Brevet FR2658843A1 — publié le 19910830

Dispositif d'excavation des couches d'assise d'une voie ferrée La présente invention concerne un dispositif d'excavation des couches d'assise d'une voie ferrée. La fiabilité des voies ferrées dépend en grande partie de la qualité des couches d'assise. Elles contribuent à assurer, par leur nature et leur épaisseur, le bon comportement de la voie ferrée du point de vue rigidité, tenue et drainage. Ces couches d'assise comprennent la couche de ballast, les sous-couches et la plateforme. Lorsque les couches d'assise sont altérées, il convient de procéder à un dégarnissage de ces couches puis de mettre en place de nouvelles couches et le ballast. Pour effectuer le dégarnissage, on utilise actuellement un dispositif d'excavation monté sur un wagon qui supporte en outre tous les équipements nécessaires à la mise en place des nouvelles couches. Le dispositif d'excavation utilisé est un système de dragage constitué d'une chaîne sans fin équipée d'organes racleurs pénétrant dans la couche de ballast d'un côté de la voie et ressortant de l'autre. La mise en place ou le repli de la drague nécessite par conséquent ou de sectionner la voie ou de rendre la drague elle-même démontable. Ceci constitue une contrainte importante. En outre comme la largeur frontale de ce type de drague est forcément importante, certaines zones à passage réduit ne peuvent pas être traitées ; c'est le cas notamment des gares avec leurs quais à proximité immédiate de la voie.D'autres moyens doivent être mis en oeuvre ce qui constitue là encore une contrainte importante. La présente invention a pour but de proposer à la fois un dispositif évitant de sectionner la voie ou de démonter la chaîne etd'encombrement réduit d'un côté pour être utilisable en zone de largeur réduite. L'invention a ainsi pour objet un dispositif d'excavation des couches d'assise d'une voie ferrée, suspendu au châssis d'un wagon, caractérisé en ce qu'il se compose d'un organe de dragage comprenant des godets racleurs montés sur une chaîne formant une boucle et comportant des moyens moteurs pour l'entraîner en circulation sur elle-même, ladite boucle comprenant plusieurs bras dont chacun comporte deux brins de chaîne, sensiblement parallèles, et circulant en sens inverse l'un de l'autre, l'ensemble desdits bras formant une figure ouverte comprenant un premier bras horizontal en partie basse, ladite chaîne étant guidée et soutenue par une ossature, ladite ossature étant supportée par une charnière à axe vertical, ladite charnière étant suspendue à une extrémité de deux bielles formant parallélogramme et permettant un mouvement de translation de la charnière dans un plan vertical, l'autre extrémité de chaque bielle tourillonnant autour d'un arbre support horizontal et transversal à l'axe du wagon, ledit arbre étant supporté par ledit chassis du wagon, et en ce qu'il comporte des moyens moteurs permettant la rotation dudit dispositif autour dudit axe de ladite charnière et des moyens moteurs assurant la rotation desdites bielles autour de leur arbre, ladite figure ouverte formée par l'ensemble des bras comprenant un second bras, partant de l'une des extrémités dudit premier bras horizontal, le long duquel, sur l'un des deux dits brins de la chaîne, lesdits godets suivent un parcours ascendant au cours duquel ils transportent les matériaux extraits par lesdits godets au cours de leur parcours, sur l'un des deux brins de chaîne, le long dudit premier bras horizontal et un troisième bras, partant de la seconde extrémité dudit deuxième bras, le long duquel, sur l'un des deux brins de chaîne, les godets sont en position retournée, vidant leur contenu sur un convoyeur. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit arbre support de chaque bielle comporte des moyens moteurs de déplacement selon son axe. Selon une autre caractéristique, lesdits arbres supports d'articulation des deux dites bielles supportent, à leur extrémité opposée à celle recevant lesdites bielles, au droit de l'extrémité ouverte dudit premier bras horizontal, un vérin d'axe vertical dont l'extrémité de la tige porte un sabot comportant des moyens de liaison à ladite ossature de ladite chaîne. On va maintenant donner la descripti.on d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue générale longitudinale simplifiée du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue transversale selon II-II de la figure 1. La figure 3 montre schématiquement, sans le wagon porteur, et en vue de dessus, le dispositif dans trois positions distinctes correspondant à différentes phases de son utilisation. La figure 4 est un schéma très simplifié, en perspective, de l'organe de dragage du dispositif dans sa position de travail, montrant le circuit général de la chaîne d'entraînement des godets racleurs. La figure 5 est une vue agrandie du détail V de la figure 1. La figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 5 et de la figure 7. La figure 7 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6. La figure 8 montre en perspective un godet racleur de l'ensemble de dragage, avec quelques maillons de la chaîne d'entraînement permettant l'enroulement de la chaîne dans deux plans perpendiculaires. La figure 9 est une vue en coupe selon IX-IX de la figure 6. La figure 10 est une vue en coupe selon X-X de la figure 6. La figure 11 est une vue en coupe selon XI-XI de la figure 6. La figure 12 est une vue en coupe selon VII-VII de la figure 6. La figure 13 est une vue en coupe selon VIII-VIII de la figure 12. La figure 14 est un schéma en perspective du détail XIV de la figure 7, vue sensiblement selon la direction de la flèche F de cette figure 7. En se référant aux figures 1 et 2, on voit un wagon de chemin de fer 1 dont le châssis 2 supporte un dispositif d'excavation 3 destiné à ôter les couches d'assise 4 d'une voie ferrée 5. Le dispositif d'excavation se compose d'un organe de dragage 6 comprenant des godets racleurs 7 montés sur une chaîne 8. Au cours de l'opération de dragage, le wagon 1 se déplace vers la gauche de la figure 1. En arrière du dispositif d'excavation 3, et supportés par le même wagon ou par un autre, sont situés des dispositifs d'approvisionnement, tels que 9, de matériaux pour reconstituer des couches d'assise neuves, des dispositifs de damage des nouvelles couches etc Ces dispositifs ne font pas partie de l'invention. Ils sont très généralement supportés par un unique wagon de grande longueur. Les matériaux extraits par l'organe de dragage 6 sont déposés sur un convoyeur 10. La figure 4 est un schéma simplifié illustrant la géométrie générale de l'organe de dragage 6. I1 se compose d'une pluralité de godets 7 dont deux seulement sont représentés sur cette figure, montés sur la chaîne 8. La chaîne forme une boucle fermée et elle comporte un moteur d'entraînement 11 de manière à la faire circuler sur elle-même. L'ensemble de la boucle effectué par la chaîne forme une figure ouverte comprenant trois bras : un premier bras horizontal A, un deuxième bras B coudé, qui part d'une extrémité du premier bras A et qui va en s'élévant, et un troisième bras C qui s'incline vers le bas à partir de l'extrémité supérieure du bras B. Chaque bras comporte deux brins de chaîne qui sont sensiblement parallèles et qui circulent en sens inverse l'un de l'autre. Le brin de la chaîne 8 situé sur le plan arrière de la figure constitue, le long des trois bras A, B et C, la partie retour du circuit tandis que le brin situé sur le plan avant constitue le brin actif selon ses trois étapes : dragage le long du bras A, montée des godets le long du bras B, et enfin vidage du contenu des godets sur le convoyeur 10 le long du bras C.La flèche F indique le sens d'avancement du wagon pendant l'opération. L'ensemble de la chaîne 8 est entraîné par le moteur 11 par l'intermédiaire d'un pignon 12. Un pignon mené 13 est situé à l'autre extrémité de la figure ouverte et des poulies de renvoie, à gorges, 14, 15, 16 sont disposées à chaque angle de la figure ouverte formée par l'ensemble de la chaîne. Cet ensemble de dragage 6 peut pivoter autour d'un axe vertical 17 visible sur les figures 1, 3, 5, 6, 7. Avant de décrire le dispositif d'une manière plus détaillée à l'aide des figures 5 à 14, on va expliquer le fonctionnement du dispositif en se reportant à la figure 3 montrant dans trois positions distinctes l'organe de dragage 6. Sur cette figure, l'organe de dragage 6 est représenté selon ses trois positions distinctes avec un tracé différent et est repéré respectivement 6A, 6B et 6C. Lorsque le dispositif est au repos, il est replié sous le châssis du wagon dans la position représentée en 6A et l'ensemble est situé au-dessus de la voie ferrée 5. Pour la mise en position de travail, l'ensemble doit d'abord être placé en position 6B, par rotation dans le sens de la flèche F autour de l'axe 17. Ensuite, l'ensemble du dispositif, qui est suspendu au châssis du wagon par un système de bielles placées en parallélogramme comme décrit plus loin, est abaissé au niveau souhaité ; le moteur 11 d'entraînement de la chaîne est alors mis en route et on commence, wagon à l'arrêt, à introduire le bras A du dispositif sous les traverses 18 par rotation du dispositif dans le sens de la flèche F1, autour de l'axe 17. Pendant cette opération d'introduction, la chaîne équipée de godets tourne et extrait des matériaux. Dès que le dispositif est situé en position définitive de travail : position 6C, l'extrémité libre du bras A de l'organe de dragage, alors en porte-à-faux, est reliée à un organe qui rigidifie l'ensemble.Cet organe est décrit plus loin. Une fois dans cette position, le wagon peut commencer à avancer dans le sens de la flèche F2. On va maintenant décrire plus en détail l'ensemble du dispositif en se référant aux figures 5 à 14. L'organe de dragage 6 qui comprend la chaîne 7 et les godets 8 comprend également une ossature 19 qui soutient et guide la chaîne. Cette ossature 19, dans le bras B de l'organe de dragage 6 enveloppe entièrement le bras y compris les godets racleurs 7, comme on le voit sur les figures 7, 9 et 10. En revanche, le long du bras A, c'est-à-dire le bras horizontal au cours duquel les godets racleurs pénètrent dans les couches d'assise 4, cette ossature 19 laisse libre les godets, comme on le voit sur la figure 11 et aussi la figure 7. C'est par cette ossature 19 que l'organe de dragage, au niveau du bras B est suspendu au châssis 2 du wagon 1 par l'intermédiaire des organes décrits ci-après spécialement en référence aux figures 5, 6 et 7. Le châssis 2 du wagon possède deux joues verticales parallèles 20 et 21. Ces joues sont traversées par deux arbres 22 et 23 horizontaux, parallèles, perpendiculaires à l'axe du châssis du wagon 1 et dont les axes sont situés dans un même plan vertical. Sur une extrémité de chaque arbre, l'extrémité gauche en regardant la figure 7 ou la figure 2, est montée une bielle : bielle 24 sur l'arbre 22 et 25 sur l'arbre 23. Chaque bielle peut tourillonner autour de son arbre. L'autre extrémité de chaque bielle est articulée à une chape fixée à un tube 26 : chape supérieure 27 pour la bielle 24 et chape inférieure 28 pour la bielle 25. La longueur des deux bielles, entre leurs deux axes d'articulation, est identique et elles sont parallèles l'une à l'autre de telle sorte que la figure formée en joignant les quatre axes d'articulation réalise un parallélogramme déformable. Un vérin 29, articulé autour de l'arbre inférieur 23 et à la chape supérieure 27 permet de déformer ce parallélogramme et donc de déplacer l'axe 17 du tube 26 parallèlement à lui-même par un mouvement de translation dans un plan vertical. Le tube 26 sert de charnière pour l'ensemble de l'organe de dragage 6. A cet effet, l'ossature 19 de l'organe de dragage 6, porte une patte supérieure 30 et une patte inférieure 31 percées chacune d'un trou à travers lesquels passe une tige 32 enfilée dans le tube 26. Cette tige 32 porte une tête 33 à son extrémité supérieure et porte une rondelle 34 goupillée à son extrémité inférieure. Pour la rotation de l'ensemble de l'organe de dragage 6 autour de l'axe 17, afin d'effectuer les opérations décrites plus haut en regard de la figure 3, un plateau 35 est fixé solidement, soudé par exemple, à l'ossature 19. Ce plateau 35 possède une encoche 36 permettant au plateau d'embrasser, avec jeu, le tube charnière 26. Une couronne dentée 37, coaxiale à l'axe 17 est solidement fixée, soudée par exemple, au plateau 35. Un moteur 38, fixé par une attache 39 au tube 26, porte sur son arbre un pignon 40 qui engrène sur la couronne dentée 37. Au cours de la description de la figure 3, il a été dit que lorsque le dispositif a atteint sa position définitive de travail, (position 6C) l'extrémité libre du bras A de l'organe de dragage 6 était reliée à un organe de rigidification de l'ensemble. En se référant particulièrement aux figures 7 et 14 on va maintenant décrire ce système A l'extrémité droite des arbres 22 et 23 est fixé verticalement, par l'intermédiaire de supports 39 et 40 liés aux arbres, un vérin 41. La tige 42 du vérin porte à son extrémité un sabot 43 solidaire d'un disque 44 qui vient se fixer à l'ossature 19 à l'extrémité libre du bras horizontal A. La figure 12 qui est une coupe selon XII-XII de la figure 6 montre la fixation du disque 44 sur l'ossature 19. A cette extrémité, l'ossature 19, dont on voit bien la section tout le long du bras A sur la figure 11 qui est une coupe selon XI-XI de cette même figure 6, se réduit ici. à une simple plaque 19a à la surface inférieure de laquelle est fixé par des vis 45 un plateau 46 porteur d'un arbre support 47 sur lequel est monté le pignon 13 déjà figuré sur la figure 4. C'est à la surface supérieure de cette plaque 19a de l'ossature 19 que le disque 44 est fixé au moyen d'une vis 48. Lorsque l'ensemble de l'organe de dragage 6 doit être mis en position de repos (position 6A, figure 3). I1 est d'abord nécessaire d'ôter cette vis 48, puis d'actionner le vérin 41 de manière à relever le sabot 43 avec son disque 44, ensuite on fait pivoter, si nécessaire, le sabot 43 si le disque 44 est juste au-dessous d'une traverse 18, avant de remonter plus à fond la tige du vérin. Cette opération faite, on met en route le moteur 38 de façon à amener l'ensemble de dragage 6 dans la position 6B (figure 3). I1 est alors nécessaire de remonter l'ensemble en actionnant le vérin 29, figure 5. On met alors de nouveau en route le moteur 38, mais en sens inverse pour faire pivoter l'ensemble et l'amener dans la position de repos 6A (figure 3). On va maintenant, en référence aux figures 2 et 4 décrire un moyen destiné à permettre le déplacement transversal, par rapport à la voie 5, de l'ensemble de dragage 6 et même du dispositif complet d'excavation 3 (figure 1), hormis, bien entendu, les deux joues verticales 20 et 21. Cette fonction a pour but de permettre de recentrer l'ensemble par rapport aux voies 5 dans les courbes car le wagon peut être très long. A cet effet, les arbres 22 et 23 sont solidaires d'une plaque 49 sur laquelle est fixé un vérin 50 dont la tige 51 est fixée à la joue 21. En actionnant ce vérin 50 on fait donc coulisser les arbres 22 et 23 dans les joues 20 et 21. La figure 8 montre un godet 7 en perspective. Sur cette figure, on voit également en perspective une portion de la chaîne 8 formée de maillons 52 tous identiques et permettant un enroulement de la chaîne dans deux plans perpendiculaires. Chaque godet 7 est solidarisé avec un maillon 52 et avec un seul. Plusieurs maillons libres se succèdent entre deux maillons liés avec un godet. Les maillons sont articulés entre eux par des ergots 53 et 54. Les ergots 54 sont des ergots longs qui dépassent le maillon des deux côtés, et servent à bien maintenir et guider la chaîne dans l'ossature 19 comme on le voit bien sur les figures 9 et 11 : les maillons circulent dans un couloir 55 et sont maintenus dans ce couloir grâce à ces ergots qui courent dans des rainures 56 et 57 de ce couloir. En passant sur les poulies 14, 15, 16, ces couloirs 55 s'interrompent et les poulies ont une gorge 58 dans lesquelles s'introduisent ces ergots 54, voir par exemple les poulies 15, figure 10. C'est par ces ergots 54 que la chaîne 7 est entraînée par le pignon moteur 12 (figure 4). Ce pignon 12 non représenté en détail est identique au pignon mené 13 représenté sur les figures 12 et 13. Comme on le voit sur les figures 6 et 10, l'ossature 19, dans la partie basse du bras B est fermée par une porte 59 alors que plus haut le long de ce bras B, l'ossature 19 est ouverte vers l'arrière, comme on le voit sur la figure 9. La porte 59 est articulée autour d'un axe horizontal 60. Elle permet de visiter le mécanisme, et en position fermée elle a un rôle de sécurité. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'excavation des couches d'assise (4) d'une voie ferrée (5) suspendu au châssis (2) d'un wagon (1), caractérisé en ce qu'il se compose d'un organe de dragage (6) comprenant des godets racleurs (7) montés sur une chaîne (8) formant une boucle et comportant des moyens moteurs (11) pour l'entraîner en circulation sur elle-même, ladite boucle comprenant plusieurs bras (A, B, C) dont chacun comporte deux brins de chaîne, sensiblement parallèles, et circulant en sens inverse l'un de l'autre, l'ensemble desdits bras formant une figure ouverte comprenant un premier bras horizontal A en partie basse, ladite chaîne étant guidée et soutenue par une ossature (19), ladite ossature (19) étant supportée par une charnière (26) à axe (17) vertical, ladite charnière étant suspendue à une extrémité de deux bielles (24, 25) formant parallélogramme et permettant un mouvement de translation de l'axe (17) de la charnière dans un plan vertical, l'autre extrémité de chaque bielle tourillonnant autour d'un arbre support horizontal et transversal à l'axe du wagon, ledit arbre (22, 23) étant supporté par ledit châssis (2) du wagon (1), et en ce qu'il comporte des moyens moteurs (38) permettant la rotation dudit dispositif autour dudit axe (17) de ladite charnière, et des moyens moteurs (29) assurant la rotation des bielles autour de leur arbre (22, 23), ladite figure ouverte formée par l'ensemble des bras comprenant un second bras, partant de l'une des extrémités dudit premier bras horizontal, le long duquel, sur l'un des deux dits brins de la chaîne, lesdits godets (7) suivent un parcours ascendant au cours duquel ils transportent les matériaux extraits par lesdits godets au cours de leur parcours sur l'un des deux brins de chaîne, le long dudit premier bras horizontal A et un troisième bras C, partant de la seconde extrémité dudit deuxième bras B, le long duquel, sur l'un des deux brins de chaîne, les godets (7) sont en position retournée, vidant leur contenu sur un convoyeur (10). 2/ Dispositif d'excavation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre support (22, 23) de chaque bielle comporte des moyens moteurs (50) de déplacement selon son axe. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits arbres supports (22, 23) d'articulation des deux dites bielles supportent, à leur extrémité opposée à celle recevant lesdites bielles, au droit de l'extrémité ouverte dudit premier bras horizontal, un vérin (41) d'axe vertical dont l'extrémité de la tige (42) porte un sabot (43) comportant des moyens de liaison (44, 48) à ladite ossature (19) de ladite chaîne (7).