Brevet FR2394844A1 — publié le 19790112

La présente invention concerne le pilotage automatique des machines de réfection des voies ferrées, l'art connu étant constitué par le brevet français NO 1.540.376 déposé le 20 Avril 1967 auquel correspondent les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 3.494.299, Russe NO 352.473 et Anglais NO 1.225.827. Ces machines de réfection des voies ferrées comportent essentiellement un bâti ou poutre porté à ses extrémités par deux boggies, ce bâti portant des dispositifs de soulèvement de la voie entre les deux boggies, une drague transversale qui passe sous la partie soulevée de la voie pour retirer la couche a rénover de vieux ballast et L'raser la plate-forme à la cote et au dé vers voulus, un dispositif de criblage qui trie le ballast retiré pour en éliminer les fins, les gros et la terre et renvoyer les bons cailloux, éventuellement avec addition de ballast neuf, sur la plate-forme et un dispositif de régalage passant également sous la partie soulevée de la voie qui répartit et tasse le ballast pour donner a la voie le niveau et le dévers recherchés. Dans ces machines, la précision du travail dépend de la précision des réglages en hauteur et en dévers, c'est-a-dire en pente transversale, de la drague et du dispositif régaleur. I1 est simple de régler la hauteur et la pente transversale de ces outils par rapport au bâti ou poutre qui les porte. Ceci est en général obtenu en interposant entre le bâti et chaque outil deux éléments supports de longueur réglable, notamment des vérins disposés latéralement, ces vérins permettant de relever ou abaisser l'outil et de modifier sa pente transversale en agissant de façon différenciée sur les deux vérins. Ce réglage peut être effectué automatiquement en fonction d'un programme préétabli et il peut être également contrôlé en fonction du résultat obtenu mesuré sur le boggie roulant sur la voie ferrée. Le problème général du pilotage automatique des outils est que le réglage de leurs positions s'effectue par rapport au bâti ou poutre dont la hauteur propre et la pente transversale propre dépendent du profil en travers et du niveau de l'ancienne voie sur laquelle roule le boggie avant et du profil en travers et du niveau de la nouvelle voie sur laquelle roule le boggie arrière avec en- outre les influences de la non uniformité de la répartition des charges sur les suspensions des boggies. Le brevet français NO 1.540.376 ci-dessus rappelé avait pour but de résoudre ce problème en maintenant nulle la pente transversale de la poutre et en maintenant sa pente longitudinale nulle ou égale à la pente longitudinale de l'ancienne voie au droit du boggie avant. Pour obtenir ce résultat le brevet français ci-dessus utilise des détecteurs de verticalité ou des détecteurs d'inclinaisons dits clinomètres ou accéléromètres qui contrôlent des vérins interposés entre les boggies et la poutre.Dans la réalisation pratique la poutre est fixée à l'avant sur le boggie avant par une rotule et deux vérins latéraux sur lesquels agit un détecteur de verticalité à plan d'action transversal monté sur la poutre pour maintenir la poutre avec une pente transversale nulle et elle est portée a l'arrière par un vérin interposé entre ellemême et le boggie arrière, vérin dont la longueur est réglée en fonction de la comparaison entre les angles de déviation des détecteurs de verticalité à plan d'action longitudinal portes par le bâti et par le boggie avant ou un élément roulant sur I'ancienne l'ancienne voie, de manière à donner à la poutre une pente longitudinale égale à la pente de l'ancienne voie. Le dispositif de pilotage automatique tel que décrit dans le brevet français NO 1.540.376 donne satisfaction notamment en ce qui concerne le réglage du dévers qui peut si on le désire être programmé indépendamment du dévers de l'ancienne voie, lthorizon- tabilité transversale de la poutre étant maintenue. Toutefois on voit que, pour certaines caractéristiques de la position de la poutre par rapport à laquelle sont réglées les caractéristiques de travail des deux outils, il est fait appel comme référence à l'ancienne voie notamment en ce qui concerne le niveau et le profil en long. On peut en effet contrôler la profondeur de dégarnissage et le niveau de la nouvelle voie par rapport au niveau de l'ancienne voie mais non en niveau absolu. De même le profil en long ne peut être modifié.Si, en valeur moyenne, ces relations obligées entre l'ancienne voie et la voie rénovée ne présentent pas d'inconvénients majeurs parce que le travail de réfection d'une voie ferrée ne cherche pas à modifier de' manière sensible le profil en long global et le niveau moyen mais seulement le dévers, il en est différemment en ce qui concerne la valeur instantanée. En effet l'ancienne voie présente presque toujours des déformations longitudinales, c'est-à-dire des variations de niveau et de pente longitudinale de faibles amplitudes, qui per turbent le pilotage de la poutre. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en rendant la position spatiale de la poutre, c!est-a-dire non seulement ses pentes longitudinab et transversale mais encore son niveau,- complètement indépendante de l'ancienne voie. Conformément à l'invention, la poutre bâti supportant les outils de travail repose sur les deux boggies par un ensemble de vérins assurant un système d'appui trois points, deux des points d'appui étant disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe de la voie et le troisième coincidant avec l'axe, les vérins entant contrôlés par un détecteur de pente longitudinale, par un détecteur de pente transversale et par un détecteur de niveau coopérant avec un repère de niveau de référence implanté sur le terrain, les trois détecteurs étant portés par la poutre bâti. Le dispositif de pilotage objet de la présente invention diffère de celui faisant l'objet du brevet français NO 1.540.376 par le fait que la liaison de hauteur effective fixe entre le boggie avant et la poutre bâti est supprimée, c'est- -dire que la hauteur de la poutre devient réglable par rapport aux deux boggies, par le fait que la pente longitudinale de la poutre peut être fixée en valeur absolue sans l'asservir à la pente longitudinale de l'ancienne voie et par le fait qu'il comporte en outre un détecteur de niveau de référence. Par contre le principe du pilotage de la pente transversale de manière à maintenir la poutre horizontale transversalement est conservé. On aurait pu évidemment envisager avec le dispositif de pilotage de l'art antérieur de piloter la pente longitudinale de la poutre par un programme préétabli, comme dans le présent cas, mais les défauts de la voie ancienne qui se traduisent par une variation du niveau du boggie avant n'en auraient pas moins été transmis à la poutre et la machine aurait reproduit tous les défauts de la voie ancienne. L'ensemble de vérins constituant un système d'appui trois points peut être constitué par trois vérins disposés à raison de deux montés de part et d'autre de l'axe sur l'un des boggies et un troisième vérin monté dans l'axe sur le second boggie, mais aussi par un plus grand nombre de vérins interconnectés en trois groupes dont les centres de gravité sont disposés en triangle ou encore par un dispositif dans lequel les deux vérins contrôlant la pente transversale sont montés en série avec des vérins contrôlant la hauteur de la poutre au-dessus du boggie. Du fait de la désolidarisation complète entre les positions de la poutre et des boggies, les vérins de pilotage de la pente transversale de la poutre peuvent être montés sur l'un ou l'autre des boggies. Le détecteur de niveau coopérant avec un repère de niveau de référence implanté sur le terrain est de préférence un dispositif optique à rayon lumineux, notamment un dispositif à rayon laser, du type à réflexion sur un système de miroirs de piquetage avec générateur et capteur portés par la machine ou du type à piquetage par un faisceau lumineux produit par un générateur placé sur le terrain avec capteur porté sur la machine. Ce deuxième mode de réalisation présente l'avantage que le générateur n'est pas soumis aux oscillations correspondant aux corrections d'assiette de la poutre. Le dispositif de contrôle de la pente longitudinale est de préférence piloté par un programme et constitué par un détecteur de verticalité monté sur une table inclinable autour d'un axe transversal portée par la poutre bâti, l'angle d'inclinaison entre la table et la poutre bâti étant commandé par un dispositif micrométrique contrôlé par un programmateur asservi à la progression de la machine sur la voie. Il est également possible de piloter, en fonction d'un programme, la différence de niveau entre la poutre bâti et le repère de niveau de référence pour réaliser les raccordements du profil en long, ce qui peut etre obtenu en faisant varier la distance entre la poutre bâti et le détecteur de niveau. Le détecteur de niveau est de préférence porte par la poutre bâti avec possibilité de rotation de son axe optique autour d'un axe transversal dont la distance à la poutre bâti est réglable. Avec cette disposition l'axe optique du capteur peut être maintenu parfaitement horizontal au cours des changements de pente pour coopérer avec un rayon optique de piquetage horizontal. Dans le cas d'une pente le long de laquelle le rayon optique de piquetage peut être incliné en fonction de cette pente, l'axe optique du capteur est maintenu parallèle à la poutre bâti. De préférence, le circuit de contrôle des vérins est tel que les différences de niveau détectées par le détecteur de niveau sont utilisées pour contrôler les vérins du système portés par le boggie arrière circulant sur la voie rénovée, les défauts de verticalité détectés par le détecteur de pente longitudinale étant utilisés pour contrôler les vérins du système portés par le boggie avant circulant sur l'ancienne voie. L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une machine de réfection des voies ferrées comportant un dispositif de pilotage selon l'art antérieur et Fig. 2 est une vue correspondante d'une machine de réfection des voies ferrées comportant un dispositif de pilotage conforme à l'invention. La dégarnisseuse-niveleuse du type concerné par l'invention comporte un boggie avant 1 et un boggie central 2 roulant sur l'ancienne voie 3 et un boggie arrière 4 roulant sur la nouvelle voie 5. Entre les boggies 1 et 2 est montée la motrice 6 et entre les boggies 2 et 4 est montée une poutre 7 portant la drague 8 et les dispositifs de nivelage et de damage 9 représentés schématiquement. La poutre 7 porte également des dispositifs de criblage du vieux ballast et des tapis transporteurs pour l'évacuation des déchets, l'amenée de ballast neuf et la répartition du ballast neuf et récupéré qui n'ont pas été représentés. Dans le dispositif de pilotage de l'art antérieur décrit dans le brevet français NO 1.540.376 la poutre 7 prend appui sur le boggie 2 par une rotule centrale 10 et deux vérins latéraux 11 qui sont représentés décalés pour la clarté des dessins mais qui se trouvent en pratique dans le plan diamétral transversal de la rotule 10. Ces vérins 11 permettent de régler l'inclinaison transversale relative de la poutre 7 par rapport au boggie 2. A l'arrière la poutre 7 prend appui sur le boggie 4 par un vérin 12 dont le corps est solidaire de la poutre, l'extrémité de la tige étant fixée sur le boggie 4 par une rotule. Ce vérin 12 permet de faire varier la hauteur de l'extrémité arrière de la poutre par rapport au boggie 4. Le dispositif de drague 8 est,dans les machines de ce type, monté sur la poutre 7 par une rotule 13 et par deux vérins latéraux 14 permettant de faire varier la profondeur et le dévers ou pente transversale de la drague. De même les dispositifs de nivelage et damage 9 sont également montés sur la poutre 7 par des vérins 15 permettant de faire varier leur hauteur et leur inclinaison transversale par rapport à la poutre. Dans le dispositif de pilotage automatique de l'art antérieur, la poutre 7 est maintenue horizontale dans la direction transversale et parallèle à l'ancienne voie en ce qui concerne sa pente longitudinale. L'horizontalité transversale de la voie est contrôlée par un clinomètre 16 monté sur la poutre 7 avec son plan d'action perpendiculaire à l'axe longitudinal de la poutre. La pente longitudinale de la poutre est contrôlée par un clinomètre 17 dont le plan d'action est parallèle à la direction longitudinale de la poutre. Pour permettre le contrôle de cette pente par rapport à la pente de l'ancienne voie,un clinomètre 18 est monté sur la motrice 6 avec son plan d'action parallèle à la direction longitudinale de la motrice 6, ce clinomètre pouvant également être monté sur le boggie 2. Pour assurer la comparaison des dévers de l'ancienne et de la nouvelle voie un clinomètre 19 est monté sur le boggie 2- avec son plan d'action perpendiculaire à l'axe longitudinal de ce boggie et un clinomètre 20 est monté, avec la même orientation, sur le boggie 4. Le dispositif de détection comporte en outre un capteur de hauteur de la partie arrière de la poutre 7 par rapport à la voie 5 constitué par un potentiomètre variable 21, des capteurs de profondeur et de dévers de la drague et des capteurs de profondeur et de dévers des moyens de nivelage et de damage. On voit qu'avec ce dispositif de pilotage automatique il était possible de régler avec précision, au moyen des vérins 14 et 15, la pente transversale de la drague 8 et la pente transversale du régaleur 9 mais, lorsque le boggie 2 passait en un point haut de la voie ancienne, la rotule 10 se trouvait soulevée. Le clinomètre 18 notait une modification de la pente longitudinale de la voie puisque le boggie 2 se trouvait plus haut que le boggie 1, il en résultait que le dispositif de pilotage chargé de maintenir la pente longitudinale de la poutre détectée par le clinomètre 18 identique à celle de la poutre détectee par le clinomètre 17, ordonnait un allongement du vérin 12, I1 en résultait que l'ensemble de la poutre 7 se trouvait soulevé ce qui relevait la transversale d'action de la drague 8 et du régaleur 9 et créait un point haut dans la nouvelle voie, point haut qui, détecté au passage du boggie 4, allait modifier inutilement le réglage en hauteur de la drague 8 et du régaleur 9. Le dispositif de pilotage de l'art antérieur ne permettait donc pas de corriger les défauts longitudinaux de la voie. Le dispositif de pilotage conforme à l'invention sera maintenant décrit avec référence à la figure 2 dans laquelle les memes références désignent les éléments identiques. Pour faciliter la comparaison avec l'art antérieur on a conservé le meme dispositif de contrôle de la pente transversale avec le clinomètre 16,- la rotule 10 et les deux vérins latéraux 11 alimentés par un dispositif de contrôle 22 lui-même commandé par le clinomètre 16 comme décrit dans le brevet français NO 1.540,376. Ce dispositif pourrait être modifié en supprimant la rotule 10 et én faisant jouer aux vérins 11 le double rôle de vérins de contrôle de pente transversale et de vérins de contrôle de niveau, deuxième rôle qui sera décrit ci-après comme assumé par des vérins montés en série avec les vérins 11. Dans le mode de réalisation de la figure 2 la rotule 10 et les vérins 11 sont montés sur un plateau 23 qui repose lui-même sur le boggie 2 par l'intermédiaire de vérins 24 qui assument le rôle de vérins de contrôle du niveau de cette extrémité de la poutre 7. Ces vérins 24 sont alimentés par un distributeur 25 d'un type quelconque connu qui met la chambre des vérins en communication avec l'alimentation en huile sous pression ou avec l'échappement selon que le clinomètre 26 de détection de la pente longitudinale donne une instruction de relèvement ou d'abaissement de cette extrémité de la poutre. te clinomètre 26 est, comme le clinomètre 16, un clinomètre à zéro et pour cela il est monté sur la poutre 7 par l'intermédiaire d'une table 27 maintenue horizontale nonobstant les variations de la pente longitudinale de la voie.Cette table 27 est montée avec une articulation autour d'un axe transversal 28 sur la poutre 7 et on lui donne par rapport à la poutre l'inclinaison correspondant à la pente longitudinale préfixée de la voie en ce point. Ceci peut être obtenu de nombreuses manières et par exemple au moyen d'un moteur à impulsions 29 entrainant une tige filetée 30 se- vissant dans un écrou- 31 solidaire de la table 27 et excentré par rapport à l'axe 28, l'écrou et le moteur étant montés d rotation autour d'axes parallèles à l'axe 28.L'angle d'inclinaison relatif ou angle de pente longitu dinale peut être lu sur une échelle 32 mais il correspond à une valeur préfixée et enregistrée dans une calculatrice 33 qui envoie les impulsions au moteur 29 en fonction de la progression de la machine lorsque le clinomètre 26 n'est pas au zéro, cela signifie que la pente longitudinale de la poutre 7 n'est pas celle fixée pour la voie ferrée et le signal transmis au distributeur 25 assure une modification de la longueur des vérins 24 pour rétablir la pente longitudinale.Le distributeur 25 pourrait également, pour contrôler la pente longitudinale de la poutre 7, agir sur le vérin 12 ou à la fois sur les vérins 24 et 12 mais la solution technique la plus simple consiste à utiliser le dispositif de contrôle de -la pente pour-commander un seul des facteurs et de préférence celui qui varie en fonction des inégalités à corriger de la voie a renouveler. I1 est toutefois bien certain qu'il devra également compenser les modifications de la pente longitudinale de la poutre 7 dues à la modification du niveau de celle-ci commandée par le vérin 12 comme exposé ci-après. Le contrôle du niveau de la poutre 7 qui conditionne le niveau du dégarnissage par la drague 8 et le niveau du régalage par le régaleur 9 et qui est substitué au contrôle de la profondeur du dégarnis sage et du niveau de la voie rénovée par rapport au niveau de l'ancienne voie, est assuré par un dispositif à détection d'un piquetage préétabli. La référence de piquetage pourrait être constituée par l'ancienne voie en mettant en mémoire les irrégularités de la voie à rénover et en introduisant cellesci dans le circuit de -détection d'égalité entre le niveau réel et le niveau théorique. I1 est toutefois en général plus simple d'établir un piquetage par éléments rectilignes et de détecter la position relative de la poutre par rapport à ces éléments rectilignes.La poursuite de la ligne de piquetage pourrait être assurée manuellement en fonction de l'observation d'une mire avec un appareil de visée solidarisé avec la poutre 7. I1 est toutefois préférable d'assurer cette poursuite automatiquement. I1 est possible de matérialiser la ligne de piquetage par l'axe optique d'un miroir cylindrique et de détecter la déviation d'un faisceau émis par une source portée par la poutre au moyen de détecteurs portés également par la poutre mais, dans cette solution, la variation de pente longitudinale de la poutre influe sur l'hori- zontalité du faisceau lumineux. I1 est donc considéré comme pré férable de placer sur le terrain un générateur 34 créant un faisceau lumineux 35 et d'utiliser la détection de ce faisceau 35 par un capteur porté par la poutre. Le faisceau doit avoir une épaisseur verticale aussi faible que possible et constante sur toute la longueur de l'élément de ligne de piquetage lequel doit être aussi long que possible ce pourquoi on donne la préférence à un rayon laser. Le capteur est de préférence du type détectant--une déviation par rapport à la position idéale ou position zéro et son sens.On peut utiliser deux cellules photo-électriques 36a et 36b dont les signaux sont utilisés pour commander un distributeur 37 contrôlant l'alimentation du vérin 12. Toutefois le niveau de la poutre 7 dans sa partie centrale c'est-à-dire à l'aplomb de la drague 8 et du régaleur 9 doit être maintenu constant par rapport au profil en long de la nouvelle voie. Lors des raccordements de pente il ne peut y avoir coincidence entre un alignement rectiligne de piquetage et le profil en long de la voie et il est nécessaire de faire varier la position du capteur par rapport à la poutre selon une loi mathématique qui peut être calculée. Conformément à l'invention le capteur 36 est réglable en hauteur par rapport à la poutre. Pour ce faire et dans le mode de réalisation illustré le capteur est porté par une colonne verticale 38 fixée sur une table 39 qui peut coulisser sur une colonne verticale 40 sous l'action d'un moteur à impulsions 41 entrainant une tige filetée 42 passant dans un bossage taraudé de la table 39.Le niveau peut être contrôlé sur une échelle 43 mais il est préfixé par la calculatrice 33 qui contrôle les impulsions de commande envoyées au moteur 41. L'axe optique du détecteur suit, avec le mode de montage décrit, la pente longitudinale de la poutre. Cette inclinaison est négligeable si les capteurs présentent un angle d'ouverture suffisant, c'est-à-dire s'ils sont sensibles à un rayon incident dévié de plusieurs degrés par rapport à leur axe optique ce qui est en général le cas. Dans le cas contraire le capteur 36 est monté sur la colonne 38 de manière à pouvoir tourner autour d'un axe transversal 44 et il est piloté comme la table 27 pour que son axe optique conserve une pente longitudinale nulle ou constante. Le clinomètre 20 monté sur le boggie 4 arrière permet, selon l'art connu, de vérifier le dévers de la nouvelle voie mais le détecteur à potentiomètre variable 21 permet de contrôler le niveau effectif de la voie renouvelée et non plus simplement comme dans l'art antérieur la différence de niveau avec l'ancienne voie parce que ce détecteur agit entre la poutre 7 qui a un niveau parfaitement déterminé et le boggie 4 qui roule sur la voie rénovée. Le mode de réalisation ci-dessus décrit à titre d'exemple est susceptible de recevoir diverses modifications sans sortir du cadre des revendications. REVENDICATIONS 1.- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées comportant un bâti-poutre porté à ses deux extrémités par deux boggies avec des vérins interposés entre les boggies et ledit bâti-poutre pour contrôler la pente transversale et la pente longitudinale dudit bâti-poutre et. des détecteurs d'inclinaison contrôlant les distributeurs alimentant lesdits vérins pour contrôler lesdites pentes transversales et longitudinales caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de niveau coopérant avec un repère de niveau de référence -implanté sur le terrain et contrôlant un distributeur alimentant au moins les vérins porté par l'un des boggies, des vérins de longueur réglable étant interposés entre chaque boggie et l'extrémité correspondante du bâti-poutre. 2.- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon la revendication 1 caractérisé en ce que le détecteur de niveau coopérant avec un repère de niveau de référence implanté sur le terrain est un dispositif optique à rayon lumineux, notamment un dispositif à rayon laser. 3.--Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif optique à rayon - lumineux est du type à réflexion sur un système de miroirs de piquetage avec générateur et capteur portés par la machine. 4.- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon la revendication 2 caractérisé en ce que le dispositif optique à rayon lumineux est du type à piquetage par un faisceau lumineux produit par un générateur placé sur le terrain avec capteur porté sur la machine. 5g- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le dispositif de contrôle de la pente longitudinale est piloté par un programme et constitué par un détecteur de verticalité monté sur une table inclinable autour d'un axe transversal portée par la poutre bâti, l'angle d'inclinaison entre la table et la poutre-bâti étant commandé par un dispositif micrométrique contrôlé par un programmateur asservi à la progression de la machine sur la voie. 6.- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la distance entre la poutre bâti et le détecteur de niveau est variable et pilotée par un programme en fonction de la variation de niveau en chaque point entre le profil préfixé de la voie rénovée et le repère de niveau de référence rectiligne. 7.- Un dispositif de pilotage automatique pour machines de réfection des voies ferrées selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le circuit de contrôle des vérins est tel que les différences de niveau détectées par le détecteur de niveau sont utilisées pour contrôler les vérins dusystème portés par le boggie arrière circulant sur la voie rénovée, les défauts de verticalité détectés par le détecteur de pente longitudinale étant utilisés pour contrôler les vérins du système portés par le boggie avant circulant sur l'ancienne voie.