

- 0,0459

1,645

0,3

1,345

1,17

- 0,0112

1,645/1,620

0,043

1,602/1,570

0,5

0

1,62

0

1,62

SECTION A L’EXTREMITE DE LA CAISSE (n = 3,15 m). Dans ce cas, le calcul est fait pour les sections au-delà des pivots. La formule utilisée est la suivante : 2

2

an + n – p ⁄ 4 1,465 – d E a = --------------------------------------- + ------------------------ ( A ) + q ( A ) + w a(250) ( A ) + z pa – tan β ⋅ ( h – h 0 ) + [ x a ] >0 – 2 500

95

0, 025 0, 030

505-1 OR

Annexes Pour cet exemple, il a été considéré les valeurs du coefficient de braquage A les plus défavorables, correspondant au cas 5) de la table des coefficients de braquage (voir Fig. 19 - page 30), bien qu’une telle position du véhicule sur la voie ne se vérifie pas nécessairement.

2

2

2n + a n+a an + n – p ⁄ 4 1,465 – d E a = --------------------------------------- +  ------------------------ + q ⋅  ---------------- + w a(250)  ------------- + z pa – tan β ⋅ ( h – h0 ) + [ x a ]>0 –    a   a  500 2 0, 4 s - ⋅ Ip ⋅ ( h – hc ) – --------- ⋅ ( I c – 0, 05 ) ⋅ ( h – 0, 5 ) >0 où : zpa = ------1,5

F.5.1.4 -

1,5

0, 025 0, 030

>0

h

zpa


Ea


4,01

0 (-0,035)

1,12

0 (-0,149)

1,120

3,75

0 (-0,032)

1,425

0 (-0,113)

1,425

3,25

0 (-0,027)

1,645

0 (-0,042)

1,645

1,17

0 (-0,0067)

1,645/1,620

0,250

1,395/1,37

0,5

0

1,62

0,344

1,276

Cas de vérification SITUATION 2 : train à l’arrêt en courbe avec dévers et à la vitesse d’équilibre

1. TRAIN A L’ARRET EN COURBE AVEC DEVERS Le véhicule est examiné à l’arrêt en courbe avec dévers. Dans ce cas le système n’intervient pas sur la position de la caisse. Sous tous les aspects, le VCI peut s’assimiler à un véhicule classique. Les formules à utiliser sont celles figurant dans la présente fiche.

96

505-1 OR

Annexes SECTION AU MILIEU DE LA CAISSE (n = a/2 = 9,45 m).

1406

h

z


Ei


4,31

0,011

0,525

0,242

0,283

4,01

0,01

1,12

0,241

0,878

3,75

0,009

1,425

0,24

1,184

3,25

0,008

1,645

0,239

1,406

1,17

0,002

1,645/1,620

0,233

1,412/1,387

0,5

0

1,62

0,23

1,389

2. TRAIN EN COURBE A LA VITESSE D’EQUILIBRE SECTION A L’EXTREMITE DE LA CAISSE (n = 3,15 m)

1425

F.5.2 -

h

z


Ea


4,31

0,011

0,525

0,223

0,302

4,01

0,01

1,12

0,222

0,898

3,75

0,009

1,425

0,222

1,203

3,25

0,008

1,645

0,22

1,425

1,17

0,002

1,645/1,620

0,214

1,431/1,406

0,5

0

1,62

0,212

1,408

Exemple de calcul pour un VCI équipé d’un système "passif"

L’exemple donné ici traite des véhicules TALGO PENDULAR. F.5.2.1 -

Caractéristiques

97

505-1 OR

Annexes Le train TALGO dispose de certaines caractéristiques, différentes par rapport aux véhicules classiques : 1. Il est constitué par des véhicules de courte longueur, articulés entre eux, constituant des rames homogènes. 2. Les voitures sont munies de coussins pneumatiques situés au-dessus du centre de gravité des caisses qui permettent, lors de la circulation en courbe, la pendulation naturelle de la caisse en réduisant une partie de l’accélération centrifuge non compensée. Le centre de roulis de la caisse est situé à la hauteur des centres des coussins pneumatiques de la suspension. 3. Les organes de roulement sont liés à une structure qui soutient également, en la partie supérieure, les coussins pneumatiques et la caisse. La structure, donc les roues, est installée entre les caisses. Les voitures d’extrémité ont une structure additionnelle. 4. Les roues ne sont pas liées par des essieux, mais tournent indépendamment et sont guidées avec un angle d’attaque quasi nul. 5. Les voitures disposent de deux butées latérales entre caisse et structure, l’une située en partie supérieure et l’autre en partie inférieure des caisses (voir figure ci-après). F.5.2.2 -

Principes de fonctionnement

1. Lorsque les véhicules sont à l’arrêt (ou sont soumis à un excès de dévers et V < 60 km/h), le système des suspensions maintient les caisses parallèles au plan de la voie, c’est-à-dire s = 0. 2. Lors d’une circulation en courbe avec insuffisance de dévers, la caisse fait une rotation d’un angle correspondant à lp, après elle peut se déplacer latéralement du jeu qui reste jusqu’au contact avec une de ses butées (voir figure ci-dessous). Le calcul du gabarit doit prendre en compte le contact d’une seule de ces butées, l’inférieure ou bien la supérieure. Le déplacement qui en résulte est le plus défavorable que l’on trouve en exploitation. La modalité d’inclinaison représentée à la figure ci-dessous est la suivante : l’axe de la caisse fait une rotation (trait pointillé -----) autour du centre de roulis en haut et un déplacement transversal

98

505-1 OR

Annexes qui peut aboutir au contact avec la butée inférieure (trait mixte  - ).

zp

*

* jeu qui reste jusqu’au contact avec la butée

Butée sup.

ws hc

hs hi

Butée inf.

wi La présence des deux butées latérales rend nécessaire la prise en compte des paramètres suivants : ws = valeur du jeu dans la butée latérale supérieure, wi = valeur du jeu dans la butée latérale inférieure, hs = hauteur de la butée supérieure par rapport au plan de la voie, hi = hauteur de la butée inférieure par rapport au plan de la voie. 3. Pour les VCI TALGO, comme pour les véhicules classiques, on ne prend pas en compte les rotations des caisses qui pourraient naître dans une deuxième phase après le contact avec la butée puisqu’elles ne se vérifient pas lors de l’exploitation normale. F.5.2.3 -

Cas de vérification SITUATION 1 : circulation en courbe avec insuffisance de dévers maximale

On peut imposer les conditions communes suivantes, pour le calcul de Ei et Ea : -

étant donné que le VCI n’est pas un véhicule à bogies : p = 0 ;

-

le véhicule s’appuie sur le rail extérieur de la courbe : les jeux q, (1,465-d)/2 et w ont le signe approprié.

99

505-1 OR

Annexes Compte tenu de la pendulation des caisses du TALGO vers l’extérieur de la courbe, on étudie l’inscription dans le gabarit côté extérieur de la courbe. Pour les voitures intermédiaires, les sections des caisses concernées sont celles proches des extrémités (calcul de Ei). Le schéma ci-dessous, pour h < hc, permet de mieux comprendre les encombrements.

ZONES CRITIQUES n = 1,375 m

n=0

Ligne représentant la caisse centrée sur la voie Ligne représentant la caisse déplacée par le système d’inclinaison

Pour les voitures d’extrémité, la section la plus défavorable est l’extrémité du porte-à-faux (calcul de Ea). F.5.2.3.1 -

Formules dans le cas de calcul de la SITUATION 1

Pour le calcul des réductions Ei : On rappelle que pour ce cas de VCI, la zone critique (sections comprises entre les essieux) se situe vers l’extérieur de la courbe et en bas (voir figure ci-dessus). Dans le cas de vérification côté extérieur de la courbe, le terme du déport géométrique, dans la formule, a le signe moins.

100

505-1 OR

Annexes On utilise la formule suivante dérivée de celle prévue dans la présente fiche pour les voitures à essieux :

        

(1) 2

+ [ xi ]

>0

–

0, 025 0, 030

        

an – n - + q + 1,465 – d- + z + E i = – ---------------------------------------pa 500 2

s ⋅ Ip w i – ------------ ⋅ h i – h c 1,5 s ⋅ Ip w s – ------------ ⋅ h s – h c 1,5 (2)

Dans cette formule : -

on calculera (1) et (2) et on appliquera la plus petite de ces valeurs, ce qui correspond à la butée qui la première va entrer en contact ;

-

le terme zpa a l’expression suivante : s ⋅ Ip 0, 4 z pa = – ------------ ⋅ ( h – h c ) – --------- ⋅ ( I c – 0, 05 ) ⋅ ( h – 0, 5 )>0 1,5 1,5 >0

-

en ce qui concerne les déplacements w, les valeurs actuelles de wi (intérieure) et de wa (extérieure) pour courbes avec 150 et 250 m de rayon, sont fonction de ws (supérieure) et wi (inférieure), et lorsqu’elles sont introduites dans les formules des termes (xi) > 0 ou (xa) > 0, ces derniers ont une valeur nulle.

Pour le calcul des réductions Ea : On utilise la formule suivante :         

(1) s ⋅ Ip w i – ------------ ⋅ h i – h c 1,5 s ⋅ Ip w s – ------------ ⋅ h s – h c 1,5

2

+ [ x a ] >0 –

0, 025 0, 030

        

an + n 1,465 – d E a = ------------------- + ------------------------ + q + z pa + 500 2

(2) Les termes (1), (2) et zpa sont calculés comme indiqué ci-dessus.

101

505-1 OR

Annexes F.5.2.3.2 -

Application des formules dans le cas de la SITUATION 1

Les vérifications sont faites pour la voiture intermédiaire et pour la voiture d’extrémité. VOITURE INTERMEDIAIRE : Les données suivantes ont été utilisées : a = 13,14 m

s = 0,25

lp = 0,225 m

lc = 0,2 m

hl = 0,53 m

hs = 2,654 m

hc = 2,654 m

q = 0,001 m

wl = 0,085 m

ws = 0,154 m

Les calculs sont limités à 3,25 m de hauteur en raison de celle des voitures.

3305

n = 1,375

13140

Les résultats des calculs sont les suivants : n = 1,375 m

n=0

h

zpa

Demilargeur contour

Ei


h

zpa

Demilargeur contour

Ei


3,25

0,(-0,132)

1,645

0,0404

1,604

3,25

0(-0,132)

1,645

0,0728

1,572

1,17

0,029

1,645/ 1,620

0,069

1,576/ 1,551

1,17

0,029

1,645/ 1,620

0,102

1,543/ 1,518

0,5

0,081

1,620

0,121

1,499

0,5

0,081

1,620

0,154

1,466

102

505-1 OR

Annexes VOITURE D’EXTREMITE :

Sect. b

3290

Sect. a

8970

Les données suivantes ont été utilisées : a = 8,97m

s = 0,25

lp = 0,225 m

hl = 0,53 m

hc = 2,135 m

Ic = 0,2 m

hs = 2,135 m

wi = 0,101 m

ws = 0,085 m

q = 0,001 m

Calcul Section a, n = 1,4 m (voir figure ci-dessus) : COTE EXTERIEUR DE LA COURBE h

zpa


Ei


3,25

0(-0,152)

1,645

0,0181

1,626

1,17

0,009

1,645/1,620

0,027

1,617/1,592

0,5

0,061

1,620

0,079

1,541

Calcul Section b, n = 2,63 m (voir figure ci-dessus) : COTE EXTERIEUR DE LA COURBE h

zpa


Ei


3,25

0(-0,152)

1,645

0,1

1,545

1,17

0,009

1,645/1,620

0,109

1,536/1,511

0,5

0,061

1,62

0,161

1,459

103

505-1 OR

Annexes F.5.2.4 -

Cas de vérification SITUATION 2 : Train à l’arrêt en courbe avec dévers

On étudie l’inscription du véhicule dans le gabarit du côté intérieur de la courbe : la section au milieu de la caisse est concernée. Formules dans le cas de calcul de la SITUATION 2 Pour le calcul des réductions Ei on utilise la formule suivante : 2

0, 025

an – n 1,465 – d E i = ------------------- + q + ------------------------ + z p + w + [ x i ] >0 – 500 2

0, 030

Pour le calcul du terme (xi) > 0 (voir point F.5.2.3.1 - page 100). VOITURE INTERMEDIAIRE Calcul SECTION AU MILIEU DE LA CAISSE Comme déjà explicité au point F.5.2.2, alinéa 1 (voir page 98), s = 0 : le terme zp est égal à zéro. La valeur de w dépend de la valeur du dévers considéré : cette valeur est 0,057 m (courbe de 250 m rayon, dévers de 0,150 m). Les données suivantes ont été utilisées : a = 13,14 m

s=0

lp = 0,225 m

hl = 0,53 m

hc = 2,654 m

lc = 0,2 m

hs = 2,654 m

q = 0,001 m

wi250 = 0,057 m

n = 6,57 m

F.6 F.6.1 -

h

zp

Demi-largeur contour de référence

Ei


3,25

0

1,645

0,142

1,503

1,17

0

1,645/1,620

0,142

1,503/1,478

0,5

0

1,62

0,142

1,478

Commentaires Condition pour le réglage de l’inclinaison (VCI actifs)

Pour la validité des formules qui ont été exposées dans la présente Annexe pour le calcul de gabarit des VCI, il est nécessaire que le système d’inclinaison garantit que la caisse soit inclinée de façon proportionnelle à la variation de l’insuffisance de dévers. Pour les systèmes passifs, cette condition est forcément respectée, étant donné que l’inclinaison de la caisse est provoquée par la présence d’une insuffisance de dévers.

104

505-1 OR

Annexes Pour les VCI actifs par contre, au niveau de la conception ou de la régulation du système, on fixe des valeurs que le système impose aux caisses. Ces valeurs doivent tenir compte des conditions suivantes pour que les caisses ne dépassent pas le contour prévu : 1. Les valeurs intermédiaires I’p, I’c et E’ comprises entre 0 et la valeur maximale des grandeurs respectives doivent vérifier, d’un point de vue du réglage du système d’inclinaison, la condition ciaprès : I′ p I′ E′ ------ = -----c- = ----Ip Ic E 2. En outre, dans le cas de vérification côté extérieur de la courbe, étant donné que par l’effet de la force centrifuge, la caisse s’incline vers l’extérieur (déplacement quasi statique zp), la condition suivante, qui concerne la valeur β pour le réglage, est à respecter : tan β ⋅ ( h – h 0 ) ≥ z p effet du système ≥ effet quasi-statique

F.6.2 -

Condition concernant la vitesse des VCI

Pour les VCI, on peut calculer une valeur limite supérieure pour la vitesse, du point de vue du gabarit. On fait référence à l’expression citée dans la fiche UIC n° 505-5 qui lie l’insuffisance de dévers à la vitesse : 2

V p ou c I p ou c = 0, 0118 ⋅ ----------------–E R Les vitesses Vp et Vc sont, respectivement, la valeur prise par le VCI et la valeur correspondante admise pour la voie, selon le régime de vitesse de la ligne. On obtient : Ip + E V p ≤ -------------- ⋅ Vc Ic + E De cette expression, l’on peut déduire la valeur limite de la vitesse à ne pas dépasser par le VCI, selon la formule suivante : Ip + E - ⋅ Vc V p ≤ -------------Ic + E

105

505-1 OR

Annexes F.7 -

Vérification du passage au gabarit des pantographes

Généralités La valeur excessive du déplacement transversal de l’archet monté sur les véhicules à caisse inclinable ou soumis à IP > IC circulant en courbe rend nécessaire soit d’installer le pantographe sur des structures qui ne participent pas à la pendulation ou de le rendre actif et commandé. -

Dans le cas où le système de contre-pendulation n’est pas activé il est obligatoire de respecter le gabarit des pantographes des véhicules classiques.

-

En mode pendulaire ou lorsque Ip > Ic, les conditions à respecter sont définies dans le point F.7.1 - page 106 ou F.7.2 - page 108.

-

Les modes dégradés du système actif de commande doivent faire l’objet d’une analyse de risques spécifiques, par le constructeur, visant à éviter les risques d’interférence avec les obstacles et notamment l’arrachement du fil de contact.

Notation utilisée : Sn :

coefficient de souplesse de la structure porteuse du pantographe : 1.

Pantographe sur cadre (type ETR 460 Fiat) : la valeur est rapportée à ce cadre ;

2.

Pantographe actif et commandé : la valeur de s est celle de la caisse.

F.7.1 F.7.1.1 -

Pantographes indépendants d’un système de pendulation de la caisse Pantographe situé entre les essieux extrêmes ou les pivots de bogies

F.7.1.1.1 -

Vérification à l’arrêt sur voie avec dévers

Les formules sont identiques à celles utilisées pour les véhicules classiques. F.7.1.1.2 -

Véhicule en circulation avec insuffisance de dévers

A titre de simplification la vérification est effectuée en alignement (déport et saillie avec valeur nulle). j'a = q + wa - 0,0375 I p ( 6 ,5 – h c ) 2 2 2 z' p = ------------------------------ .s n – 0 ,9 I c + t + τ + [ θ ( 6, 5 – h c ) ] – 0,0575 1 ,5 Ip ( 5 – hc ) z'' p = ------------------------- .s n – 0 ,675 I c + 1 ,5

5 – ht 2 2 2 t ⋅ ------------------- + τ + [ θ ( 5 – hc ) ] – 0, 0475 6 ,5 – h t

E'a = j'a + z'p

(127)

106

505-1 OR

Annexes Si E’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur. E''a = j'a + z''p

(128)

Si E’’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point inférieur.

F.7.1.2 -

Pantographe situé au-delà des essieux extrêmes ou des pivots de bogies

Vérification en circulation avec insuffisance de dévers Il convient de rechercher la valeur de R pour laquelle E’a et E’’a atteignent leur valeur maximale. 2.n a + a j' a = ( q + w aR ). --------------------- – 0 ,0375 a

z' p =

I ( 6 ,5 – h c ) p

2

2

2

------------------------------ .s n – 0 ,9 I c + t + τ + [ θ ( 6, 5 – h c ) ] – 0,0575 1 ,5

I p ( 5 – hc ) z'' p = ------------------------- .s n – 0 ,675 I c + 1 ,5

2

p- – 5 a.n a + n a – ----4 E'a = ------------------------------------------------2⋅R 2

5 – ht 2 2 2 t. ------------------- + τ + [ θ ( 5 – h c ) ] – 0,0475 6 ,5 – h t

1 ,465 – d 2n a + a + ------------------------ . ------------------- + j' a + z' p a 2

(129)

>0

Si E’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point supérieur. 2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E''a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2n a + a + ------------------------ . ------------------- + j' a + z'' p a 2

(130)

>0

Si E’’a ≤ 0 le pantographe respecte le gabarit au point inférieur.

107

505-1 OR

Annexes F.7.2 F.7.2.1 -

Formules pour pantographes dépendants de la pendulation de la caisse et/ ou d’un système de recentrage des pantographes Pantographes dépendants de la pendulation de la caisse avec système de contrependulation

Le recentrage du pantographe pour compenser le déplacement transversal est souvent associé à une contre-pendulation de la stucture du pantographe, pour assurer un angle de contact acceptable avec la caténaire.

α β

η

h0

hp

hc

PoR

Avec : β:

angle de pendulation de la caisse

α:

angle de pendulation du pantographe

ho:

hauteur du centre de rotation de la pendulation de la caisse

hp:

hauteur du centre de rotation de la pendulation du pantographe

Nota : Le schéma ci-dessus ne préfigure pas : - de la position relative des différents centres de rotation ; - de la valeur et du sens des angles de rotation ; - de la cinématique réelle des dispositifs de pendulation et de contre-pendulation. A l’instar de ce qui est pris en compte pour les caisses tan β (6,5 - ho) ou tan β (5 - ho), la rotation du pantographe sera simulée par un terme, à ajouter aux autres éléments, dans les formules (127) (128) (129) et (130) : Pour les pantographes situés entre les essieux extrêmes ou les pivots de bogie E' a = j' a + z' p – tan β ( 6, 5 – h o ) + tan α ( 6, 5 – h p )

(127a)

E'' a = j' a + z'' p – tan β ( 5 – h c ) + tan α ( 5 – h p )

(128a)

108

505-1 OR

Annexes Pour les pantographes situés au-delà des essieux extrêmes ou des pivots de bogies (129a)

2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E'a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2n a + a + ------------------------ . ------------------- + j' a + z' p – tan β ( 6, 5 – h o ) + tan α ( 6, 5 – h p ) 2 a >0

(130a)

2

2 p a.n a + n a – ------ – 5 4 E''a = ------------------------------------------------2⋅R

1 ,465 – d 2n a + a + ------------------------ . ------------------- + j' a + z'' p – tan β ( 5 – h o ) + tan α ( 5 – h p ) a 2 >0

Voir également le NOTA au paragraphe suivant.

F.7.2.2 -

Pantographes dépendants d’un système propre de recentrage (véhicules avec caisse non pendulée)

Pour compenser un déplacement trop important de la caisse, le pantographe doit être déplacé latéralement en fonction de l’accélération transversale non compensée. Afin que les valeurs E'i , E''i , E'a et E''a restent négatives ou nulles, le Concepteur doit recentrer le pantographe d’une valeur au moins égale à l’excédent positif calculé selon les formules (127) (128) (129) et/ou (130). Nota : il est également nécessaire de vérifier que la correction assurée par le dispositif de recentrage, par rapport au véhicule, n’est pas trop importante. A cet effet il faut vérifier le respect du gabarit du côté intérieur courbe : - avec le pantographe en position corrigée ; - avec les conditions (jeux du véhicule, dissymétrie, etc.) jugées réalistes (hors modes dégradés). Dans ce cas les déplacements vers l’intérieur des courbes accordés à l’archet du pantographe par rapport à sa position centrée sur l’axe de la voie, sont limités à : 0 ,04 0 ,110 + ----------- ( h – 5 ) > 0 1, 5

109

505-1 OR

Annexes

Annexe G - Utilisation des marges existantes de l’infrastructure par des véhicules à paramètres définis L’application devra faire l’objet d’un accord bilatéral. Pour les symboles, voir fiche UIC n° 505-4. Exemple : Pour une voie en alignement, présentant un bon état d’entretien avec des irrégularités géométriques habituelles, le critère déterminant est l’entraxe limite des voies, il est égal à la largeur du contour de référence plus des marges couvrant les déplacements aléatoires du véhicule induits par les défauts géométriques de la voie (D). D =

2

2

di + da

d i,a = 1, 2

t i i=5 i=1

2

∑ ti,a t a a=5 a=1

t1 = déplacement transversal de la voie t2 = effet d’un défaut de dévers ou de nivellement transversal de 0,015 m t3i,a = oscillations vers l’intérieur et vers l’extérieur t4 et t5 = effet de l’inégalité du chargement et des dissymétries t1 = 0,025 h s t 2 = 0, 015 --------- + 0, 015 ( h – hc ) --------1, 5 1, 5 s t 3,i = 0, 007 ( h – h c ) --------1, 5

s t 3,a = 0, 039 ( h – h c ) --------1, 5

s t 4 = 0, 05 ( h – h c ) --------1, 5

110

505-1 OR

Annexes s t 5 = 0, 015 ( h – h c ) --------1, 5

Les paramètres suivants servent pour déterminer les marges à ajouter au contour de référence UIC : h = 3,25 m hc = 0,5 m s = 0,4

111

505-1 OR

Annexes Les paramètres définis du véhicule à étudier peuvent être utilisés, par exemple : h = 1,8 m (hauteur au-dessus du plan de roulement pour une certaine section de caisse) hc = 0,7 m s = 0,24 L’application des paramètres mentionnés ci-dessus permet d’obtenir les valeurs suivantes : -

pour le contour de référence UIC

D = 0,113 m

-

pour le véhicule avec paramètres définis

D’ = 0,058 m

La différence D - D’ = 0,055 m pourra servir à l’élargissement du véhicule avec paramètres définis. Lorsque la marge qui couvre les déplacements aléatoires n’est pas calculée de cette manière, mais définie de façon forfaitaire, et si cela se traduit par des cotes inférieures, il y a lieu d’en tenir compte dans le calcul de D - D’. Exemple SNCF, V ≤ 120 km/h : DSNCF = 0,05 + 0,03 = 0,08 m. L’élargissement du véhicule avec paramètres définis pourrait alors être à une hauteur de 1,8 m égal à 0,022 m.

112

505-1 OR

Glossaire A:

coefficient de braquage (voir point 6.2.2)

a:

distance entre les essieux extrêmes des véhicules non montés sur bogies ou entre les pivots des véhicules à bogies (voir nota).

b:

demi-largeur du véhicule (voir schéma Annexe E)

b1 :

demi-écartement des ressorts de suspension primaire (voir schéma Annexe E)

b2 :

demi-écartement des ressorts de suspension secondaire (voir schéma Annexe E)

bG :

demi-écartement des lisoirs (voir point 7.1.3.2)

bw :

demi-largeur de l’archet du pantographe (voir point 7.2.1.3 et fiche UIC n° 608)

C:

centre de roulis (voir figure 3)

d:

écartement extérieur des boudins mesurés à 10 mm en contrebas des cercles de roulement, boudins à la limite d’usure, limite absolue 1,410 m. Cette limite peut varier en fonction des critères de maintenance du matériel considéré (voir point 7.1.2).

dga :

déport géométrique extérieur (voir point 3.3)

dgi :

déport géométrique intérieur (voir point 3.3)

D:

déplacement transversal (voir point 6.2)

E:

dévers (mm)

Ea :

réduction extérieure (voir point 3.12)

Ei :

réduction intérieure (voir point 3.12)

E’a :

écart extérieur par rapport au déplacement autorisé au niveau du point de vérification supérieur d’un pantographe (6,5 m) (voir point 7.2.3.1)

E’i :

écart intérieur par rapport au déplacement autorisé au niveau du point de vérification supérieur du pantographe (6,5 m) (voir point 7.2.3.1)

E’’a :

écart extérieur par rapport au déplacement autorisé au niveau du point de vérification inférieur du pantographe (5,0 m) (voir point 7.2.3.1)

E’’i :

écart intérieur par rapport au déplacement autorisé au niveau du point de vérification inférieur du pantographe (5,0 m) (voir point 7.2.3.1)

113

505-1 OR

ea :

réduction verticale extérieure en partie basse des véhicules (voir point 6.1.1.3)

ei :

réduction verticale intérieure en partie basse des véhicules (voir point 6.1.1.3)

f:

flèches verticales (voir Annexe E)

h:

hauteur par rapport au plan de roulement (voir point 6.2.3)

hc :

hauteur du centre de roulis de la section transversale du véhicule par rapport au plan de roulement (voir point 3.4)

ho :

hauteur du centre de rotation d’un véhicule VCI (voir Annexe F)

ht :

hauteur d’implantation par rapport au plan de roulement de l’articulation inférieure du pantographe (voir point 7.2.3.1)

I, Ic, Ip :

insuffisance de dévers (mm) (voir Annexe F)

J:

jeu aux lisoirs (voir point 7.2.3.2)

J’a, J’i :

différence entre les déplacements résultant du calcul et des déplacements dus aux jeux (voir point 7.2.1.3)

l:

écartement de la voie (voir points 5 et 6)

n:

distance de la section considérée à l’essieu extrême voisin ou au pivot le plus rapproché (voir Nota ci-après)

na :

n pour les sections situées à l’extérieur des essieux ou pivots de bogie

ni :

n pour les sections situées entre les essieux ou pivots de bogie

nµ :

distance de la section considérée au pivot du bogie moteur des éléments automoteurs (voir Nota ci-après)

p:

empattement du bogie (voir point 7.1)

p’ :

empattement du bogie porteur des éléments automoteurs

q:

jeu transversal entre essieu et châssis de bogie ou entre essieu et caisse pour les véhicules à essieu (voir point 7.1.2)

R:

rayon de courbe en plan (voir point 7)

Rv :

rayon de courbe en profil (voir point 6.1.1.3)

s:

coefficient de souplesse du véhicule (voir point 3.6)

S:

saillie (voir points 3.10 et 6.2.1)

So :

saillie maximale (voir points 3.10 et 6.2.1)

114

505-1 OR

t:

indice de la souplesse du pantographe : déplacement transversal exprimé en mètres que subit l’archet élevé à 6,50 m sous l’effet d’un effort transversal de 300 N (voir point 7.2.3.1)

V:

Vitesse de circulation du matériel roulant (km/h)

w:

jeu transversal entre bogie et caisse (voir point 7.1.2)

w∞ :

jeu transversal entre bogie et caisse en alignement (voir point 7.1.2)

wa :

jeu transversal entre bogie et caisse du côté extérieur de la courbe (voir point 7.1.2)

wi :

jeu transversal entre bogie et caisse du côté intérieur de la courbe (voir point 7.1.2)

wa(R) :

jeu transversal entre bogie et caisse du côté extérieur pour une courbe de rayon R (voir point 7.1.2)

wi(R) :

jeu transversal entre bogie et caisse du côté intérieur pour une courbe de rayon R (voir point 7.1.2)

w’∞ - w’a - w’i - w’a(R) - w’i(R) ont la même signification, pour les bogies porteurs des éléments automoteurs xa :

réduction supplémentaire pour les véhicules de grande longueur en dehors des pivots des bogies (voir point 7.1.4)

xi :

réduction supplémentaire pour les véhicules de grande longueur entre les pivots des bogies (voir point 7.1.4)

y:

distance du pivot fictif au centre géométrique du bogie (voir Nota)

z:

écart par rapport à la position médiane en voie dû à l’inclinaison quasi statique et à la dissymétrie (voir point 7.1.3)

z’ :

différence entre l’inclinaison transversale basée sur le calcul et l’inclinaison réelle du point de vérification supérieur du pantographe

z’’ :

différence entre l’inclinaison transversale basée sur le calcul et l’inclinaison réelle du point de vérification inférieur du pantographe

zp :

déplacement quasi-statique des VCI (voir Annexe F)

zpa :

déplacement quasi-statique des VCI du côté extérieur de la courbe (voir Annexe F

zpi :

déplacement quasi-statique des VCI du côté intérieur de la courbe (voir Annexe F

115

505-1 OR

α:

inclinaison supplémentaire de la caisse due au jeu aux lisoirs

β:

angle d’inclinaison de la caisse des VCI (voir Annexe F)

δ:

inclinaison de la voie en dévers (voir figure 3)

η:

inclinaison de la caisse à cause de la souplesse (voir point 3.6)

ηo :

angle de dissymétrie d’un véhicule dû aux tolérances de construction, au réglage des suspensions et aux répartitions inégales de charge (en degrés) (voir point 3.5)

θ:

tolérance de réglage de la suspension : inclinaison que peut atteindre la caisse par suite des imperfections de réglage de la suspension lorsque le véhicule est placé au repos et à vide sur une voie de niveau (en radians) (voir point 7.2.3.1)

µ:

coefficient d’adhérence roue-rail (voir point 6.2.2.1)

τ:

tolérance de construction et d’installation du pantographe : écart que l’on tolère entre l’axe de la caisse du véhicule et le milieu de l’archet supposé levé à 6,5 m en l’absence de toute sollicitation latérale (voir point 7.2.3.1) Nota : Pour les véhicules n’ayant pas de pivots de bogies fixes, on prendra comme pivot fictif, pour la détermination des valeurs a et n le point de rencontre, déterminé par voie graphique, de l’axe longitudinal du bogie avec celui de la caisse, lorsque le véhicule est inscrit en courbe de 150 m de rayon, les jeux étant uniformément répartis et les essieux axés dans la voie : si "y" est la distance de ce pivot fictif au centre géométrique du bogie (à égale distance des essieux extrêmes), on remplacera "p²" par (p² - y²) et "p’²" par (p’² - y²) dans les formules.

116

505-1 OR

Liste des abréviations FIAT

Fournisseur de trains VCI

ORE/ERRI

Institut Européen de Recherche Ferroviaire

OSJD

Organisation pour la Collaboration des Chemins de fer

q.s.

quasi-statique

RIC

Règlement pour l’emploi réciproque des voitures et fourgons en trafic international

RIV

Règlement pour l’emploi réciproque des wagons en trafic international

SNCF

Société Nationale des Chemins de fer Français

TALGO

Fournisseur de trains VCI

VCI

Véhicule Caisse Inclinable

117

505-1 OR

Bibliographie 1. Fiches UIC Union Internationale des Chemins de fer (UIC) Fiche UIC n° 430-3 : Wagons à marchandises - Conditions que doivent remplir les wagons à marchandises capables de transiter entre Réseaux à voie normale et le réseau à voie large des Chemins de fer finlandais, 2e édition du 01.07.95 Fiche UIC n° 503 : Circulation des wagons continentaux en Grande-Bretagne. Conditions générales (contour de référence, masse par essieu, etc.) en vue de l’admission à circuler en Grande-Bretagne en service international de wagons à deux essieux et à bogies, 6e édition, novembre 2004 Fiche UIC n° 505-4 : Conséquences l’application des gabarits cinématiques définis par les fiches 505 sur l’implantation des obstacles par rapport aux voies et des voies entre elles, 3e édition du 01.01.77 avec ses 2 Modificatifs (4e édition en préparation) Fiche UIC n° 505-5 : Conditions de bases communes aux fiches n° 505-1 à 505-4. Commentaires sur l’élaboration et les prescriptions de ces fiches, 2e édition du 01.01.77 avec ses 4 Modificatifs Fiche UIC n° 506 : Règles pour l’application des gabarits agrandis GA, GB et GC, 1re édition du 01.01.87 avec ses 4 Modificatifs (2e édition en préparation) Fiche UIC n° 507 : Wagons - Conditions à respecter par les wagons en vue de leur transport par ferryboat, 1re édition du 01.07.89 - Nouveau tirage du 01.07.97 Fiche UIC n° 510-2 : Matériel remorqué - Roues et essieux montés - Conditions concernant l’utilisation de roues de différents diamètres, 4e édition, mars 2004 Fiche UIC n° 522 : Conditions techniques auxquelles doit satisfaire l’attelage automatique des chemins de fer membres de l’UIC et de l’OSJD, 4e édition du 01.01.90 Fiche UIC n° 560 : Portes, emmarchements, fenêtres, marchepieds, poignées et mains courantes des voitures et des fourgons, 12e édition, janvier 2002 Fiche UIC n° 567 : Dispositions générales régissant les voitures, 2e édition, novembre 2004 Fiche UIC n° 569 : Règles à observer pour la construction des voitures et fourgons aptes à l’embarquement sur les ferry-boats, 2e édition du 01.07.79 avec ses 2 Modificatifs Fiche UIC n° 606-1 : Conséquences de l’application des gabarits cinématiques définis par les fiches UIC n° 505 sur la conception du système caténaire, 1re édition du 01.01.87 avec son Modificatif Fiche UIC n° 608 : Conditions à respecter pour les pantographes des engins moteurs utilisés en service international, 3e édition, avril 2003 Fiche UIC n° 822 : Spécification technique pour la fourniture de ressorts en hélice de compression formés à chaud ou à froid pour matériel roulant moteur et remorqué, 5e édition, novembre 2003

118

505-1 OR

2. Rapports ERRI Union Internationale des Chemins de fer (UIC) DT 135 B12 : Méthodes de calcul d’application générale pour l’étude de nouveaux types de wagons ou de nouveaux bogies de wagon, 01.10.1995

3. Autres Union Internationale des Chemins de fer (UIC) RIV : Accord sur l’échange et l’utilisation des wagons entre entreprises ferroviaires (RIV 2000), Rectificatif n° 1 du 01.10.2001 RIC : Règlement pour l’emploi réciproque des voitures et fourgons en trafic international, Rectificatif n° 4 du 01.01.99

119

505-1 OR

Avertissement Toutes copies, reproductions ou diffusions, mêmes partielles, par quelque moyen que ce soit, y compris électronique, à usage autre que privé et individuel, sans le consentement exprès de l’Union Internationale des Chemins de fer, sont interdites. Il en est de même pour la traduction, l’adaptation ou la transformation, l’arrangement ou la reproduction par un art ou procédé quelconque. Ne sont autorisées, avec mention du nom de l’auteur et de la source que "les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, polémique, pédagogique, scientifique ou d’information de l’oeuvre à laquelle elles sont incorporées" (Articles L 122-4 et L 122-5 du code de la propriété intellectuelle).  Copyright Union Internationale des Chemins de fer (UIC) - Paris, 2006 Impression réalisée par l’Union Internationale des Chemins de fer (UIC) 16, rue Jean Rey 75015 Paris - France Avril 2006 Dépot légal Avril 2006 ISBN 2-7461-1035-0 (version française) ISBN 2-7461-1036-9 (version allemande) ISBN 2-7461-1037-7 (version anglaise)

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ferroviaire 505 1

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