Brevet FR2691693A1 — publié le 19931203

La presente invention est relative à l'entraînement des trains suiveurs de chantiers. Elle s'applique en particulier aux chantiers de construction de tunnels à section circulaire au moyen d'une machine de creusement ou "tunnelier" à bouclier. Un tunnelier est une machine comprenant un bouclier tubulaire à axe horizontal ouvert vers l'arrire, muni à son extrémité avant d'un disque excavateur rotatif ajouré. Le chantier progresse par pas successifs de la manière suivante. Une couronne de vérins horizontaux parallèles entre eux, montés à 11 arrière du bouclier, prennent appui sur la tranche d'extrémité avant du dernier anneau de revêtement du tunnel qui a été mis en place, et ces vérins poussent le tunnelier vers le front de taille pendant que le disque excavateur est entraîné en rotation. Les déblais pénètrent dans le bouclier à travers les lumières du disque et sont évacués vers l'arrière, par exemple par un convoyeur. Lorsque les vérins sont en extension complète, le disque est arrêté, les vérins sont rétractés, et un anneau de revêtement supplémentaire, constitué de plusieurs voussoirs en secteur de cercle, est mis en place. Puis le cycle recommence. L'ensemble des équipements nécessaires transformateur électrique, pupitre de commande, voussoirs en attente, canalisations et pompes pour les fluides nécessaires sur le front de taille, éventuellement concasseur, etc, sont portés par une série de wagonnets attelés les uns aux autres, constituant le train suiveur du chantier. A chaque étape d'excavation, ce train suiveur est avancé d'un pas à la même vitesse très lente que le tunnelier, le wagonnet de tête étant relié par un câble à un organe solidaire du bouclier. Les wagonnets sont le plus souvent à essieux fixes et articulés les uns aux autres, et ils sodt guidés par la coopération de joues de leurs roues surY,s faces latérales de rails fixés sur les voussoirs de radier déjà en place, ou bien, en l'absence de rails, par le coulissement d'un patin prévu sous les wagonnets dans une rainure ménagée dans l'axe des voussoirs de radier. Lorsque la galerie comporte une courbe dans un plan sensiblement horizontal, un tel guidage développe lors de l'avance du train suiveur des forces de frottement très importantes et d'autant plus grandes que le rayon de courbure est petit. Dans les conditions réelles d'un chantier, c'est-à-dire en présence de gravats, cailloux, etc., sous les wagonnets, lesquels portent généralement des charges excentrées pour permettre la circulation du personnel, et avec une vitesse d'avance extrêmement lente du train suiveur, ces forces imposent une dépense d'énergie élevée pour déplacer le train suiveur, et peuvent même provoquer le blocage des wagonnets et la rupture du câble de traction. L'invention a pour but de permettre d'entraîner le train suiveur d'un chantier au prix d'une dépense d'énergie réduite et de façon fiable quelle que soit la configuration de la voie de roulement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'entraînement d'un train suiveur de chantier à avance intermittente, caractérisé en ce que, entre les pas successifs d'avance du chantier, on attelle rigidement les wagonnets successifs du train suiveur de façon que leurs axes longitudinaux soient sensiblement tangents à la ligne moyenne de leur voie de roulement. L'invention a également pour objet un attelage entre deux wagonnets d'un train suiveur de chantier, destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé. Cet attelage est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'angulation adapté pour maintenir rigidement les deux wagonnets avec leurs axes longitudinaux formant entre eux un angle prédéterminé non nul. Suivant d'autres caractéristiques - le dispositif d'angulation est réglable et/ou débrayable; - dans le cas de wagonnets articulés l'un à l'autre, le dispositif d'angulation comprend au moins une cale adaptée pour être interposée entre des points en regard des deux wagonnets décalés latéralement par rapport aux axes longitudinaux de ces wagonnets; - le dispositif d'angulation comprend, sur au moins un côté des axes longitudinaux des wagonnets, un premier organe pivotant monté à l'extrémité arrière du wagonnet avant, un second organe pivotant monté à l'extrémité avant du wagonnet arrière, et une barre de liaison rigide munie de moyens de liaison à ces deux organes pivotants; - la barre de liaison est munie de moyens de réglage de sa longueur utile entre les deux organes pivotants; - il est prévu, à l'une au moins des extré- mités de la barre de liaison, des moyens de liaison rapide à l'organe pivotant correspondant; - les moyens de liaison rapide comprennent une encoche laterale ménagée dans l'organe pivotant. Des exemples de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 illustre, en vue en plan schématique, la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, lorsque le train suiveur se trouve dans une courbe; - la Figure 2 illustre de façon analogue le procédé suivant l'invention, dans le cas d'une trajectoire plus complexe de la voie de roulement; - la Figure 3 représente schématiquement en plan un premier mode de réalisation de 1 'attelage suivant l'invention; - la Figure 4 représente en plan, partiellement en coupe, un deuxième mode de réalisation de l'attelage suivant l'invention; - - les Figures 5 et 6 sont des vues partielles de l'attelage, prises respectivement suivant les lignes V-V et VI-VI de la Figure 4; - la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 5 d'une variante; - la Figure 8 est une vue analogue à la Figure 4 d'un troisième mode de réalisation de l'attelage suivant l'invention; - la Figure 9 est une vue prise en coupe suivant la ligne IX-IX de la Figure 8; - la Figure 10 est une vue partielle en coupe, suivant la ligne X-X de la Figure 11, d'un quatrième mode de réalisation de l'attelage suivant l'invention; et - la Figure 11 est une vue prise en coupe suivant la ligne XI-XI de la Figure 10. On a représente à la Figure 1 plusieurs wagonnets 1 à 4 à essieux fixes d'un train suiveur de chantier se trouvant sur un tronçon de voie en forme d'arc de cercle de rayon R, R étant typiquement de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de mètres. A titre d'exemple, il s'agit d'un chantier de construction d'un tunnel à section circulaire revêtu d'anneaux préfabriqués, au moyen d'un tunnelier à bouclier (non représenté), et les wagonnets, qui portent les équipements nécessaires au chantier, roulent sur des rails 5 fixes sur les voussoirs de radier (non représen tés) des anneaux déjà en place. Le wagonnet de tête, qui est par exemple le wagonnet 1, est attelé par un câble au bouclier du tunnelier, de sorte que le train suiveur avance avec le tunnelier, à la même vitesse très lente que celui-ci, pendant chaque pas de creusement. Chacun des wagonnets est relié au ou à chaque wagonnet adjacent par un attelage rigide constitué de deux barres de longueurs prédéterminées, à peu près parallèles l'une à l'autre et disposées de part et d'autre de la ligne moyenne 6 de la voie, à savoir d'une barre intérieure 7 relativement courte et d'une barre extérieure 8 relativement longue. Ces deux barres sont reliées de façon fixe aux extrémités en regard des deux wagonnets adjacents, de sorte qu'elles imposent à ces derniers un décalage angulaire fixe, qui est choisi de façon que les axes longitudinaux de symétrie 9, 10 de deux wagonnets soient sensiblement tangents à la ligne moyenne courbe 6. Ainsi, on donne à l'avance au train suiveur une configuration courbe rigide identique à celle de sa voie de roulement, ce qui réduit considérablement les frottements entre les joues des roues et les rails 5 pendant les phases d'avance du chantier. Le plus souvent, la voie ne possède pas une courbure uniforme sur toute la longueur du chantier. On utilise alors des moyens de liaison rigides mais réglables entre les wagonnets, afin de faire varier les angles entre wagonnets en fonction de la position du train suiveur. Par exemple, dans le cas d'attelages comprenant deux barres comme à la Figure 1, on utilise des barres de longueurs utiles réglables, dont des exemples seront décrits en détail plus loin. Ceci est illustré à la Figure 2, pour un chantier comprenant une première partie rectiligne d'un point A à un point B, puis un arc de cercle de rayon R du point B à un point C, puis une seconde partie rectiligne du point C à un point D. Lorsque le train suiveur, supposé de nouveau comporter quatre wagonnets 1 à 4, se trouve sur le tronçon AB, on donne à toutes les barres de liaison la même longueur. Lorsque le wagonnet 1 aborde la courbe BC, on modifie le premier attelage reliant les wagonnets l et 2 comme à la Figure 1, les autres attelages restant inchangés. Puis, lorsque le wagonnet 2 aborde à son tour la courbe BC, on modifie de la même façon le deuxième attelage reliant les wagonnets 2 et 3, et ainsi de suite. Lorsque le wagonnet 1 aborde la seconde partie rectiligne CD, on ramène les deux barres du premier attelage à la même longueur, et l'on procède de même pour les attelages suivants au fur et à mesure où les autres wagonnets abordent cette partie CD. On comprend qu'on donne ainsi à chaque instant au train suiveur une configuration rigide sensiblement identique à celle de la voie qui le porte. On décrira maintenant quelques exemples de réalisation d'attelages permettant d'opérer comme expliqué ci-dessus. Dans l'exemple de la Figure 3, les wagonnets, par exemple 1 et 2, sont articulés les uns aux autres de façon classique par deux fers plats respectifs 11, 12 situés dans deux plans horizontaux voisins l'un de l'autre, dans les plans longitudinaux de symétrie des wagonnets, et reliés par un axe de pivotement vertical 13. Pour l'entraînement des wagonnets sur une voie en courbe, on utilise en outre deux cales 14, 15 de longueurs différentes que l'on interpose entre les faces en regard des wagonnets de part et d'autre de la ligne moyenne 6. Ces cales, qui peuvent être maintenues en place par tout moyen approprié, ont des longueurs telles que l'angle a entre les axes des wagonnets 1 et 2 correspond au rayon de courbure de la voie de roulement. Dans certains cas, on peut utiliser une seule des deux cales 14 et 15. On a représenté à la Figure 4 un demiattelage 16 à barre rigide de longueur utile variable. Un tel demi-attelage peut être utilisé seul, d'un côte du plan longitudinal de symétrie des wagonnets, si ceuxci sont déjà attelés l'un à l'autre par une articulation telle que, par exemple, l'articulation 11 à 13 représentée sur la Figure 3. Dans le cas contraire, on utilise un demi-attelage analogue de l'autre côté dudit plan de symétrie, pour obtenir un attelage à deux barres tels que ceux schématisés sur les Figures 1 et 2. Le demi-attelage 16 comprend - une chape avant 17 dont les bras 18 sont articulés à pivotement par une goupille verticale 19 sur un fer plat horizontal 20 solidaire du wagonnet avant; - une chape arrière 21 dont les bras 22 sont articulés à pivotement par une goupille verticale 23 sur un fer plat horizontal 24 solidaire du wagonnet arrière; et - une barre rigide 25 ayant deux extrémités filetées. Chacune de ces extrémités traverse un trou lisse prévu dans l'âme de la chape 17, 21 respective, et la longueur utile de la barre est définie par deux ensembles écrou 26- contre-écrou 27 vissés sur les extrémités filetées et enserrant l'âme des deux chapes. Comme représenté, les écrous 26 peuvent être soudés sur la face interne des âmes des chapes. Deux plats 28 sont soudés sur deux génératrices diamétralement opposées de la barre 25, à peu près à mi-longueur de celle-ci, pour permettre son entraînement en rotation au moyen d'une clé. Dans la variante de la Figure 7, le trou prévu dans l'âme de chaque chape 17, 21 est fileté, de sorte que ces âmes remplacent elles-mêmes les écrous 26. Le mode de réalisation des Figures 8 et 9 ne diffère de celui des Figures 4 à 6 que par les points suivants - la barre 25 est, à une extrémité, fixée rigidement par soudage dans le trou de l'une des deux chapes, qui est ici la chape 21, tandis que l'écrou 26 est vissé sur l'autre extrémité de cette barre, sans être solidaire de la chape 17; - les plats 28 sont supprimés; et - l'âme de la chape 17 comporte une encoche horizontale 29 qui part de son trou et dont la largeur est égale au diamètre de ce trou. Cette variante de la Figure 8 permet, comme indiqué en trait mixte, de réaliser une liaison rapide entre les wagonnets, par simple pivotement de l'ensemble barre 25-chape 21 autour de la goupille 23, et, de même, de dételer rapidement les wagonnets, notamment pour modifier la longueur utile de la barre 25 lors des changements de configuration de la voie de roulement. On remarque que, dans l'agencement de la Figure 8, le réglage de la longueur utile de la barre s'effectue à une seule extrémité de celle-ci. La variante des Figures 10 et 11 ne diffère de celle des Figures 4 à 6 que par le fait que le trou de l'âme de chaque chape est remplacé par une douille tronconique 30, l'écrou 26 ayant extérieurement une forme tronconique correspondante. Cet écrou peut soit être préfixé dans la douille 20, soit saisi au moyen d'un outil approprié coopérant avec une rainure transversale 31 prévue dans son extrémité la plus large, c'est-à-dire la plus proche de l'extrémité de la barre 25. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'entraînement d'un train suiveur de'chantier à avance intermittente, caractérisé en ce que, entre les pas successifs d'avance du chantier, on attelle rigidement les wagonnets successifs (1 à 4) du train suiveur de façon que leurs axes longitudinaux (9, 10) soient sensiblement tangents à la ligne moyenne (6) de leur voie de roulement. 2 - Attelage entre deux wagonnets (1 à 4) d'un train suiveur de chantier, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'angulation (14, 15; 17, 21, 25) adapté pour maintenir rigidement les deux wagonnets avec leurs axes longitudinaux (9, 10) formant entre eux un angle prédéterminé non nul. 3 - Attelage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'angulation (14, 15; 17, 21, 25) est réglable et/ou débrayable. 4 - Attelage suivant la revendication 2 ou 3, pour wagonnets (1, 2) articulés l'un à l'autre, caractérisé en ce que le dispositif d'angulation comprend au moins une cale (14, 15) adaptée pour être interposée entre des points en regard des deux wagonnets décalés latéralement par rapport aux axes longitudinaux de ces wagonnets. 5 - Attelage suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif d'angulation comprend, sur au moins un côté des axes longitudinaux des wagonnets (1 à 4), un premier organe pivotant (17) monté à l'extrémité arrière du wagonnet avant, un second organe pivotant (21) monté à l'extrémité avant du wagonnet arrière, et une barre de liaison rigide (25) munie de moyens (26, 27) de liaison à ces deux organes pivotants. 6 - Attelage suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la barre de liaison (25) est munie de moyens (26, 27) de réglage de sa longueur utile entre les deux organes pivotants (17, 21). 7 - Attelage suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'une au moins des extrémités de la barre de liaison (25), des m X éns (29) de liaison rapide à l'organe pivotant (17) correspondant. 8 - Attelage suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de liaison rapide (29) comprennent une encoche latérale ménagée dans l'organe pivotant (17).