Brevet FR2674809A1 — publié le 19921009

La présente invention concerne le contrôle des caractéristiques dimensionnelles d'une voie de chemin de fer. Pour éviter des accidents, en particulier des déraillements, il est nécessaire de vérifier que les voies de chemin de fer respectent des normes dimensionnelles. Or, en particulier les voies de chemin de fer sur lesquelles circulent des wagons de poids élevé, comme c'est le cas des voies de chemin de fer des usines métallurgiques, sont soumises à une usure importante et il est donc nécessaire de faire des contrôles périodiques pour vérifier que les voies respectent les normes imposées afin de déclencher une opération de remise en état si cela s'avère nécessaire. Ce contrôle s'effectue actuellement par un opérateur qui parcourt les voies à contrôler et effectue les mesures nécessaires. Outre les opérations de mesure, l'opérateur doit noter les résultats de ces mesures ; il y a donc un travail important de relevé et les valeurs relevées doivent ensuite faire l'objet d'une saisie en vue d'un traitement informatique qui détermine les travaux d'entretien à effectuer. Cette opération est donc longue et pénible et il y a un risque d'erreurs humaines dont les conséquences peuvent être coûteuses. La présente invention se propose de fournir un dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer qui permet de réaliser automatiquement et de manière fiable le contrôle des voies de chemin de fer et de fournir directement les données à un dispositif de traitement de données. L'invention a pour objet un dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot se déplaçant sur la voie à contrôler, deux ensembles de mesure disposés chacun sur un côté dudit chariot au voisinage d'un rail et un dispositif de traitement de données, en ce que chaque ensemble de mesure comprend un émetteur de faisceau laser monté à rotation de manière à réaliser un balayage sur le rail dans un plan incliné par rapport à la verticale et une caméra matricielle montée à rotation autour d'un axe horizontal de manière à balayer la partie du rail éclairée par le faisceau laser et en ce que le dispositif de traitement de données traite les signaux fournis par les deux caméras pour calculer des caractéristiques dimensionnelles de la voie. Le dispositif selon l'invention permet un relevé continu du profil de la voie à contrôler, le chariot se déplaçant en permanence, les mesures étant envoyées directement sur un dispositif de traitement de données qui peut alors fournir un bilan de l'état de la voie et déterminer éventuellement les opérations de remise en état nécessaires. Selon un mode de réalisation, l'axe médian du faisceau laser est décalé vers l'intérieur de la voie par rapport au plan vertical axial du rail. Cette disposition permet de contrôler simultanément les caractéristiques des contre-rails se trouvant au niveau des aiguillages. Avantageusement, chaque caméra comporte un filtre interférentiel, ce qui permet de s'affranchir des perturbations dues à la lumière ambiante. Selon un mode de réalisation de l'invention, la plate-forme du chariot présente, entre les deux essieux, des découpes latérales par lesquelles passent les faisceaux lumineux des appareils des deux. ensembles de mesure. De cette manière, les appareils de mesure peuvent être placés près de la voie tout en étant très accessibles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, d'exem ples de réalisation de l'invention, faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente le profil d'une voie de chemin de fer - la figure 2 représente, en vue de dessus, la disposition des-rails et contre-rails d'un aiguillage ; - la figure 3 est une vue de profil d'un chariot de mesure selon la présente invention ; - la figure 4 est une vue schématique de dessus du chariot de la figure 3 ; et - la figure 5 représente respectivement en vue de profil, en coupe transversale et en vue de dessus un rail illuminé par un faisceau laser dans un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente le profil normalisé d'une voie de chemin de fer. Une des caractéristiques importantes qui doit être vérifiée est la distance E entre les deux champignons 1 et 1' des deux rails 2 et 2' d'une voie ; cette distance E est mesurée à un niveau situé à une distance d prédéterminée, par exemple 12 mm, du plan horizontal supérieur de contact 3 respectivement 3' du rail. Cette distance E doit par exemple être comprise entre 1420 et 1500 mm. Par ailleurs, comme représenté à la figure 2, les aiguillages comportent des contre-rails tels que 11 et 11' qui servent à guider les roues des wagons et dont l'écartement par rapport aux rails associés est également normalisé et doit être contrôlé. L'invention a pour objet un appareil de mesure qui permet de mesurer ces différents paramètres de manière continue, les mesures étant directement envoyées à un dispositif de traitement de données. Les figures 3 et 4 représentent de manière schématique un tel dispositif. Il est essentiellement constitué d'un chariot 20 comportant une plate-forme 21 portée par deux essieux 22 et 23. Ce chariot 20 se déplace sur une voie comportant deux rails 24 et 25 et deux contre-rails 26 et 27. On voit sur la figure 4 que le chariot présente sur sa plate-forme 21 entre les deux essieux 22 et 23, à l'aplomb de chaque rail, une découpe latérale 28 qui permet de découvrir les rails et les contre-rails 24 à 27. De chaque côté du chariot 20, on prévoit un ensemble de mesure constitué d'un émetteur laser 31 et drune caméra matricielle associée 32. L'émetteur laser 31 est monté à rotation de manière à réaliser un balayage dans un plan 33 perpendiculaire au plan vertical axial de chaque rail et incliné par rapport à la verticale. L'amplitude angulaire A (figure 4) de ce balayage est telle que le faisceau laser illumine le rail 24 et le contre-rail 26, respectivement 25 et 27. La caméra 32, qui est par exemple de type réseau matriciel CCD, est montée sur la plate-forme 21 à rotation autour d'un axe horizontal 34 réglable en azimut et déplacements latéraux. Chaque caméra 32 vise la zone du rail et du contre-rail éclairée par le balayage du faisceau laser de l'émetteur 31 correspondant ; la fente d'analyse 35 de chaque caméra 32 est disposée perpendiculairement à l'axe de la voie à contrôler et, du fait de la rotation de la caméra 32 autour de l'axe horizontal 34, cette fente d'analyse 35 balaye la zone du rail et du contre-rail correspondants éclairés par le faisceau laser. Avantageusement, la position médiane 36 du balayage de la caméra 32 est perpendiculaire au plan 33 du balayage du faisceau laser. L'inclinaison de ce plan de balayage 33 est avantageusement voisine de 45". Avantageusement, chaque caméra 32 est équipée d'un filtre interférentiel accordé sur la fréquence d'émission de l'émetteur laser 31 correspondant, de manière à supprimer les perturbations dues à la lumière ambiante. Dans le cas de la figure 4, on a illustré de manière schématique les images 41 et-42 fournies par les deux caméras. Sur ces images on voit le profil supérieur des rails et des contre-rails, une partie de leurs talons ainsi que la trace de l'axe optique commun 37 de l'émetteur laser 31 et de la caméra 32 associés. Comme on peut le voir sur la figure 4, ces deux axes optiques communs 37 sont séparés par une distance transversale D. Les images 41 et 42 sont envoyées à un dispositif de traitement de données 43 qui calcule les différentes dimensions, à savoir la distance x2; respectivement x4, entre l'axe optique commun 37 précité et le bord du champignon de chaque rail, mesurée à 12 mm de la partie supérieure du champignon et les distances xl et x3 correspondant à l'écartement des contre-rails par rapport aux rails, qui sont mesurées au même niveau. Le dispositif de traitement de données 43 peut facilement déterminer la distance E de la figure 1 qui est égale à la somme de la distance D séparant les deux axes optiques et des deux distances x2 et x4. La figure 5 représente le rail respectivement vu de profil, en coupe transversale et en vue de dessus lorsque le rail est illuminé par le faisceau laser du dispositif décrit à la figure 4. La source laser 31 est représentée de manière schématique et on a représenté en traits épais les traces 51 et 52 sur le champignon et sur la semelle du rail 24 du faisceau laser émis par l'émet- teur 31. Le fonctionnement du dispositif qui a été décrit est le suivant. Le chariot 20 parcourt les voies à contrôler à une faible vitesse. Les deux éléments de mesure de chaque ensemble à savoir l'émetteur laser et la caméra linéaire effectuent chacun leur balayage, à savoir dans un plan incliné 33 pour le faisceau laser et dans un plan vertical pour la caméra de manière à balayer la zone illuminée par le faisceau laser. Les images fournies par la caméra linéaire sont enregistrées et analysées de manière à déterminer les caractéristiques dimensionnelles du rail et du contre-rail. Les resultats de la mesure sont enregistrés dans une mémoire du dispositif 43 en corrélation avec la position sur la voie. Lorsqu'une voie a été complètement contrôlée, le dispositif de traitement de données 43 peut définir les opérations de remise en état nécessaires s'il s'avère que la voie ne répond plus aux normes imposées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot (20) se déplaçant sur la voie à contrôler, deux ensembles de mesure (31,32) disposés chacun sur un côté dudit chariot au voisinage d'un rail et un dispositif de traitement de données (43), en ce que chaque ensemble de mesure comprend un émetteur de faisceau laser (31) monté à rotation de manière à réaliser un balayage sur le rail dans un plan incliné par rapport à la verticale et une caméra matricielle, réglable en site, azimut et déplacement latéral de manière à visualiser la partie du rail éclairée par le faisceau laser et en ce que le dispositif de traitement de données (43) traite les signaux fournis par les deux caméras (32) pour calculer des caractéristiques dimensionnelles de la voie. 2. Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan moyen (36) du balayage de la caméra (32) est perpendiculaire au plan de balayage (33) du faisceau laser. 3. Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le plan de balayage (33) du faisceau laser est incliné d'environ 45". 4. Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe médian (37) du faisceau laser est décalé vers l'intérieur de la voie par rapport au plan vertical axial du rail (24,25). 5; Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque caméra (32) comporte un filtre interférentiel. 6. Dispositif de contrôle dimensionnel d'une voie de chemin de fer selon l'une quelconque des revendications'l à 5, caractérisé en ce que la plate-forme (21) du chariot (20) présente, entre les deux essieux, deux découpes latérales (28) dans lesquelles passent les faisceaux optiques de la caméra (32) et de l'émetteur laser (31) respectifs.