Brevet FR2236708A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne une station de changement d'é- cartement des roues pour essieux à écartement variable lors du passage sur elle des essieux à écartement variable pouvant circuler sur plusieurs réseaux dont 11 écartement des voies est différent. On connaît de nombreuses formes d'exécution d'essieux à écartement variable comprenant soit des roues fixées sur saxe, tournant avec lui, mais pouvant êtrè déplacées axialement, soit des roues folles, tournant librement par rapport à lui. La position axiale des roues est dans chaque cas déterminée par des éléments mécaniques constituant un organe de verrouillage fixant l'écartement des roues à la valeur désirée. Lorsqu'il est nécessaire de changer d'écartement, lressieu est amené sur une station où s'opère ce changement et dans laquelle sont effectuées les opérations principales suivantes: - déverrouillage de position axiale des roues, - changement d'écartement, - verrouillage des roues dans leur nouvelle position. Ces opérations peuvent être rendues plus ou moins automatiques et exécutées par l'avancement même de ltessieu sur la station qui peut comprendre en outre des éléments auxiliaires permettant d'effectuer le contrôle desdites opérations et la surveillance de leur ton fonctionnement. Dans certains cas, la station comprend des dispositifs complémentaires déchargeant les roues en reportant le poids du véhicule sur d'autres organes que celles-ci. Cette décharge facilite grandement ltopération de changement d'écartement des roues, ainsi que leur reverrouillage dans leur nouvelle position. Mais alors, la station a l'inconvénient d'être plus compliquée et de nécessiter, sur tout le matériel roulant, des organes capables d'en supporter le poids, ce qui n'est pas aussi facile à réaliser qu'il semble à première vue, notamment du fait des variations du diamètre extérieur des roues, variations consécutives à l'usure, à des déformations, à d'éventuelles opérations de réusinage de la bande de roulement. Dans d'autres cas, l'opération de changement d'écartement peut se faire, l'essieu restant en charge. Elle est alors plus dé licate, car en plus des efforts nécessaires au seul déplacement des roues, il faut vaincre des frottements fortement augmentés du fait du poids. De plus, 11 opération de reverrouillage des roues dans leur nouvelle position axiale est plus délicate, puisqu'elle ne peut se terminer que lorsque l'écartement des roues a une valeur bien précise correspondant à la valeur fixée par le dispositif de verrouillage.Or, lors du changement, l'écartement des roues est donné par des rails de guidage agissant sur elles, ce qui provoque des écarts importants à cause des différences de forme des roues. I1 en résulte une possibilité de dispersion importante des positions relatives des différentes pièces constituant l'organe de verrouillage, dispersion telle que l'engagement final du verrou peut être difficile. Cependant, malgré les précautions à prendre, l'ensemble de cette installation, station et essieux à écartement variable compris, demeure plus économique que la précédente. Le but de l'invention est de combiner les avantages des deux systèmes, à savoir la facilité et la sûreté de manoeuvre correspondant au cas des roues non chargées, et la simplicité inhérente aux installations ne nécessitant pas le déchargement des roues. La station selon l'invention, comprenant. au moins deux rails porteurs, est caractérisée en ce qu'au moins un tronçon d'au moins un rail porteur comprend un organe d'articulation, de glissement, de roulement, disposé entre lui et l'infrastructure conférant au rail un degré de liberté tel que sa table de roulement peut subir de petits déplacements latéraux même lorsque la charge de 11 essieu repose sur ledit tronçon de rail. Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de la station selon l'invention. Dans ce dessin, les organes qui se correspondent d'une figure à l'autre portent les mêmes chiffres de référence. Ces chiffres peuvent être affectés d'un indice a) ou b), suivant qu'ilsdési- gnent un organe pouvant exister symétriquement à gauche et à droite de la station, par rapport à l'axe longitudinal de la voie. La fiv. 1 représente une vue schématique en plan de la station de changement d'écartement. Les fig. 2a à 2f représentent six formes d'exécution du rail porteur mobile. La fig. 3 représente un générateur d'effort axial équipé d'un ressort tendant à réduire l'écartement des roues. La fig. 4 représente un générateur d'effort axial développé par le poids proprè du véhicule tendant à augmenter l'écartement des roues. ta fig. 5 représente une vue en plan du générateur d'efforts selon la fig.. La station comprend les pièces principales suivantes: 1 a b rail porteur mobile 2 a b rail porteur fixe 3 a b rail de guidage de l'essieu 4 a b rail de commande de la manoeuvre de verrouillage 5 a b contre-rail de guidage des roues 6 infrastructure 7 a b table de roulement du rail porteur mobile 8 a b table de roulement du rail porteur fixe 9 a b plan vertical d'appui des roues sur la table de roulement 10 a b surface de glissement 11 a b pièce intermédiaire fixe de glissement 12 a b pièce intermédiaire mobile de glissement 13 a b surface de roulement à galets 14 a b galets de roulement 15 a b pièce fixe de roulement à galets 16 a b pièce mobile de roulement à galets 17 a b axe d'oscillation 18 a b pièce fixe portant l'axe d'oscillation 19 a b pièce mobile portant l'axe d'oscillation 20 a b plan vertical de l'axe d'oscillation 21 a b surface fixe de roulement 22 a b surface mobile de roulement 23 a b plan vertical d'appui 24 a b ruban d'attache extérieur 25 a b ruban d'attache intérieur 26 a b élément de fixation du ruban 27 a b Générateur d'efforts (28 à 32) 28 a b galet d'appui 29 a b bras vertical de levier double 30 a b axe d'oscillation du bras vertical de levier double 51 a b ressort 32 a-b bras horizontal de levier double )3 a b détecteur de variation d'écartement du rail porteur mobile 34 a b dispositif de mesure de la position du rail porteur mobile description ci-dessous se réfère uniquement à un seul côté de la voie sachant bien que l'installation est symétrique, les mêmes éléments se retrouvant de l'autre côté.Cependant, la symétrie n' a pas un caractère obligatoire; il serait en effet possible de concentrer la plupart des opérations d'un seul côté de la voie. Cette figure ne représente qu'une petite partie de la station dé changement, soit celle où se font, après le changement d'écartement des roues proprement dit, les opérations de verrouillage de la position axiale des roues et éventuellement de contrôle de l'effet du verrouillage, opérations à effectuer avant que l'essieu ne quitte la station pour aller sur le réseau ferroviaire. Dans le cas de cette figure, le véhicule sort de la station pour aller vers le réseau en avançant de gauche à droite. Par ailleurs, elle concerne le cas des véhicules quittant un réseau pour circuler sur un autre dont l'écartement est plus petit. I1 est évident que l'invention peut également être appliquée au cas inverse. La station selon la fig. 1 comprend les pièces principales suivantes: trois tronçons de rail porteur fixes 2 et, intercalés entre eux, deux tronçons de rail porteur mobiles 1. La station comprend en outre un rail de guidage 7 qui, en prenant appui contre l'essieu ou contre un élément solidaire de la caisse du véhicule, ou du châssis du boggie, a pour effet de positionner l'essieu de telle façon que celui-ci reste au milieu des voies même si les roues sont déverrouillées, et déplaçables axialement. L'installation comprend en outre un rail 4 de commande de la manoeuvre de verrouillage provoquant d'abord, en un endroit non représenté au dessin, le déverrouillage puis, entre les positions D et E, le verrouillage de la position axial des roues. Lorsque l'essieu est en A et avance de gauche à droite de la fig.l le changement d'écartement des roues n'est pas encore terminé. Dans cette position, le verrou est déverrouillé, l'essieu est gui dé par le rail de guidage 3, les roues sont positionnées par le rail porteur fixe 2. L'installation peut comprendre un contre-rail 5 de guidage des roues, contre-rail de même nature que celui que l'on trouve habituellement aux croisements et aux aiguilles des réseaux ferroviaires conventionnels. Lorsque l'essieu arrive en B, la nouvelle valeur d'écartement est obtenue, le verrou est toujours dégagé. En C, l'essieu quitte le rail porteur fixe 2 pour passer sur un rail porteur mobile 1. La mobilité conférée au rail 1 est une mobilité permettant à sa table de roulement de subir, moyennant des efforts faibles, un léger déplacement latéral. En D, le rail 4 de commande de manoeuvre de verrouillage commence à intervenir et provoque ladite manoeuvre qui s'exécute lorsque l'essieu passe de la position D à E. Pendant cette opération, l'essieu reste guidé par le rail 3. Les roues, bien que porteuses de la charge, reposent sur un rail mobile lui permettant de subir sans gros efforts des déplacements latéraux. Ce degré de liberté facilite considérablement l'introduction du verrou et sa mise en place correcte, puisque ce dernier pourra, si nécessaire, provoquer un petit déplacement axial d'une roue sans pour autant la faire glisser sur le rail, manoeuvre difficile lorsque la roue est en charge. Dans de nombreux essieux, les verrous sont constitués par une ou plusieurs dents plus ou-moins coniques devant pénétrer dans un logement de forme correspondante. Les formes d'exécution du verrou peuvent être très différentes les unes des autres. En effet, le verrou peut être constitué par une clavette glissant dans une rainure, une bague entrant dans une gorge, ou encore de nombreuses autres façons. En F, l'essieu quitte le rail mobile et passe sur un tronçon de rail auxiliaire fixe 2. En G, l'essieu quitte ce dernier tron çon de rail fixe et passe sur un nouveau tronçon mobile, où il continue, sans que cela soit obligatoire, à être guidé par le rail 3. Le rail 4 de commande de la manoeuvre-de verrouillage est sans effet, les roues sont verrouillées. Lorsque l'essieu arrive en H, un dispositif 27 exerce un effort axial tendant à écarter les roues l'une de l'autre. Cet effort peut être considérable, aussi grand que désiré. Cette opération constitue un contrôle, une sur veillance de l'engagement du verrou. En effet, si le verrou est engagé comme il se doit dans chaque roue, aucun jeu axial appréciable ne doit exister entre les deux roues.C'est pourquoi la génération de l'effort développé par le générateur 27 exerçant une poussée tendant à écarter les roues l'une de 11 autre permet, puisque ces roues roulent sur au moins un rail porteur mobile, de déceler une variation d'écartement, donc un défaut éventuel de verrouillage et d'interdire, par des moyens non représentés, la circulation de l'essieu sur le réseau. En effet, si les verrous sont mal engagés, le rail subira un déplacement concomitant, indiquant une faute de verrouillage. Cette opération de contrôle étant terminée, l'essieu quitte en J la station, en roulant en K sur le rail porteur fixe 2 correspondant au réseau. Les fiv. 2a à 2f représentent six formes d'exécution d'un rail porteur mobile. La construction selon la fig. 2a comporte des pièces facilitant le glissement, intercalées entre le rail et l'infrastructure de la station; ce sont des pièces planes.dont la surface est suffisamment grande pour réduire, à des valeurs tolérables, les pressions et les frottements. Ces derniers peuvent en outre être fortement abaissés par une lubrification judicieuse de la surface de glissement 10. Une injection d'huile ou de graisse entre les pièces 11 et 12 peut suffire. Dans le cas de la fig. 2b, un même principe de translation est utilisé.L'installation comprend quelques roulements cylindriques 14, disposés entre une surface fixe 15 portée par l'infràstructure 6 de la voie, et une contre-pièce 16 attachée au rail mobile. Là également, cette disposition permet de donner au rail le degré de liberté latérale désiré, La fig. 2c représente une installation où le rail oscille autour d'un axe 17 porté par une pièce 18 solidaire de l'infrastructure 6. Le rail comprend les pièces nécessaires 19 le reliant à l'axe d'oscillation 17. Les solutions selon les fig. 2d, 2e et 2f utilisent un autre principe pour obtenir le même effet; la translation ou l'oscilla- tion est remplacée par un mouvement de roulement. Dans ce but, une surface mobile de roulement 22 est fixée au rail. Cette surface roule sur une contre-pièce 21 fixe, portée par l'infrastruc ture. Les formes des pièces 21 et 22 sont choisies judicieusement pour faciliter le roulement qui peut se faire par l'intermédiaire de différentes surfaces en contact. Par exemple, un cylindre roule sur un plain, fig. 2d et 2f, ou l'inverse, fig. 2e.La surface de roulement peut être à simple courbure, fig. 2d et 2f, ou à plusieurs courbures, fig. 2e. D'autres formes d'exécution que celles représentées aux figures sont pensables; on pourrait, par exemple, envisager deux parties de cylindres ou même de cônes roulant l'une contre l'autre ou l'une dans l'autre. Dans le cas de la fig.2c, l'axe d'oscillation 17 se trouve dans un plan vertical 20 décalé d'une valeur /N par rapport au plan vertical 9 d'action des roues du véhicule sur la table de roulement 7 du rail. De même, dans le cas de la fig.2d, le centre du cercle déterminant la surface extérieure du cylindre de roulement 22 est, dans un plan vertical 23, décalé par rapport au plan vertical 9 d'appui sur la table de roulement. Dans ces deux cas, le décalage provoque une poussée axiale proportionnelle au décalage et au poids porté, tendant à déplacer la table de roulement de gauche à droite. Cette tendance a pour effet de créer un effort axial agissant sur les roues et tendant à les pousser dans lemme sens.Une telle disposition peut être utilisée soit dans une installation de contrôle du bon verrouillage, le dispositif générant un effort axial proportionnel à la poussée transmise par l'essieu, soit pour pousser les roues en fin de course contre des butées mécaniques intérieures correspondant à la plus petite valeur de l'écartement. Ce dernier cas pourrait être l'effet du rail mobile 1 agissant entre les positions C et F de la fiv. 1, mais avant l'introduction du verrou, ce qui permettrait de positionner axialement les roues par rapport à des butées mécaniques intérieures de l'essieu, positionnement qui serait plus précis que celui résultant d'une action sur les roues elles-mêmes. La forme d'exécution selon la fig.2f correspond dans une certaine mesure à celle de la fig. 2d, le centre du cylindre de roulement étant cependant situé dans le plan vertical d'appui des roues. Cette installation comprend des rubans qui sont attachés en 26 au rail porteur mobile et à l'infrastructure. Dans ce cas, le roulement se fait par l'intermédiaire de rubans souples. I1 en résulte, vu l'importance du rayon du cylindre de roulement 22 et de la souplesse du ruban qui peut être métallique et très mince, que les efforts à développer pour effectuer un déplacement de la table de roulement du rail sont faibles. La disposition des rubans est telle qu'elle permet au rail mobile de rouler sans glisser sur l'infrastructure 6. Les fiv.3 et 5 représentent deux vues -différentes d'un générateur d'efforts 27 utilisé pour le contrôle du verrouillage de la position axiale' des, roues. Le fonctionnement de l'installation est le suivant: Lorsque l'essieu arrive sur le tronçon de rail correspondant, le galet 28 est en contact avec les roues de l'es- sieu. Comme leur position axiale devrait être verrouillé, elles ne devraient pas subir de déplacement axial, même en présence d'un effort-important. 'De par sa forme, le galet 28 qui est sensiblement bi-conique, a tendance à provoquer le pivotement du levier 29 oscillant autour de son axe 30 dans le sens des aiguilles d'u'- ne montre.Le ressort 31 s'oppose à ce mouvement et développe un effort appliquant le galet 28 contre la roue, créant sur celle-ci une poussée axiale horizontale. Cet effort peut être aussi important que désiré; il suffit de donner les dimensions judicieuses au galet, au levier double 29, 32 et au ressort 31. Dans le cas normal, le verrou occupe la position prévue, la roue ne peut se déplacer axialement, le rail porteur mobile correspondant reste dans la même position que précédemment. Si le verrou est mal engagé, la roue n'est pas tenue ou seulement mal tenue, elle sera soumise à un déplacement axial entraînant le rail porteur mobile. L'installation comprend en outre un dispositif complémentaire 33 ou 34 permettant l'un de déceler tout mouvement du rail porteur mobile dépassant la tolérance admise, l'autre, 34, de mesurer'la position latérale occupée par le rail. L'ensemble de tous ces organes constitue un dispositif de contrôle, automatique ou non, de l'étant de verrouillage. La forme d'exécution selon la fig.4 permet d'atteindre le mme but. Dans ce cas, le rail porteur mobile est monté sur un système de leviers comportant un galet 28 qui agit comme précédemment et retransmet au rail une poussée axiale. I1 est évident que chacune des diverses formes d'exécution du rail porteur mobile selon la fig. 2 peut être équipée d'éléments complémentaires, non représentés, limitant le degré de liberté à ce qui est strictement nécessaire. De même, l'extrémité de ces rails peut être taillée latéralement de telle façon que même en cas de déplacement latéral d'un tronçon de rail, celui-ci se mette quand même dans une position convenable permettant le passage de l'essieu. Les rails mobiles pourraient en outre comprendre des dispositifs élastiques ou mécaniques ayant pour effet de tendre à les replacer, lorsqu'ils ne sont pas chargés par un essieu, dans leur position médiane. Dans le cas de la fig. 2c, il a été admis que l'axe d'oscillation 17 du rail mobile, comme l'axe de roulement des rails selon les fig. 2d, 2e, 2f, était parallèle à l'axe longitudinal de la voie. I1 est évident que ce parallélisme n'est pas indispensable et que l'-on pourrait les disposer de telle façon que l'effet recherché soit variable suivant la position de 1' essieu le long du rail. Le décalage a serait alors variable. Par ailleurs, à la fig. 1, il a été admis que les rails divergeant en A sont des rails porteurs fixes. ta variation d'écartement des roues se faisant par un mouvement de roulement superposé à un mouvement de glissement axial, les efforts nécessaires pour vaincre les frottements se produisant entre les roues et les rails sont développés, par exemple, par les contre-rails de guidage 5. Il est évident qu'il est possible de réaliser ces rails divergents par une succession de rails porteurs mobiles judicieusement disposés pour obtenir le même effet. Cette construction réduit les efforts en jeu et augmente sensiblement la longévité de la station. Le terme de "véhicule" utilisé couvre aussi bien les wagons marchandises que les voitures voyageurs roulant par l'intermédiaire de boggies ou d'essieux simples. Aux fig. 2a à 2f, le plan de symétrie du rail est confondu avec le plan 9 d'appui des roues sur la table de roulement. Cette disposition n'est toutefois pas obligatoire. La fig. 1 a trait aux opérations se déroulant en fin de manoeuvre de réduction d'écartement. Il est évident que des opérations similaires se déroulent lors d'une manoeuvre d'augmentation d'écartement. Dans ce cas cpendant, le générateur d'effort 27, au lieu de tendre à augmenter l'écartement, doit être monté inversé, de façon à tendre à le réduire. La station selon la fig. 1, prévue pour être parcourue de gauche à droite lors d'une réduction d'écartement, peut aussi être parcourue de droite à gauche lors d'une opération d'augmentation de l'écartement. Les opérations se produisant entre les positions J, H, G, F sont alors pratiquement inutiles. Le déverrouillage se fait en passant de E à D, puis l'opération de changement d'écartement commence en B, est partielle en A, et se poursuit. Les différentes opérations à effectuer lors d'une manoeuvre de changement d'écartement ont été- représentées et décrites comme si elles étaient consécutives et séparées les unes des autres. Cette dernière condition n'est pas impérative; un certain chevauchement des opérations est imaginable. Par exemple, il est possible de commencer la manoeuvre d'engagement du verrou avant que celle de changement d'écartement soit terminée. A la fig. 1, le rail de guidage de l'essieu a été représenté rectiligne tout le long de la station. Dans certains cas, suivant les tolérances, il pourrait être nécessaire de prévoir un jeu variable entre lui et l'essieu. Le ressort 31 représenté à la fiv.3 est hélicoidal et métallique. I1 est clair que ce ressort peut être différent, par exemple à lames, ou encore constitué par un bloc de caoutchouc plus ou moins déformé, le but de l'organe étant de créer un effort fonction d'une déformation. Les organes détecteurs 33 ou 34 de la position du rail peuvent être montés sur chaque rail et en déceler le mouvement. Le détecteur 33 peut être constitué parun simple contact électrique fermant, par exemple, un circuit d'alarme. Le dispositif 34 peut être un potentiomètre transmettant la position du rail sous la forme d'un signal électrique. Par ailleurs, au lieu de mesurer la position de chaque rail gauche et droite par les dispositifs 55a et 33b, ou 34a et 54b, il est possible d'envisager pour les deux rails un seul détecteur sensible à leur variation d'écartement. Revendications 1. Station de changement d'écartement des roues pour essieux à écartement variable, lors du passage sur elle de tels essieux, comprenant au moins dieux rails porteurs, caractérisée en ce qu'au moins un tronçon d'au moins un rail porteur comprend un organe d'articulation, de glissement, de roulement, disposé entre lui et l'infrastructure conférant au tronçon de rail un degré de liberté tel que sa table de roulement peut subir des déplacements latéraux limités, même lorsque la charge de l'essieu repose sur lui. 2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'a xe d'oscillation, respectivement de roulement dudit tronçon de rail, est décalé par rapport à la verticale partant de la table de roulement du rail, décalage provoquant un moment de rotation tendant à faire osciller le tronçon de rail. 3. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que le roulement du tronçon de rail porteur sur la station fixe se fait sur une surface auxiliaire qui est une portion du cylindre, et en ce qu'au moins un ruban est attaché, d'une part, au rail porteur mobile et, d'autre part, à l'infrastructure, le ruban permettant le mouvement-de roulement en s'opposant au glissement du tronçon de rail par rapport à l'infrastructure. 4. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un tronçon de voie comportant un rail mobile comprend au moins un dispositif générateur d'effort exerçant sur une roue une poussée axiale tendant à modifier l'écartement des roues de l'essieu, ledit tronçon de voie comprenant un dispositif permettant de déceler la variation éventuelle d'écartement des roues, concomitante à l'effet du dispositif générateur d'effort. 5. Station selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que la station comporte des éléments permettant de mesurer simultanément la poussée exercée par le générateur d'effort et la variation concomitante d'écartement.