Soutenance mémoire
Les voies de communication à Madagascar avant la construction des chemins de fer
Avant d’entrer dans les détails de l’historique des chemins de fer malgache, nous estimons qu’un bref aperçu de la situation qui prévalait dans la Grande Ile dans le domaine de la communication avant la voie ferrée n’est pas superflu. Au contraire, cela nous aidera à mieux comprendre certaines décisions, certains faits, et par conséquent, à mieux apprécier l’histoire de notre réseau ferré. Aucune voie de communication n’existait { Madagascar avant l’occupation française. Cette situation avait une raison stratégique de la part du gouvernement de la monarchie : redoutant les visées politiques des européens, les autorités malgaches s’étaient laissé guider par l’unique souci de rendre aussi difficile que possible aux étrangers l’accès de la capitale. La Grande Ile ne disposait alors que de simples sentiers pour piétons au tracé généralement rectiligne, particulièrement ardus, étant donnés le relief de notre pays. Le portage { dos d’homme et sur « filanjana » était le seul moyen de transport praticable ; mais il était à la fois lent et couteux. Lent, car un voyage entre Antananarivo et Toamasina ne durait pas moins d’une semaine ; coûteux, parce que pour le même trajet, le transport d’une tonne de marchandises revenait { plus de 1000 francs (de l’époque), et un voyageur accompagné de 300 kilogramme de bagages payait plus de 400 francs.(Source : Historique et Evolution des Chemin de Fer Malagasy 1909 – 1989 par « RAKOTOMANGA Louis Bernard »). Les plus connus et les plus fréquentés de ces sentiers étaient ceux reliant Antananarivo à Toamasina et à Vatomandry. Par ailleurs, la piste routière établie entre Mahajanga et Tananarive par le corps expéditionnaire français en 1895 constituait déjà un progrès sérieux, mais cela ne solutionnait pas le problème.
Les anciennes sociétés de gestion des voies ferrées malgaches
Depuis leurs créations, les chemins de fer malgaches, gérés par le génie militaire, ont connu plusieurs situations juridiques administratives. Le 28 Février 1944, une Société ferroviaire fut mise en place afin de desservir les Réseaux Nord et Sud. Cette Société fut dénommée REGIE GENERALE DES CHEMINS DE FER D’OUTRE MER. La Société ferroviaire fut déléguée le 26 Décembre 1950 à un organisme { caractère Individuel et commercial. L’année suivante le 1er Janvier 1951, la Société change de nom. Elle devient alors la REGIE DES CHEMINS DE FER DE MADAGASCAR (RCFM). Au cours de l’année 1974, l’Etat Malgache nationalise la Société ferroviaire, et la dote d’un Statut d’Entreprise Public { Caractère Commercial (EPIC). Le 06 Mai 1982, l’entreprise devient une Société d’Etat { part entière. La Société ferroviaire Malgache devient le RESEAU NATIONAL DES CHEMINS DE FER MALAGASY (RNCFM). Le RNCFM tournant au ralenti, est en état de soudure selon l’analyse faite. En effet, le gouvernement n’arrive plus { soutenir les besoins d’investissements pour les travaux de réhabilitations.
Attaches sur les traverses en bois
Les rails sont fixés sur les traverses en bois par des tirefonds (vise à bois) ou par des crampons (gros clous). Le tirefond doit être fixé perpendiculairement aux tables de sabotage des traverses et s’appliquer sur le patin des rails. Avant d’utiliser ou d’utiliser à nouveaux le tirefond, on doit tremper son filetage dans un bain de coaltar. Les crampons ont été employés au début des chemins de fer et sont encore presque exclusivement utilisés par les chemins de fer américains. Les chemins de fer soviétiques, qui utilisaient autrefois systématiquement la pose { crampons, l’ont abandonnée au profit des tirefonds et des attaches élastiques. Dans les autres réseaux, on a adopté le tirefond depuis longtemps et on a décidé de s’y tenir pour les raisons suivantes :
– le crampon a une forte résistance latérale ; il maintient donc bien l’écartement de la voie ; il est facile à poser. Par contre, il serre mal le patin sur la traverse,
– le tirefond est moins résistant que le crampon et se couche plus facilement mais on obtient une adhérence parfaite du rail sur la traverse.
Voyons ce qui se passe lorsqu’une traverse s’enfonce légèrement sous charge.
a) Avec le tirefond, le rail en se redressant soulève la traverse. Il se produit un vide entre la traverse et le ballast. Le battement ne se fait donc pas entre le rail et la traverse comme avec le crampon, mais entre la traverse et le ballast. Si l’on n’y remédie pas promptement par le bourrage, ce vide s’accroît rapidement : la traverse devient danseuse.
b) Avec le crampon, dès que le rail est déchargé, il se redresse, et comme la tête du crampon ne bloque pas le rail sur la traverse, il finit par se produire un jeu (1). Le rail se relève alors librement sans entraîner la traverse. Quand un second essieu atteint le rail, celui-ci s’abaisse à nouveau et vient reprendre appui sur la traverse pour se redresser dès que l’essieu s’est éloigné. Il se produit donc un battement entre le rail et la traverse et celle-ci reste appuyée sur le ballast. Il résulte de l{ que si l’entretien n’est pas très soigné, le profil de la voie reste plus régulier avec le crampon qu’avec le tirefond car, par suite d’élasticité de la traverse en bois, le vide entre la traverse et le patin ne s’accroît que très lentement. En outre, le trou de l’attache n’est pas détérioré comme par les filets du tirefond desserré. Par contre, l’entaille de la traverse fatigue vite par la répétition des chocs. Si au contraire, dans une voie fixée par des tirefonds, les équipes d’entretien assurent { temps le calage des traverses et maintiennent les tirefonds serrés, la voie reste régulière et les traverses peuvent y être maintenant en service beaucoup plus longtemps que dans une voie où les rails sont fixés par des crampons. A Madagascar on utilise surtout des tirefonds. Ces diverses attaches sont soumises à des cisaillements latéraux sous les poussées horizontales sur rail et, { des efforts d’arrachement, sous les actions dynamiques verticales.
Caractéristiques des matériaux du ballast
Les carrières où l’on extrait et transforme ces matériaux sont appelées ballastières. Le ballast est constitué par des granulats de roches dures. On peut employer comme ballast :
– de la pierre cassée : granitique, basaltique, siliceuse ou calcaires (dure et non gélive(1)), de calibre et { granulométrie bien graduée, d’épaisseur entre et selon le trafic ferroviaire et la portance du sol de la plateforme ;
– des cailloux (s’ils sont ronds, il faut qu’il y ait au moins de cassée).
Pour donner de bons résultats, il faut que le ballast :
– ne soit pas trop gros, pour qu’on puisse relever la voie de la quantité juste nécessaire ;
– soit fermé d’éléments durs, pour ne pas s’écraser sous les charges ;
– soit exempt d’argile, car la pluie ramollirait les moules argileux et le bourrage ne tiendrait pas ;
– soit perméable, donc exempt de terre, sans cela l’eau y resterait ; elle ramollirait les moules , la plateforme et ferait pourrir les traverses ;
– contienne des éléments anguleux plutôt que des cailloux ronds difficiles à bourrer et qui n’oppposent aux déplecements de la voie qu’une résistance insuffisante.
Le piquetage
L’objectif est de remettre la voie dans ces caractéristiques géométriques initiales. Les levés topographiques du terrain, avant le renouvellement, permet d’étudier le tracé et sont nécessaires pour le nivellement. Assurés par un topographe et une porte-mire, les Travaux consistent à implanter des piquets d’axe et de nivellement tout au long de la voie { renouveler. Les piquets en bois sont placés tous les en dehors de la voie et { quelques mètres de l’axe réel. Les niveaux de la voie en alignement et les niveaux du petit rayon, en courbe, sont marqués en rouge à chaque piquet
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Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ENVIRONNEMENT DU PROJET
Chapitre I : HISTOIRE ET GESTION DES RESEAUX DE CHEMINS DE FER MALAGASY
I.1.HISTOIRE DES CHEMINS DE FER
I.1.1. La rencontre des rails et de la vapeur
I.1.2. Le perfectionnement des rails
I.1.3. Le perfectionnement de la machine à vapeur
I.2. HISTOIRE DES RESEAUX FERRES MALGACHES
I.2.1. Les voies de communication à Madagascar avant la construction des chemins de fer
I.2.2. Les anciens projets de construction de la voie ferrée
I.2.3. La naissance de la voie ferrée à Madagascar
I.3. ADMINISTRATION DES VOIES FERREES DE MADAGASCAR
I.3.1. Les anciennes sociétés de gestion des voies ferrées malgaches
I.3.2. La société gestionnaire du réseau ferré malgache { l’heure actuelle
I.3.2.1. Présentation générale de la société MADARAIL S.A
I.3.2.2. Les activités de la société MADARAIL S.A
I.3.2.3. Les infrastructures de la société MADARAIL S.A
Chapitre II : PRESENTATION DU PROJET
II.1.HISTORIQUE DE LA LIGNE MORAMANGA – LAC ALAOTRA
II.2.LOCALISATION DU PROJET
II.3.OBJET DU PROJET
II.3.1. L’objet du projet
II.3.2. Les intervenants
II.4.BUT DU PROJET
Chapitre III : ETUDE MONOGRAPHIQUE DE LA ZONE D’INFLUENCE
III.1. PRESENTATION DE LA REGION ALAOTRA MANGORO
III.1.1. Délimitation administrative
III.1.2. Aperçu général de la région Alaotra Mangoro
III.2. MILIEUX HUMAINS ET SOCIAUX
III.2.1. Population et démographie
III.2.2. Croissance démographique
III.3. SECTEURS ECONOMIQUES
III.3.1. Zonage économique
III.3.2. Agriculture
III.3.3. Pêches et ressources halieutiques
III.3.4. Elevage
III.3.5. Tourisme
III.3.6. Mines et industries extractives
III.3.7. Industries manufacturières
III.4. INFRASTRUCTURES ROUTIERES
DEUXIEME PARTIE : NOTION DE LA VOIE FERREE
Chapitre I : GENERALITES SUR LA VOIE FERREE
I.1. LA SUPERSTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE
I.1.1. Le rail
I.1.1.1. Définition
I.1.1.2. Rôles du rail
I.1.1.3. Historiques du rail
I.1.1.4. Formes du rail
I.1.1.5. Acier du rail
I.1.1.6. Poids du rail
I.1.1.7. Longueur du rail
I.1.2. Les organes de liaison entre barre élémentaires de rails
I.1.2.1. La liaison par éclissage
I.1.2.2. La liaison par soudure
I.1.3. Les organes de fixation des rails sur les traverses
I.1.3.1. Attaches sur les traverses en bois
I.1.3.2. Attaches sur les traverses métalliques
I.1.3.3. Attaches sur les traverses en béton armé
I.1.4. Les traverses
I.1.4.1. Définition
I.1.4.2. Rôles des traverses
I.1.4.3. Traverses en bois
I.1.4.4. Traverses métalliques
I.1.4.5. Traverses en béton armé
I.1.4.6. Traverses en béton précontraint
I.1.4.7. Travelages (ou épure ou plan de pose)
I.1.4.8. Comparaison des types de traverses
I.1.5. Le ballast
I.1.5.1. Définition
I.1.5.2. Caractéristiques des matériaux du ballast
I.1.5.3. Rôles de la couche de ballast
I.1.5.4. Qualité du ballast
I.1.5.5. Sous-couche
I.1.6. Répartitions des contraintes dans la couche des chaussés ferroviaires
I.2. L’INFRASTRUCTURE D’UNE VOIE FERREE
I.2.1. La plateforme
I.2.1.1. Caractéristique de la plateforme
I.2.1.2. Quelques dégradations possibles de la plateforme
I.2.2. Les ouvrages auxiliaires
I.2.2.1. Les ouvrages d’assainissement
I.2.2.2. Les ouvrages de franchissement
I.2.2.3. Les murs de soutènement
Chapitre II : CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES D’UNE VOIE FERREE
II.1. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN ALIGNEMENT
II.1.1. Ecartement de la voie
II.1.2. Profil en travers en alignement
II.2. LES CARACTERISTIQUES DE LA VOIE EN COURBE
II.2.1. Variation de l’écartement de la voie
II.2.2. Existences du devers
II.2.2.1. Détermination d’un devers
II.2.2.2. Vérification des devers
II.2.3. Raccordement des courbes aux alignements
II.2.4. Pose des rails courts dans la file intérieure des courbes
II.2.5. Profil en travers dans une courbe
II.3. LES INTERSECTIONS DES VOIES
II.3.1. Eléments constitutifs de l’appareil de voie
II.3.2. Caractéristiques de l’appareil de voie
II.4. LE PASSAGE A NIVEAU
II.5. LE PROFIL EN LONG
II.5.1. Déclivités
II.5.2. Raccordement de deux déclivités
Chapitre III : DESCRIPTION DES MATERIELS ROULANTS
III.1. LES CARACTERISTIQUES TECHNIQUES D’UN MATERIEL ROULANT
III.2. LES CARACTERISTIQUES DES ROUES D’UN MATERIEL ROULANT
III.2.1. Les roue
III.2.2. Le contact rail-roue
III.2.3. L’essieu
III.2.4. Le bogie
Chapitre IV : METHODES D’ENTRETIEN DES VOIES FERREES
IV.1.L’OBJET DE L’ENTRETIEN
IV.2.L’ENTRETIEN DES VOIES FERREES
IV.2.1. L’entretien courant
IV.2.1.1. La révision intégrale de la voie
IV.2.1.2. La révision réduite
IV.2.1.3. La révision partielle
IV.2.2. La grande réparation
IV.2.3. Le renouvellement de la voie
TROISIEME PARTIE : ETUDES TECHNIQUES DE BASE DU RENOUVELLEMENT
Chapitre I : DIAGNOSTIC DE LA VOIE SUR LE TRONÇON
I.1. LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON
I.1.1. Les rails
I.1.2. Les éclisses, les joints et les attaches
I.1.4. Le ballast
I.2. L’INFRASTRUCTURE DU TRONÇON
I.2.1. La plateforme
I.2.2. Les ouvrages
I.2.2.1. Les ouvrages auxiliaires
I.2.2.2. Les ponts
Chapitre II : JUSTIFICTION DU RENOUVELLEMENT DE LA VOIE MLA
II.1. LES RAISONS ECONOMIQUES
II.2. LES RAISONS TECHNIQUES
Chapitre III : DIMENSIONNEMENT ET CHOIX DE LA SUPERSTRUCTURE DU TRONÇON
III.1. LE DIMENSIONNEMENT DU POIDS DU RAIL
III.2. LE DIMENSIONNEMENT DE LA COUCHE DU BALLAST
III.3. LA NOUVELLE SUPERSTRUCTURE
III.3.1. Le dimensionnement des rails
III.3.1.1. Hypothèses
III.3.1.2. Dimensionnement
III.3.2. Le dimensionnement de la couche du ballast
III.3.2.1. Hypothèses
III.3.2.2. Dimensionnement
III.3.3. Les caractéristiques du ballast
III.3.3.1. Epreuve de réception
III.3.3.2. Classement des matériaux du ballast selon ses qualités
III.3.3.3. Caractéristiques du ballast
II.3.4. Les attaches utilisées
Chapitre IV : PREPARATION DES MATERIAUX ET LE RENOUVELLEMENT
IV.1.LA TRAVERSE EN BETON ARME
IV.1.1. L’usine de production de la traverse en béton armé
IV.1.2. La fabrication de la traverse en béton armé
IV.2. L’ASSAINISSEMENT
IV.2.1. Les fossés de crêtes (en terre)
IV.2.2. Les fossés latéraux
IV.3. LES METHODES D’EXECUTION DES TRAVAUX DE RENOUVELLEMENT DE LA VOIE
IV.3.1. Les travaux préparatifs
IV.3.2. La substitution des éléments de la voie
IV.3.2.1. La démontage des anciens éléments
IV.3.2.2. Le piquetage
IV.3.2.3. Le terrassement
IV.2.1.2. La pose des nouveaux éléments
IV.3.3. L’éclissage provisoire
IV.3.4. L’épuration et l’approvisionnement en ballast
IV.3.4.1. Le ballastage préliminaire
IV.3.4.2. Le ballastage complémentaire
IV.3.5. Le nivellement et le dressage de la voie
IV.3.6. Les opérations de soudure en vue d’améliorer la voie
IV.3.7. La libération des contraintes
IV.3.7.1. Le motif de la libération des contraintes
IV.3.7.2. La notion de la température
IV.3.7.3. Le déroulement des opérations
IV.3.8. Les travaux de finition
VI.4. LA SOUDURE ALUMINOTHERMIQUE
IV.4.1. La préparation avant soudure
IV.4.1.1. La préparation du joint avant la soudure
IV.4.1.2. L’alignement des rails
IV.4.2. La pose des moules
IV.4.3. Le préchauffage
IV.4.4. Le coulage
IV.4.4.1. La préparation du creuset
IV.4.4.2. La préparation du joint avant la soudure
IV.4.4.3. Le coulage proprement dit
IV.4.5. Le démoulage et le tranchage
IV.4.6. Le meulage
Chapitre V : COUTS ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
V.1. LE DEVIS QUANTITATIF
V.1.1. Le renouvellement de voie (PK 122+000 au PK 142+000)
V.1.2. La quantité d’éléments pour le renouvellement
V.2. LE SOUS-DETAIL DES PRIX
V.2.1. Le calcul de coefficient de majoration de déboursés
V.2.2. Le sous-détail de prix unitaire du renouvellement de voie
V.2.2.1. Fourniture et pose des traverses en béton armé bibloc
V.2.2.2. Fourniture et pose des rails
V.2.2.3. Ballastage-Dressage-NDC
V.3. LES DEVIS
V.3.1. Le détail quantitatif et estimatif
V.3.2. Le récapitulation
V.4. ETUDE D’IMPACTS
V.4.1. Les impacts socio-économiques
IV.4.1.1. Les impacts sociaux
IV.4.1.2. Les impacts économiques
V.4.2. Les impacts environnementaux
IV.4.2.1. Les impacts négatifs
IV.4.2.2. Les impacts positifs
V.4.3. Quelques mesures à prendre
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
LISTE DES ANNEXES
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