Brevet FR2586474A1 — publié le 19870227

Procédé et dispositif de détection du positionnement dtun engin de travail ferroviaire par rapport à la voie adjacente à celle sur laquelle ledit engin circule. L'invention concerne un nouveau procédé pour la détection du positionnement d'un engin de travail ferroviaire par rapport à la voie adjacente à celle sur laquelle circule ledit engin. Sur les lignes de chemin de fer à double voie il est imposé de respecter en toutes circonstances un écart minimal entre les deux voies afin d'éviter toute possibilité d'engagement du gabarit d'une voie par un train ou engin circulant sur la voie adjacente. Cette contrainte doit également être strictement respectée dans le cas de travaux sur l'une des deux voies notamment lors de la réfection d'une voie ou lors du doublement d'une ligne à voie unique Dans ce cas il est impératif que l'engin poseur de voie conserve un écartement constant ou au moins minimal par rapport à l'autre voie non seulement pour éviter le risque d'engagement du gabarit et d'accrochage avec un train circulant sur l'autre voie pendant les travaux, mais surtout pour exclure tout risque de même nature pour les convois circulant sur les voies concernées après l'achèvement des travaux Actuellement, on utilise à cette fin un dispositif, communément dénommé RACK, et constitué par un fil conducteur positionné sur la bordure extérieure de la voie en travail le long duquel se déplace un ou plusieurs palpeurs portés par l'engin de travail.Ces palpeurs reliés au système d'asservissement hydraulique de la machine dirigent cette dernière dans les deux plans : vertical et horizontal. La mise en place d'un tel dispositif nécessite l'intervention de techniciens hautement qualifiés pour la détermination du positionnement exact du fil, ainsi que de personnels d'exécution pour la pose des piquets supportant le fil à raison d'un piquet tous les 10 mètres. En outre cette mise en place doit être effectuée avant le passage de l'engin de travail ce qui retarde d'autant l'ouverture du chantier C'est pourquoi le besoin s'est fait sentir de disposer de moyens autonomes, portés par l'engin lui-même, permettant de contrôler le positionnement de l'engin par rapport à la voie adjacente. L'invention a pour objet de procurer de tels moyens. Dans ce but elle prévoit un procédé dans lequel - on émet à partir de l'engin un rayonnement électromagnétique, optique, sonore ou hyperfréquentiel en direction du rail le plus proche de la voie adjacente, - on mesure l'intensité des échos réfléchis pour détecter l'écho d'intensité maximale qui est émis par ledit rail, - on calcule la distance séparant la source de cet écho de l'émetteur, - on compare le résultat obtenu avec la distance théorique imposée entre les rails adjacents de deux voies paral- lèles, - et l'oeutilise le résultat de la comparaison pour commander le guidage de l'engin de manière à conserver ou rétablir cette distance et/ou pour émettre un signal d'alarme en cas d'écart dépassant la tolérance admise. Selon une variante avantageuse du procédé on mesure également l'angle de perception de l'écho le plus intense et l'on compare cet angle avec l'axe d'inclinaison latéral de l'engin ce qui permet de contrôler en outre la position en hauteur de la voie en cours de travail par rapport à la voie de référence. Selon encore une autre variante avantageuse l'émet- teur est animé d'un mouvement de balayage dans un plan vertical sur un angle d'environ 300, afin d'assurer la réception d'échos d'intensités suffisamment différenciées pour déterminer avec certitude celuiqui est renvoyé par le rail ainsi que son azimut. On évite ainsi d'avoir à procédér constamment à un réglage de la direction du faisceau émetteur en fonction des variations du profil de la voie. Selon une troisième variante avantageuse, l'émetteur est disposé au-dessus du niveau du rail le plus proche de la voie adjacente de manière à permettre à son faisceau de rencontrer l'autre rail de la voie de référence; et d'utiliser la courbe des échos des deux rails pour contrôler par triangulation l'écartement et le devers des deux voies. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus constitué par un bras monté sur l'engin de manière à pouvoir osciller dans le plan vertical, et dirigé vers le rail le plus proche de la voie adjacente ; ledit bras porte à son extrémité libre un émetteur-récepteur d'ondes sonores, électro-magnétiques ou optiques, ledit émetteur-récepteur étant.associé à une unité de calcul pilotant des mecanismes de commande asservis pour le guidage de l'engin. Selon une caractéristique avantageuse, l'unité de calcul est également prévue pour traiter des données en provenance d'un inclinomètre porte par l'engin et les compare avec l'angle de perception du bras portant l'emetteur-recep- teur. Selon une autre caractéristique ava tageuse, le bras est dirigé obliquement vers le bas-et articulé sur l'engin en un point suffisamment haut pour permettre à l'emetteur- récepteur de balayer les deux rails de la voie adjacente. De manière préférentielle le bras comporte en son milieu un noyau taraudé se déplaçant, le long d'une vis sans fin animée par un moteur électrique, entre deux contacteurs de fin de course. La course du bras le long de la vis détermine un déplacement angulaire d'environ 300 dans le sens vertical. D'autres caractéristiques:-?t avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivie d'un exemple-de réalisation donné à titre non limitatif en; référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schématique de dessus d'une rame en travail dont l'engin tracteur est muni d'un dispositif selon l'invention La figure 2 est une coupe schématique de face de l'engin tracteur et de la voie adjacente avec représentation du gabarit d'un wagon, les deux voies étant en alignement ;; La figure 3 est une vue correspondant à celle de la figure 2 pour deux voies en courbe à gauche La figure 4 est une vue schématique en coupe partielle représentant plus en détail l'engin poseur de voie, le dispositif de détection et les organes qui y sont associés La figure 5 représente la courbe de mesure des échos La figure 6 est un schéma de principe de l'analyse des échos transmis par le détecteur au calculateur. Le chantier représenté schématiquement à la figure 1 intéresse une voie de travail 1 et une voie adjacente 2, restée ouverte à la circulation. Sur la voie de travail 1, après que les rails anciens aient été déposés et le ballast refait, l'engin poseur de voie 3 roule sur le ballast neuf et tracte une rame 4 de wagons transportant du matériel ou des déblais, qui elle, roule sur les rails qui viennent d'être posés par l'engin 3. Selon la classification de la ligne l'entrevoie D peut varier de2 m à 2,20 m. Pour la suite de cette description on considérera un entrevoie de 2 m. L'engin avance à la vitesse moyenne de 400 m à l'heure. Comme indiqué précédemment, il est impératif que l'en- trevoie D, c'est-à-dire la distance entre les rails les plus proches 5 et 6 des deux voies adjacentes 1 et 2, ne soit jamais inférieure à la valeur prescrite, en l'espèce 2 mètres, pour éliminer tout risque d'engagement du gabarit. I1 est donc nécessaire de mesurer constamment la distance D au cours du déplacement de l'engin 3, ainsi que la hauteur X à respecter pour obtenir un guidage à la fois en tracé et en nivellement. A cet effet selon l'invention, sur le châssis de l'engin 3 est monté un bras 7 portant un détecteur 8 dirigé vers le rail 6 le plus proche de la voie adjacente. De préférence dans l'exemple représenté, le détecteur 8 est un émetteur-récepteur à ultra-sons dont le faisceau est émis avec une périodicité de 5/10è s. La largeur du faisceau est d'environ 2 . Le bras 7 est monté à pivotement dans le sens vertical autour d'un axe 9. I1 comporte un noyau taraudé 10 associé à une vis sans fin verticale 11. La vis 11 est entrainée en rotation par le moteur électrique 12. Le sens de rotation du moteur 12 est commandé par les contacts de fin de course 13 disposés de part et d'autre du bras. Ainsi le bras 7 est animé d'un mouvement d'oscillation constant dans le plan vertical, de sorte que le faisceau de l'émetteur-récepteur 8 balaye constamment un secteur déterminé de part et d'autre du rail 6. De préférence la valeur de l'angle de balayage est de 300. Ainsi en fonction de l'indice de réflection des matériaux rencontrés par le faisceau au cours de son balayage l'intensité du rayonnement réfléchi capté par l'émetteurrécepteur 8 va varier, le rayonnement d'intensité maximale correspondant toujours à celui qui est réfléchi par le rail le plus proche 6 de la voie adjacente 2 comme cela est représenté sur la courbe de la figure 5 (distance d2). Comme on le voit sur les figures, le bras 7 est disposé au-dessus des voies 1 et 2 et dirigé obliquement vers le rail 6 de sorte qu'au cours de son balayage le faisceau puisse passer également sur le rail 14 le plus éloigné de la voie adjacente 2. L'écho de ce deuxième rail sera moins intense que celui du rail 6 mais encore suffisamment caractéristique pour être détecté comme cela est représenté sur la courbe de la figure 5. L'émetteur-récepteur 8 est également équipé de moyens pour mesurer l'angle de réception des échos, c'est-à-dire l'angle que fait le bras par rapport à l'axe vertical médian 15 de l'engin 3 au moment de la réception des échos. Les données recueillies par l'émetteur récepteur 8 sont transmises à un ordinateur 16 qui calcule les distances dl et d2 correspondant respectivement aux échos des rails 6 et 14. L'ordinateur compare la distance dl àl'entrevoie D, ainsi que l'angle de perception par référence à l'axe vertical médian de l'engin donné par l'inclinomètre 17. Sur la figure 5, 28 est l'axe des intensités, 29 l'axe des temps, 30 la courbe des intensités, dl représente la distance entre l'émetteur 8 et le pic 31 correspondant à l'écho du rail 6, d2 la distance entre l'émetteur et le pic 32 correspondant à l'écho du rail 14. Le programme de l'ordinateur comporte des instructions pour, en fonction des résultats des calculs, commander par l'intermédiaire d'une centrale de commande hydraulique 27 des corrections de la trajectoire de l'engin 3 lorsque l'écart entre la valeur de référence et le résultat des calculs reste inférieur à la tolérance admise, ou bien commander un dispositif d'alarme ou d'arrêt d'urgence, non représenté, lorsque l'écart dépasse la tolérance. Sur la figure 6 on a représenté le schéma de principe de l'analyse effectuée par l'ordinateur 16. L'axe 18 représente la largeur de la bande de balayage. L'axe 19 représente le déplacement horizontal de l'engin 3. La ligne 20 représente la distance idéale dl, la ligne 21 la distance idéale d2. Les lignes 22 et 23 représentent les limites des écarts autorisés par rapport à la valeur idéale de dl. La courbe 24 est celle des points correspondant aux mesures du détecteur 8 et calculés par l'ordinateur 16. Lorsque la courbe reste dans les limites des lignes 23 et 24, l'ordinateur commande les corrections de trajectoire de l'engin 3 au moyen des vérins de guidage en plan 25 et en altitude 26. Lorsque la courbe sort des limites 23, 24 l'ordinateur commande un dispositif d'alarme ou d'arrêt d'urgence non représenté. Compte-tenu de la période d'émission de l'émetteurrécepteur 8 et de la vitesse de déplacement de l'engin 3, on obtiendra 9 mesures d'entrevoie tous les 50 cm de parcours, ce qui assure un contrôle très précis du tracé de la voie en cours de pose. Bien que l'exemple de réalisation décrit comporte un émetteur à ultra-sons on peut utiliser d'autres émetteursrécepteurs de rayonnement, par exemple optique ou électromagnétique, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection du positionnement d'un engin de travail ferroviaire par rapport à la voie adjacente a celle sur laquelle circule ledit engin caractérisé par les étapes suivantes - on émet, à partir de l'engin de travail (3), un rayonnement, électromagnétique, optique, sonore, hyperfréquentiel, en direction du rail (6) le plus proche de la voie adjacente (2), - on mesure l'intensité des échos réfléchis pour détecter l'écho d'intensité maximale, qui est émis par ledit rail (6), - on calcule la distance (dl) séparant la source de cet écho de l'émetteur (8), - on compare le résultat obtenu avec la distance théorique imposée (D) entre les rails adjacents (5 et 6) de deux voies parallèles (1 et 2), - et l'on utilise le résultat de la comparaison pour commander Ie guidage de l'engin (3) de manière à conserver ou rétablir cette distance et/ou pour émettre un signal d'alarme en cas d'écart dépassant la tolérance admise. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel on mesure en outre l'angle de perception de l'écho le plus intense et l'on compare cet angle avec l'axe d'inclinaison latéral de l'engin (3) qui porte l'émetteur (8). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'émetteur (8) est anime d'un mouvement de balayage dans un plan vertical. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'angle du balayage est d'environ 300. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'émetteur (8) est disposé audessus du niveau du rail le plus proche (6) de la voie adjacente (2) de manière à faire balayer par son faisceau les deux rails (6 et 14) de ladite voie (2). 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur-récepteur de rayonnement (8) solidaire d'un bras (7) monté sur l'engin de travail (3) et s'étendant latéralement en direction du rail le plus proche (6) de la voie adjacente (2), en ce que ledit émetteur (8) est relié à une unité de calcul (16) elle-même coopérant avec un asservissement pour commander le guidage de l'engin. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que le bras (7) est monté sur l'engin (3) de manière à pouvoir osciller dans le plan vertical. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'angle de basculement du bras (7) est environ 300. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que le bras (7) est animé d'un mouvement constant d'oscillation dans le plan vertical. 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que le bras (7) porte un noyau taraudé (10) coopérant avec une tige filetée (11) entrainée à rotation par un moteur électrique (12). 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que deux contacteurs de fin de course (13) sont disposés de part et d'autre du bras (7) pour commander l'inversion du sens de rotation du moteur (12). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'émetteur-récepteur (8) génere un rayonnement a ultra-sons. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau du rayonnement s'étend sur environ 20. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'unité centrale (16) est également associée à un inclinomètre (17) disposé sur l'engin (3) et dont les mesures sont comparées avec l'angle que fait le bras (7) lorsqu'il reçoit 11 écho du rail le plus proche (6) de la voie adjacente (2).