Brevet FR2070707A1 — publié le 19710917

-1- 2070707 la présente invention se rapporte à un dispositif pour un chemin de fer funiculaire destiné à des exploitations minières souterraines dont le matériel roulant est guidé latéralement et au passage de déclivités positives et négatives par § une voie ferrée composée de tronçons. Ces chemins de fer funiculaires remplacent de plus en plus les monorails aériens développés auparavant pour le transport des matériaux et des personnes, car ils peuvent être installés sur le sol de la galerie au lieu d'être suspendus au 10 soutènement de celle-ci, ce qui évite qu'ils soient affectés par les déformations de ce dernier. Par ailleurs, ces funiculaires diffèrent des trains de mine dont les voies sont constitués par des profilés, par leur guidage positif qui leur permet de passer sans incidents dans des virages accentués et aussi sur des cassis 15 et des dos d'âne. Il est déjà connu, en vue de réduire la largeur de la voie, de réaliser celle-ci avec des cornières sur lesquelles prennent appui les galets constituant les roues du train et les galets assurant le guidage longitudinal positif de celui-ci. Il 20 en découle la nécessité d'utiliser un grand nombre de galets, ce qui est déjà tin inconvénient. Aussi de plus, ces galets fatiguent considérablement la voie ferrée. Il en résulte une usure à laquelle on ne peut remédier qu'en remplaçant les rails usés. D'une manière générale, les frais d'installation et d'exploita-25 tion de ces trains funiculaires sont excessifs. La présente invention se propose de remédier à ces inconvénients. Plus précisément, l'invention apporte un chemin de fer funiculaire qui permet de réaliser un guidage positif avec un nombre réduit de galets et dont la voie ferrée peut être 30 réutilisée quand elle est usée. Pour résoudre ce problème, l'invention propose que les roues du train soient constituées par des galets dont les plans s'inclinent vers le milieu de la voie et qui présentent des surfaces de roulement concaves, et que les rails de la voie 35 ferrée présentent, dans la région de contact des galets, des surfaces convexes, cependant que pour réaliser le guidage positif, l'un des deux flasques de chaque galet délimitant la surface de roulement de celui-ci s'engage sous le rail. 70 39032 -2" 2070707 L'inclinaison du plan des galets en direction du milieu de la voie confère au train la stabilité nécessaire et en outre, permet l'engagement des flasques des galets sous les rails, ce qui assure le guidage positif du train dans les dé-5 clivités. Ainsi, les galets de guidage nécessaires' auparavant peuvent être supprimés. D'autre part, les rails d'une telle voie peuvent être réalisés de façon à comporter des surfaces de roulement disposées à l'intérieur et à l'extérieur de la voie, de sorte 10 que quand les rails sont usés, il suffit de les retourner, et de les remonter pour pouvoir les utiliser à nouveau. A cette fia, les galets constituant les roues du train s'inclinent de l'intérieur vers l'extérieur et leurs flasques intérieurs s'engagent sous les rails de la voie. De préfé-15 rence, ces rails sont constitués par des profilés d'acier cylindriques, en particulier par des profilés creux, c'est à dire par des tubes. Le renouvellement des surfaces de roulement des rails par simple rotation de ceux-ci, en cas d'usure, exige un 20 montage spécial. Ceci peut être réalisé en -ce que les profilés ou les tubes d'acier constituant la voie sont montés sur des supports décalés excentriquement par rapport à leur plan médian longitudinal qui sont vissés à des éléments de montage fixés aux traverses des voies. Ces traverses peuvent être constituées 25 par des fers à ïï dont les ailes sont tournées vers le haut. Les profilés ou les tubes d'acier constituant la voie sont assemblés sans fente aux extrémités des tronçons de voie. Néanmoins, il reste possible, en utilisant comme l'envisage l'invention, des tronçons de voie de 3 m, de poser la voie malgré les inéga-30 lités du sol qui se présentent dans la pratique. Sur une voie ainsi formée de tronçons assemblés, le train selon l'invention peut rouler avec des roues pouvant être constituées par des galets de guidage de èâble ayant une surface concave. Les galets constituant les roues du train peuvent être 35 faits entièrement en matière plastique ou bien-seule"leur surface de roulement peut être en matière plastique afin de rendre la marche du train plus silencieuse. Il est, en outre, recommandé de pourvoir les paliers des axes des galets de fentes d'entrée 70 39032 -3- 2070707 s'étendant parallèlement aux rails ; ceci facilite la mise sur la voie du train. le train se compose, avantageusement, d'un véhicule de traction ou d'une motrice à laquelle les autres wagons sont 5 attelés ; ces wagons sont équipés de freins de sécurité opérant en cas de dépassement de la vitesse de marche normale. Cette disposition offre l'avantage que la force motrice ne doit être transmise qu'à un seul véhicule, excluant ainsi les situations dangereuses qui peuvent découler, pour les autres wagons, de la 10 rupture du câble. 1 La motrice peut avoir des dimensions relativement modestes et il est prévu de l'alourdir par un poids mort. A. cette fin, on peut utiliser un tambour ou un touret portant un câble de secours et un réservoir d'huile "avec son équipement de 15 mise sous pression. Les wagons peuvent avoir une capacité de chargement relativement grande. Ceci exige un mode de montage particulier des roues. Celui-ci consiste à pourvoir les wagons de bogies 20 reliés à leur infrastructure par des articulations à la Cardan. Les bogies peuvent recevoir un nombre de galets suffisant pour assurer la transmission des forces statiques et dynamiques, tandis que 1'articulation à la Cardan des bogies leur permet de suivre les contours de virages serrés et de fortes dénivella-25 tions. L'articulation omnidirectionnelle des bogies est, avantageusement, réalisée en ce que le bogie est relié par son pivot vertical à une traverse comportant deux paliers horizontaux pour deux longerons montés sur les grands côtés opposés du 30 châssis du véhicule. Cette traverse peut être réalisée sous la forme d'une plaque montée à rotation sur une plaque correspondante du bogie et dont les côtés parallèles aux grands côtés du véhicule portent des supports pour les paliers horizontaux. Les longerons du châssis sont, de préférence, tubulaires. 55 Les freins de sécurité du train sont^ de préférence, constitués par des pinces agissant sur les rails et qui sont sollicitées à se fermer par des ressorts et sont tenues ouvertes par voie hydraulique. A cette fin, on prévoit un régulateur qui BAD ORIGINAL 70 39032 -4— 2070707 ajuste la pression hydraulique agissant dans les cylindres de frein et qui s'oppose à la sollicitation des ressorts, cette pression hydraulique provenant du réservoir d'huile de la motrice. Chaque bogie est équipé d'un frein de sécurité de ce genre ; 5 toutefois, on pourrait également prévoir plusieurs freins de sécurité. Bien que le train selon l'invention puisse comporter une source de force motrice installée sur le véhicule de traction lui-même, il peut néanmoins aussi être utilisé comme un 10 chemin de fer funiculaire dont le câble de traction est guidé dans des galets ; dans ce cas, le"véhicule de traction seulement est pourvu d'un support reliant le train au câble de traction. Le guidage positif du câble de traction est assuré par des galets dont les axes sont reliés à des lames-ressorts 15 fixées à une ferrure de montage au moyen de laquelle le galet peut être fixé à l'une des traverses de la voie. Dans ce cas le câble de traction peut être guidé positivement au milieu de la voie. Cette disposition est particulièrement avantageuse car elle évite les risques d'apparition de moments de force dange-20 reux, susceptibles de faire dérailler le train. Le guidage positif du câble de traction dans les virages est assuré par la position oblique des plans des galets. Toutefois, dans les dénivellations, il faut utiliser, au moins, deux galets. Ceux-ci sont disposés l'un derrière l'autre dans le 25 sens du mouvement du train et les galets adjacents s'inclinent à l'opposé, de telle sorte que les flasques supérieurs de ceux-ci se recouvrent et s'avancent au-dessus du milieu du passage du câble. Dans ces conditions, le câble de traction déplace les galets successivement, à 1'encontre de la force de leurs lames-30 ressorts, avec pour résultat que la fenêtre de passage du câble formée par les deux galets reste fermée. Il est recommandé de prévoir également un guidage pour le brin libre du câble. Ce guidage peut être constitué, au moins en partie, par deux fenêtres formées par deux galets, si-35 tués dans un même plan faisant un certain angle avec celui de la voie. 70 39032 -5- 2070707 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dans lequel î - la figure 1 est une vue latérale d'un tronçon de 5 voie ferrée utilisée par l'invention ; - la figure 2 est une vue en plan de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue latérale de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue latérale d'une motrice, la carrosserie étant enlevée ; 10 - la figure 5 est une vue de face de la figure 4 ; - la figure 7 est une vue avec arrachement d'un wagon à marchandises utilisé par l'invention ; - la figure 8 est une vue de face de la figure 7» et 15 - la figure 9 est une vue de face illustrant le guidage du câble de traction. Sur la figure 8, on voit que les roues du train sont constituées par des galets de guidage de câble 1. Ges galets possèdent une surface de contact ou de roulement concave 2 com-20 prise entre deux flasques 3 et 4. Ges galets sont montés sur des axes fixes 5 qui» cLe leur côté, sont supportés dans des paliers 6 ou 7. Sur la figure 8, le plan médian des galets est désigné par 9 ou 10. On voit que le plan 9 passant par les roues 25 de l'un des côtés du train présente une inclinaison de 45° de l'extérieur vers l'intérieur. Il en est de même en ce qui concerne le plan médian 10 des roues situées de l'autre côté du train. Les figures 1 à 3 montrent sous trois aspects la 30 voie ferrée de ce train. On voit que cette voie ferrée se compose de deux rails qui dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 1 à 3 sont formés par des tubes 11, 12. Chaque tube comporte à ses extrémités des pattes de fixation 15 et des plaques de support 16 qui sont également disposées à la partie 35 centrale du tube. Les pattes de fixation 15 sont percées de trous 17 pour le passage de vis s'engageant dans des ouvertures correspondantes d'éléments latéraux 14 qui sont fixées à des traverses 18. 70 39032 -6- 2070707 Ces traverses sont constituées par des fers à U et sont orientées de telle sorte que leurs âmes 19 constituent des surfaces d'appui, tandis que leurs ailes 20 servent à la fixation des éléments latéraux 14. 5 Plusieurs tronçons du genre de celui représenté sur les figures 1 à 3 peuvent être assemblés de façon que les extrémités 21, 22 des tubes 11, 12 constituant les rails viennent s'abouter. Néanmoins, il est possible, comme le montre la figu-10 re 7» qu'au point de jonction 25 de deux tronçons de voie, soit formé un angle o( qui dans l'exemple représenté est d'environ i 4°. Ainsi, malgré un raccordement sans discontinuité des tronçons de voie, on peut faire passer les rails sur des montées et des descentes. 15 En se reportant à la figure 8, on voit que les rails constitués par les tubes 11 et 12 présentent, dams la région de roulement des galets 1, des surfaces de contact arrondies 26, situées dans le quadrant de droite et de gauche des tubes 27 et 28. Lorsque les surfaces de contact 26 sont usées, il suffit de 20 tourner les tubes de façon à déplacer le quadrant adjacent 29 pour l'amener à la position précédemment occupée par le quadrant 27 ou 28 et lui permettre ainsi de jouer le rôle de surface de roulement. On voit donc que de cette manière les tubes peuvent être utilisés à plusieurs reprises. 25 Le guidage positif du train est réalisé en ce que l'un des deux flasques 3 ou 4 de chaque galet, dans l'exemple représenté sur la figure 8, c'est le cas du flasque 3, s'engage sous le, rail, autrement dit en ce que l'espacement entre les flasques 3 de deux galets opposés est supérieur à la largeur de 30 la voie formée par les tubes 11 et 12. Pour pouvoir remplacer les galets, ceux-ci sont de préférence, montés dans des fentes s'étendant parallèlement aux rails. L'engagement des flasques des galets sous les rails 35 tubulaires est rendu possible par le fait que les éléments latéraux montés sur les traverses 18 et les éléments de fixation 15, 16 sont décalés par rapport aux plans médians longitudinaux des tubes. 70 39032 -7- 2070707 Les galets de câble constituant les roues du train peuvent être entièrement en matière plastique ou bien peuvent comporter un revêtement de matière plastique afin de rendre la marche du train moins bruyante. 5 Le train se compose en premier lieu d'un véhicule de traction ou d'une motrice 38 que l'on voit sur les figures 4 et 5» Cette motrice 38 comporte un châssis formé par une plaque de base 32. Sur cette plaque de base est monté un réservoir d'huile ou de liquide de frein 35 associé à une pompe 34 per- 10 mettant de porter le liquide contenu dans le réservoir 33 à la pression voulue. Sur la plaque de base est également monté un support 35 pour un tambour ou un touret 36 portant un câble de secours. Cette disposition a pour but d'alourdir convenablement la motrice 38. 15 Sous la plaque 32 s'étend un bras central 39 destiné à la fixation du câble de traction 40. Sur la face inférieure de la plaque 32 sont également fixés des supports 42 pour le montage des axes des quatre galets 43 constituant les roues de la motrice. 20 Un capot 38 peut être enfilé sur les éléments 33-36 montés sur la plaque 32 de la motrice 38. Les autres wagons du train sont attelés à la motrice. Bien que le train puisse être formé de wagons de voyageurs et de wagons de marchandises, seul un wagon de marchandises a été représenté sur le dessin. 25 Un tel wagon se compose d'un châssis formé de deux longerons 45 et 46. Des traverses 47 et 48 relient ces deux longerons 45 et 46 de façon à former un cadre sur lequel peuvent être montés deux appuis 49 appartenant au dispositif de basculement d'une benne 50. 30 Les longerons 45 et 46 supportent des plaques de montage 51 et 52 destinées à des tourillons horizontaux 53 qui s'avancent à l'extérieur des supports 54. Les supports 5^ sont situés sur la face supérieure d'une plaque 56 qui est reliée au châssis du wagon de la manière 35 décrite. Cette plaque est montée à rotation au moyen d'un pivot, non représenté, situé dans le plan médian longitudinal 59 du wagon, sur une plaque 60 qui constitue la partie supérieure d'un bogie. Chaque bogie 61 comporte quatre roues qui sont 70 39032 ■8~ 2070707 constituées par des galets de câble, comme le montre la figure 8, et sont fixées à la plaque 60. On voit donc que le bogie 61 est relié au châssis du wagon par une articulation omnidirectionnelle ou universelle 5 grâce au pivot vertical et aux tourillons horizontaux 52 et 53. Ceci permet, même à des wagons relativement longs, de passer sur n'importe quelle déclivité positive ou négative. Etant donné que seule la motrice 38 est reliée au câble de traction 40, qui assure la propulsion du train, les 10 autres wagons 62 de celui-ci sont équipés de freins de sécurité destinés à les empêcher de dévaler les pentes en cas de rupture d'un attelage. Ces freins de sécurité sont représentés sur la figure 6. Comme on le voit, chaque frein est constitué par 15 une sorte de pince 64 ou 65 prévue à chaque bogie. Chaque pince comporte deux branches 66, 67, dont les courtes extrémités 68, 69 peuvent embrasser les tubes 11, 12. Ces courtes branches sont tenues écartées par un cylindre de frein 70 ayant deux tiges de piston 71» 72 ; un ressort, non représenté, serre automa-20 tiquement le frein en cas d'effondrement de la pression hydraulique interne du cylindre 70. Les cylindres 70 sont alimentés en huile sous pression par le réservoir 33 (voir figure 4). En cas de rupture de l'attelage entre un wagon 62 et la motrice 38, la liaison avec 25 le réservoir 33 est également interrompue, de sorte que la pression hydraulique tombe dans le cylindre 70, provoquant ainsi le serrage des freins. Le frein 65 est représenté en position de serrage. . _ Normalement, le câble de traction 40 s'étend au 30 milieu 63 de la voie et passe dans une fenêtre 58 (voir figure 9). Cette fenêtre est formée par plusieurs galets disposés au milieu de la voie. Pour assurer un guidage positif du câble dans le plan vertical, il faut que les deux galets 57» 35 57® qui sont montés l'un derrière l'autre le long de la voie soient voisins. Chaque galet est monté sur un axe qui, de son côté, est relié à une lame-ressort 74. La lame-ressort 74 est montée 70 39032 -9~ 2070707 sur une ferrure de support 76 qui peut être vissée à la traverse 18 de la voie. Les plans médians 77 et 78 des galets 57 et 57* sont inclinés en sens opposés. De plus, les flasques supérieurs 5 79 de ces galets se recouvrent et coupent le plan médial longitudinal 63 de la voie. Dans les cas où l'on ne désire pas un guidage positif du câble dans le sens vertical, on utilise des galets de câble horizontaux 80 montées dans des supports 81 qui sont 10 vissés aux traverses 18. Ces galets comportent des flasques 83 empêchant le câble de tomber. Enfin, le train comporte également un dispositif de guidage pour le brin libre du câble. Ce dispositif se compose de fenêtres fermées dont chacune est formée par deux galets de 15 câble 86 et 87, dont les plans 88 et 89 se confondent. Le plan commun de ces deux galets forme un certain angle avec la voie ferrée. Les deux galets sont montés sur un support 90 qui peut être vissé à une traverse de la voie. 70 39032 10 2070707 REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour un chemin de fer funiculaire destiné à des exploitations minières souterraines dont le matériel roulant est guidé de façon positive aussi bien latéralement qu'au passage de décli- 5 vités positives et négatives par une voie ferrée composée de tronçons caractérisé en ce que les roues du train sont constituées par des galets dont les plans s'inclinent vers le milieu de la voie et qui présentent des surfaces de roulement concaves et en ce que les rails de la voie ferrée présentent, dans la région de contact des 10 galets, des surfaces convexes cependant que pour réaliser le guidage positif, l'un des flasques délimitant la surface de roulement de l chaque galet s'engage sous le rail. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes des galets constituant les roues du train s'inclinent de 1' 15 intérieur vers l'extérieur de sorte que les flasques intérieurs des galets s'engagent sous les rails de la voie. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les rails de la voie sont constitués par des profilés d'acier de forme cylindrique. 20 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les profilés d'acier sont des tubes. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les profilés ou les tubes d'acier constituant la voie sont montés sur des supports décalés excentriquement par 25 rapport à leur plan médian longitudinal gui sont vissés à des éléments de montage fixés aux traverses des voies. 6.-1 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les traverses sont constituées par des fers à U dont les ailes sont orientées vers le haut. 30 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les profilés ou les tubes d'acier constituant la voie sont assemblés sans intervalle ou fente aux extrémités des tronçons de voie. 8«- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 35 caractérisé en ce que les roues du train sont constituées par des galets de guidage de câble ayant des surfaces de contact concaves. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 70 39032 ii 2070707 caractérisé en ce que les galets constituant les roues du train sont faites entièrement en matière plastique ou bien qu'au moins leur surface de contact ou de roulement est en une telle matière. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 5 caractérisé en ce que les paliers des axes des galets présentent des fentes d'entrée s'étendant parallèlement aux rails. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'une des voitures du train fait fonction de motrice à laquelle les autres wagons sont attelés, ces derniers étant 10 pourvus respectivement de freins de sécurité réglés pour opérer en cas de dépassement de 1a. vitesse de marche normale. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la motrice est alourdie par un touret ou un tambour portant un câble de secours et par un réservoir de liquide de freinage et l'in- 15 stallation de mise en pression de celui-ci. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les wagons comportent des bogies reliés à leur infrastructure par des articulations à la Cardan. 14-.- Dispositif selon la revendication l3, caractérisé en ce 20 que le bogie est relié par son pivot vertical à une traverse comportant deux oaliers horizontaux pour deux longerons fixés aux grands côtés opposés du châssis du wagon. 15.- Dispositif selon l'une des revendications 13 et 14 caractérisé en ce que la. traverse est constituée par une plaque montée à 25 rotation sur une plaque correspondante du bogie et dont les côtés parallèles aux grands côtés du véhicule porte les paliers horizontaux . 16.-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que les longerons sont tubulaires. 30 17.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que les freins de sécurité ont la forme de pinces agissant sur les rails et qui sont sollicitées à se fermer par des ressorts en ce régulateur est prévu pour ajuster la pression dans le cylindre de frein qui s'oppose à l'action du res- 35 sort et dont le fluide sous pression provient du réservoir de liquide de fœinage de la motrice. 18.- Dispositif selon la revendication 17 caractérisé en ce que BAD ORIGINAL 70 39032 12 2070707 chaque bogie est équipé d'un ou de plusieurs freins de sécurité. 19.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, pour chemins de fer funiculaires entraînés par un câble guidé par .des galets, caractérisé en ce que le guidage positif du câble de 5 traction est assuré par des galets dont les axes aboutissent à des lames-ressorts montés sur une ferrure de support au moyen de laquelle le galet peut être fixé à l'une des traverses de la voie. 20.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que le câble de traction est guidé positivement au milieu de la voie. 10 21.- Dispositif selon l'une des revendications 19 et 20, carac térisé en ce que les plans des galets assurant le guidage positif sont inclinés vers le milieu de la voie. 22.- Dispositif selon la revendication 19 caractérisé en ce que les plans de deux galets de guidage voisins, disposés l'un derrière 15 l'autre sont inclinés en sens opposés, les flasques supérieurs de ces galets recouvrant le milieu du passage du câble de traction. 23.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce que le brin libre du câble est également guidé par des galets. 20 24.- Dispositif selon la revendication"23 caractérisé-en ce que le guidage "-du- brin libre du câble est assuré par, au moins, deux galets formant une fenêtre de passage pour le câble et qui sont disposés dans un même plan faisant un certain angle avec le plan de la voie. bad original