Brevet FR2107837A1 — publié le 19720512

71.33771 1 2107837 L'invention, concernant la pesée, est plus particulièrement relative à un appareil servant à peser statiquement ou dynamiquement des véhicules sur rails tels que des wagons de chemin de fer, des trucks de diverse sorte, des automotrices, 5 des élévateurs, des ponts roulants, des wagons-trémies, etc. et il comprend un châssis, une partie porteuse de véhicule et des dispositifs sensibles à la charge prévus entre le châssis et la partie porteuse du véhicule. On sait que l'on peut peser des véhicules sur rails 10 au moyen de bascules à plateforme disposées dans des fosses de pesage sur le parcours du véhicule. Un exemple d'une telle bascule pour wagons de chemin de fer est indiqué, par exemple, dans un prospectus intitulé "Toledo Steel Master Levers", édité aux Etats-Unis par Toledo Scale Corporation, Toledo, Ohio 43612. 15 Sur la surface supérieure des plateformes est disposé un rail d'une certaine espèce, par exemple une poutre en U pour une roue caoutchoutée ou un rail de chemin de fer pour des roues de wagon de chemin de fer, sa surface supérieure étant dans le même plan que les rails à l'extérieur de la bascule, mais ce 20 rail est séparé des rails fixes par un joint ouvert à chaque extrémité, de sorte que le segment de rail porté par la bascule est libre de se mouvoir verticalement. La charge est détectée par exemple au moyen d'un système mécanique de pesage ou de pesons. 25 Pour le pesage de wagons de chemin de fer en particu lier, on connaît un grand nombre d'autres solutions, mais elles sont toutes basées sur ce principe qu'un segment de voie ferrée contient une certaine espèce de bascule fixe qui détecte la charge par l'intermédiaire de la surface supérieure du rail ou 30 par l'intermédiaire d'un autre rail qui remplace le rail normal. On trouve des exemples de ces systèmes connus dans les brevets britanniques n° 820 969, 797 161 et 832 389 et d'autres formes sont indiquées dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 085 642, le brevet allemand n° 1 079 338, les brevets 35 français n° 1 292 587 et 974 974 et le brevet suédois n° 217 810. Tous ces appareils connus nécessitent des fondations de bascule importantes et coûteuses. Quand une grande exactitude de pesage est nécessaire, les fondations doivent être très profondes et étendues et nor 71 33771 2 2107837 malement les appareils de pesage sont munis de tirants, guides ou agencements similaires qui dévient la force. Ces appareils doivent avoir les dimensions voulues pour supporter même des efforts horizontaux extrêmes qui, probablement, n'apparaissent 5 que dans de rares cas.- Cela signifie que dans ces appareils la dérivation de la force est relativement importante, étant donné les efforts de flexion ou le frottement. La dérivation de force provenant de la flexion de membranes ou de tirants par exemple n'est pas constante, mais varie 10 à cause des fluctuations du déplacement élastique entre les surfaces porteuses des pesons ou à cause des variations de la déviation de la surface porteuse de charge, pour une même charge, mais avec différentes positions de celle-ci sur la surface porteuse. Il en résulte des variations de l'effet de dérivation de 15 la force et par conséquent, des erreurs du système de pesage. D'autres appareils servant à peser des véhicules sur rails et décrits par exemple par le brevet suédois n° 217 810 ou le brevet britannique n° 797 161 contiennent aussi des rails d'entrée de dérivation de force, qui présentent un effet de 20 dérivation de force relativement grand qui se modifie aussi par l'usure de ces rails. En outre, dans un train en mouvement, il y a en particulier deux phénomènes qui posent des problèmes considérables dans le pesage. Etant donné que le rail et son support fléchis-25 sent sous la charge de la roue, le train se meut normalement à un niveau plus bas que le niveau nominal défini par le rail non chargé et en même temps, il se produit des oscillations dans le plan vertical par suite de la déformation du rail entre les traverses. Quand le train passe sur un appareil de pesage 30 ayant une structure de fondation étendue, les propriétés élastiques du support de rail sont modifiées par le raidissement soudain du support et le train "se soulève", parce que la flexion, du support est notablement réduite et que la déformation entre les traverses est entièrement éliminée. Il en résulte des varia-35 tions incontrôlées des forces verticales si l'on désire peser un train en mouvement. On peut réduire cet inconvénient si l'on prolonge la fondation de la bascule dans les deux sens le long de la voie et si l'on rend la fondation de moins en moins rigide vers ses 71 33771 3 2107837 extrémités de façon que la transition entre le rail reposant sur les traverses et le rail reposant sur les fondations soit aussi douce que possible. Ce qui précède illustre clairement le fait que le 5 coût des fondations devient considérable si l'on veut qu'une bonne exactitude soit garantie. le but principal de l'invention est d'éliminer entièrement les fondations de pesage étendues et coûteuses nécessitées par les systèmes de pesage connus, afin d'obtenir une exac-10 titude acceptable de pesage et aussi d'éliminer les inconvénients considérables que causent ces fondations pendant l'opération de pesage elle-même. En outre, avec l'appareil selon l'invention, il doit être possible de peser, soit des véhicules immobiles, soit des véhicules ai mouvement, avec une exactitude au moins 15 égale à celle que l'on obtient avec des systèmes fixes connus. On atteht ce but, selon l'invention, grâce à un appareil dont la principale particularité est que la partie porteuse de véhicule comprend deux poutres disposées longitudinalement dans la direction des rails et reliées entre elles par une ou 20 plusieurs liaisons, de faible résistance à la torsion, disposées transversalement aux rails, de sorte que la partie porteuse de véhicule peut s'adapter à des variations de position et/ou de hauteur du châssis et qu'au moins un des dispositifs sensibles à la charge est placé dans chaque poutre et comprend des 25 transducteurs sensibles au cisaillement, du type poutre sollicitée à la flexion, dont l'axe central est pratiquement parallèle au plan de base et dont une portion terminale est reliée à la partie porteuse de véhicule, tandis que l'autre portion terminale est reliée au châssis qui comprend des supports sur les 30 rails ou sur leur fondation. En conséquence, un appareil selon l'invention devient dans sa totalité une partie intégrante de la voie ferrée et devient entièrement indépendant d'une fondation séparée ayant d'autres propriétés élastiques que le reste de la voie, l'appa-35 reil est disposé de telle sorte qu'il suit les mouvements des rails et en conséquence, on obtient à partir des dispositifs sensibles à la charge, une force bien définie, indépendamment de la flexion des rails et du support de rails. En outre, les différences de niveau entre la partie porteuse de véhicule "de 71 33771 4 2107837 l'appareil de pesage et la partie restante du rail sont entièrement évitées parce que ces parties ont des points de liaison communs et le même support. Il est même possible d'admettre que des rails opposés aient des propriétés élastiques différen- 5 tes aux points où l'appareil est supporté, de sorte que l'un des rails prend une pente différente de l'autre, sans aucune répercussion sur le résultat de la mesure. . L'invention utilise des dispositifs sensibles à la charge qui peuvent supporter des forces latérales, de sorte qu'on 10 n'a pas besoin de tirants pour le guidage entre la partie porteuse de véhicule et le châssis. Il s'ensuit que l'exactitude du système est entièrement définie par l'exactitude des composants utilisés et qu'aucune erreur n'est introduite pendant l'installation. Ainsi, il devient possible d'étalonner l'appa- 15 reil de pesage à l'usine et on peut l'installer sur les lieux sans nouveaux essais ni étalonnages, ce qui réduit considérablement le coût des installations et de la mise en service et permet d'effectuer l'installation en se servant d'un personnel moins qualifié et en un temps beaucoup plus court qu'auparavant. 20 On décrira plus en détail des modes d'exécution de l'invention, choisis comme exemples, à propos des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1a montre un appareil selon l'invention en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1b; 25 - la figure 1b est un plan de l'appareil selon la figure 1a; - la figure 2a est une coupe longitudinale suivant la ligne A-A de la figure 2b,. montrant 'une autre forme d'appareil selon l'invention; 30 - la figure 2b est un plan de l'appareil selon la figure 2a; - les figures 3a à 3c montrent respectivement la coupe, le plan et un détail en coupe suivant la ligne A-A de la figure 3a, d'un appareil selon un autre mode d'exécution de l'invention; 35 - les figures 4a et 4b montrent le plan et un détail en coupe suivant la ligne A-A de la figure 4a d'un autre mode d'exécution d'appareil selon l'invention; - la figure 5 montre un mode d'exécution comprenant des rails de transition; 71 33771 5 2107837 - la figure 6a est une coupe longitudinale suivant la ligne A-A de la figure 6c montrant encore'un autre mode d'exécution de l'invention; - la figure 6b est une coupe d'un détail de la figure 5 6a, transversalement à la coupe longitudinale de la figure 6a; - la figure 6c est un plan du mode d'exécution de la figure 6a. les figures 1a et 1b montrent un appareil de pesage selon l'invention dans lequel la partie porteuse de véhicule 10 est formée de deux poutres 1 reliées avec possibilité de rotation relative par une liaison transversale 2 et supportées par des pesons 3 placés dans des évidements 4 de l'âme des rails ordinaires 8. les portions de la partie porteuse de véhicule qui sont destinées à être en contact avec la roue 5 du véhicule 15 présentent la même section que la surface normale de roulement du rail» les dispositifs sensibles à la charge 3 sont placés à peu près perpendiculairement à la longueur du rail et sont formés dans le cas présent par des pesons du type sensible aux efforts de cisaillement et de forme pratiquement cylindnque. 20 Une partie du peson est montée dans le châssis 1 tandis que l'autre partie passe à travers l'ouverture 4 de l'âme du rail et repose contre la partie supérieure du patin 6 du rail. Afin que le rail puisse se mouvoir en direction longitudinale par exemple sous l'effet des variations de température, l'une des 25 ouvertures de chaque rail présente une forme ovale, de sorte que les mouvements du rail n'influencent pas les pesons en direction longitudinale. Afin de limiter le mouvement de l'appareil de pesage en direction transversale, il est possible de disposer des épaulement de butée 7 à 1!extérieur de la partie 30 supérieure du patin du rail. Ces épaulements constituent des surfaces de butée pour les pesons 3 et limitent ainsi les mouvements transversaux de l'appareil de pesage. Selon l'invention, la partie porteuse de véhicule comprend deux poutres 1 pourvues d'une liaison de faible résistance à la torsion, ce qui signi-35 fie qu'un rail peut avoir des caractéristiques de flexion différentes du rail opposé aux points où l'appareil de pesage est supporté, de sorte qu'il peut se produire des inclinaisons différentes des rails sans aucune répercussion nuisible sur le résultat de la pesée. 71 33771 6 2107837 L'appareil représenté par les figures 2a et 2b diffère principalement de celui de la figure 1 par le fait que les poutres de la partie porteuse de -véhicule sont reliées au moyen d'une plateforme peu rigide à la torsion et que là fondation 5 de rail 10 fait aussi partie du châssis de l'appareil de pesage. Les dispositifs sensibles à la charge 3 sont supportés par le châssis 11 de l'appareil de pesage qui, dans le mode d'exécution représenté, est disposé entre les rails et relié à la fondation de rail, par exemple par des boulons. Les parties transversa-10 les de châssis peuvent être formées par la fondation normale de rail ou bien par la pièce qui constitue le châssis 11 sur lequel sont disposés les dispositifs sensibles à la charge 3. Bien entendu,' il est même possible de disposer ces dernières parties à l'extérieur des rails comme l'indique la variante 15 en trait mixte de la figure 2b. Comme le montrent les figures 3a à 3c, le châssis peut être formé d'une seule des deux extrémités opposées de rail 8 sur lesquelles le dispositif sensible à la charge 3 est disposé. Ce dispositif est de préférence formé d'un peson sen-20 sible aux efforts de cisaillement, du type poutre sollicitée à la flexion, qui est pourvu dans son extrémité libre d'une portion de rail porteuse de véhicule 1. L'avantage de ce type de peson est notamment qu'il est pratiquement indépendant de l'endroit où la force est appliquée, donc dans le cas présent 25 de la position de la roue. Afin de protéger les pesons contre les couples de torsion causés par exemple par des forces latérales horizontales perpendiculaires aux rails, les tronçons de rail récepteurs de charge, dans les deux rails, sont reliés par une liaison transversale 1 2. 30 Dans l'appareil selon les figures 4a et 4b, le châssis comprend seulement les deux extrémités opposées de rail 8, mais celles-ci sont renforcées et ont une forme telle qu'elles peuvent porter les dispositifs sensibles à la charge 3 qui, dans le cas présent, sont disposés parallèlement à la voie et sont 35 formés de pesons du type sensible aux efforts de cisaillement, comme sur la figure 1. La figure 4b montre que les pesons sont écartés de la zone neutre y-y des rails, de sorte que certaines conditions sont exigées quant à la résistance des poutres aux efforts; de flexion (voir figures 4a et 4b). Il en est de même 71 33771 7 2107837 évidemment pour les deux tronçons de rail 8 qui sont munis d'une liaison transversale 9, établie de manière à résister aux moments de torsion. Ces figures montrent aussi que l'appareil peut être conçu de façon telle que l'on puisse facilement retirer 5 de la voie, en cas de défaut de fonctionnement et pour y remédier, la partie porteuse de véhicule et les pesons, simplement en les soulevant vers le haut des évidements en U des extrémités de rail 8. la figure 5 montre un appareil dans lequel la partie 10 porteuse, de véhicule 1 et le châssis 8 sont reliés à des rails de transition 13 qui sont munis à leurs extrémités de joints élastiques sans frottement 14 entre lesquels sont disposées des portions résistant à la flexion. Dans le cas présent, les joints sans frottement sont réalisés par des encoches locales 15 des rails de transition. Grâce à cette disposition, on évite d'avoir des solutions de continuité dans la voie ferrée et la roue 4 a un mouvement plus doux en passant sur l'appareil de pesage. A cause des joints élastiques sans frottement, les rails de transition ne subissent qu'un effort insignifiant et la par-20 tie réceptrice de charge peut pratiquement se mouvoir librement en direction verticale pendant la charge et la décharge des pesons. . les figures 6a à 6c montrent un mode d'exécution dans lequel les rails normaux ne sont pas interrompus au poste de 25 pesage et la partie porteuse de véhicule 1, 2 est disposée entre les rails, la charge est transmise par les boudins de la roue du véhicule à un rail exposé à l'usure et amovible inclus dans la partie porteuse de véhicule de l'appareil de pesage et est transmise ensuite par les pesons 3, qui sont des transducteurs 30 sensibles au cisaillement du type poutre sollicitée à la flexion et qui sont supportés par le châssis 11 reposant sur la fondation de rail 10. le rail amovible est muni de portions terminales obliques 15 et d'une portion centrale plus haute 16, de sorte qu'une roue passant sur la bascule monte sur le rail amo-35 vible par son boudin et que lorsqu'elle se trouve sur la portion centrale elle est entièrement dégagée du rail et supportée par la partie porteuse de véhicule. Cette dernière comprend deux poutres 1 qui sont reliées entre elles par une liaison rigide, mais de faible résistance à la torsion, sous la forme 71 33771 8 2107837 d'une poutre en I 2. Toutes les figures montrent des formes "bilatérales, mais bien entendu, il est possible de faire la mesure sur un seul railo II est vrai qu'ainsi l'exactitude de la mesure est réduite parce qu'on ne connaît pas exactement la distribution de la charge dans la direction transversale des wagons. 71 33771 9 2107837 REVEUDIOATIOMS 1. Appareil servant à peser des véhicules sur rails et comprenant un châssis, une partie porteuse de véhicule et des dispositifs sensibles à la charge, la partie porteuse de 5 véhicule étant portée par le châssis grâce aux dispositifs sensibles à la charge de sorte que la charge d'au moins une roue du véhicule est transférée des rails à la partie porteuse de véhicule, caractérisé en ce que la partie porteuse de véhicule comprend deux poutres disposées longitudinalement dans la di- 10 rection des rails et reliées entre elles par une ou plusieurs liaisons à faible résistance à la torsion disposées transversalement aux rails, de sorte que la partie porteuse de véhicule peut s'adapter à des variations de position et/ou de hauteur du châssis, au moins un des dispositifs sensibles à la charge 15 étant placé dans chaque poutre et comprenant des transducteurs sensibles au cisaillement, du type poutre sollicitée à la flexion, dont l'axe central est pratiquement parallèle au plan de base et dont une portion terminale est reliée à la partie porteuse de véhicule, tandis que l'autre portion terminale est 20 reliée au châssis qui comprend des supports sur les rails ou sur leur fondation. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal des transducteurs est pratiquement parallèle aux rails. 25 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal des transducteurs est pratiquement transversal aux rails. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une liaison absor- 30 bant les moments est disposée entre les rails et transversalement à ceux-ci. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie porteuse de véhicule est reliée au châssis par des rails de transition compre- 35 nant à leurs extrémités des joints élastiques sans frottement. 6. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports sont reliés entre eux par paires ou con j.oint ement.