Brevet FR2692606A1 — publié le 19931224

L'invention concerne une machine pour le traitement du lit de ballast d'une voie ferrée comprenant un châssis de machine prenant appui sur des trains de roulement sur rails, une chaîne de déblayage déplaçable en hauteur par des commandes, un dispositif de levage de voie ferrée déplaçable par des commandes, et un système de référence présentant un dispositif de commande pour commander la hauteur de la chaîne de déblayage, et qui est constitué dun premier dispositif de mesure comprenant un capteur d'inclinaison longitudinale, pour capter l'inclinaison longitudinale de la voie ferrée et d'un deuxième dispositif de mesure disposé derrière dans le sens de travail comprenant un autre capteur d'inclinaison longitudinale pour détecter l'inclinaison longitudinale de la voie ferrée. On connaît déjà par le brevet allemand No 14 59 622 Bl une machine dépuration du lit de voie ferrée dans laquelle la chaîne de déblayage est disposée à l'aide de commandes actionnées hydrauliquement de façon pivotante sur un châssis de machine On obtient ainsi un réglage très simple de la partie de la chaîne de déblayage constituant l'organe de travail proprement dit, passant sous la grille de voie ferrée afin datteindre la profondeur de fouille souhaitée. Lors de l'épuration à la machine du lit de ballast dune voie ferrée avec une telle machine dépuration connue, l'état densemble du tronçon de voie ferrée à traiter dépend de nombreux facteurs, comme la position dassiette de voie ferrée existant initialement, la profondeur de déblayage ainsi que l'inclinaison transversale des organes de réception de ballast Etant donné que la majeure partie de ces facteurs ne peut pas être appréciée objectivement par l'opérateur de la machine, la position dassiette de voie ferrée obtenue après le traitement et les écarts de celle-ci par rapport à l'allure de consigne dépendent dans une grande mesure de l'adresse et de l'expérience du personnel commandant les organes de travail La mauvaise position d'assiette de voie ferrée a également pour conséquence qu'après l'utilisation d'une machine dépuration, on ne peut rouler sur la voie ferrée qu'avec une vitesse fortement réduite. On connaît également par le brevet allemand No 17 59 235 AI une machine d'épuration du lit de voie ferrée dont le châssis de machine, auquel sont disposés la chaîne de déblayage et le dispositif de levage de voie ferrée de façon déplaçable l'un par rapport à l'autre en vue du réglage de leur position, prend appui sur les trains de roulement, après avoir intercalés des dispositifs de levage. Ceux-ci permettent une modification des inclinaisons longitudinale et transversale du châssis de véhicule roulant Par un grand nombre de capteurs d'inclinaison et dorganes de commande reliés à ceux-ci, disposés au châssis de 2 2692606 véhicule roulant et à ses deux trains de roulement ainsi qu'au châssis du véhicule de traction, on communique au châssis de véhicule roulant une inclinaison transversale ainsi qu'une inclinaison longitudinale prédéterminées De ce fait, le châssis de véhicule roulant constitue luimême une surface de référence pour le réglage des organes de travail de la machine Cependant, un tel système mécanique présente de nombreux inconvénients constructifs et fonctionnels. Par ailleurs, on connaît encore par le brevet US No 4 432 284 B un dispositif de mesure basé sur le principe des vases communiquants pour une machine d'épuration de lit Des récipients en aluminium disposés par paires et déplaçables verticalement aux côtés de la machine et à la chame de déblayage, respectivement, servent de capteurs de valeurs de mesure Ceux-ci sont reliés entre eux par des conduites en tuyaux souples de façon à réaliser un niveau d'eau horizontal Chaque capteur de mesure contient un flotteur dont la hauteur est mesurée par un potentiomètre Les valeurs obtenues sont transformées en un signal électrique et amenées à l'unité l'électronique de traitement. Or, la présente invention a pour objet la création d'une machine du type indiqué au début, dont le système de référence permet, simplement avec une dépense constructive réduite, un guidage précis de la chaîne de déblayage en fonction de la position réelle de voie ferrée. Cet objet est réalisé selon l'invention en ce que le deuxième dispositif de mesure est relié par des capteurs de déplacement à la chaîne de déblayage, et qu'il est associé au dispositif de commande un dispositif de mesure de déplacement pour saisir l'avance de la machine Ces moyens constructifs très simples fournissent la possibilité avantageuse de transmettre les valeurs d'inclinaison obtenues au moyen du premier dispositif de mesure de façon décalée dans le temps, après une influence correspondante, au dispositif d'entraînement de la chaîne de déblayage pour pouvoir copier de cette façon exactement la position réelle de voie ferrée qu'on a rencontré avant l'utilisation pour le travail Etant donné qu'on connaît par les capteurs de déplacement la position exacte de la chaîne de déblayage relativement au châssis de machine et au dispositif de mesure, on peut amener la chaîne de déblayage exactement dans la position en hauteur et transversale souhaitée Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir un réglage ou une rotation du châssis de machine très compliqué du point de vue constructif et connu par l'art antérieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le premier dispositif de mesure est constitué d'un châssis de wagon, disposé dans le sens de travail devant le châssis de machine et relié de façon articulée à celuici, prenant appui sur des trains de roulement sur rails, d'un wagon de criblage comprenant une installation de criblage et le capteur d'inclinaison longitudinale, qui est fixé, relativement à la direction transversale de la machine, au milieu au châssis de wagon Ce développement ultérieur permet, en utilisant le wagon de criblage comme dispositif de balayage, un copiage de la position réelle de voie ferrée en contournant avantageusement des erreurs de position d'assiette de voie ferrée de faible longueur d'onde. Selon encore d'autres caractéristiques de l'invention, le deuxième dispositif de mesure est constitué par le châssis de machine relié à la chaîne de déblayage en liaison avec le capteur d'inclinaison longitudinale fixé au châssis de machine au voisinage de la chaîne de déblayage, les capteurs de déplacement sont fixés sur les dispositifs d'entraînement prévus entre le châssis de machine et la chaîne de déblayage, et un capteur d'inclinaison transversale fixé au châssis de machine et au châssis de wagon, respectivement, est associé à chaque dispositif de mesure en plus du capteur d'inclinaison longitudinale, ce qui permet, avec une dépense constructive minimale, une détermination exacte de la position réelle du châssis de machine pour pouvoir comparer celle-ci avec la valeur obtenue par le premier dispositif de mesure Il est possible de régler et de détecter par les capteurs de déplacement chaque position souhaitée relativement au châssis de machine. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, un capteur de déplacement est associé respectivement aux dispositifs d'entraînement ou commandes prévus entre le châssis de machine et le dispositif de levage de voie ferrée, ce qui permet un positionnement exact du dispositif de levage de voie ferrée relativement au châssis de machine dès que la voie ferrée, lors de la création du nouveau lit de ballast, peut être fixée dans la position souhaitée et qu'on peut par conséquent rouler sur celle-ci, à la fin de ces travaux, également à une vitesse plus élevée. Selon encore d'autres caractéristiques de l'invention, les deux dispositifs de mesure reliés chacun à un capteur d'inclinaison longitudinale sont réalisés sous forme de châssis de mesure s'étendant dans la direction longitudinale de la machine, reliés respectivement au capteur d'inclinaison longitudinale, qui prennent appui à une extrémité de façon articulée à une boîte d'essieu du train de roulement sur rails des châssis de machine et de wagon, respectivement et, à l'extrémité opposée, par des galets à boudin sur la voie ferrée, les deux châssis de mesure sont réalisés suivant la même longueur et sont reliés, chacun, à un capteur d'inclinaison transversale, le galet à boudin du deuxième châssis de mesure arrière dans le sens de travail est disposé en cours d'utilisation pour le travail au-dessus du brin de chaîne transversal de la chaîme de déblayage, et des capteurs de déplacement relient le châssis de mesure à la chaîne de déblayage. Ces développements permettent en rapport avec une réalisation de même longueur des deux châssis de mesure une transmission simplifiée des valeurs de mesure de position réelle obtenues du premier au deuxième dispositif de mesure. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues de côté des parties avant et arrière, respectivement, d'une machine pour l'épuration du lit de ballast; la figure 3 est une vue de côté schématique, à plus petite échelle, de la machine; la figure 4 est un profil de hauteur longitudinale de la position réelle de voie ferrée; la figure 5 est une vue en section transversale schématique de la machine au voisinage de la chaîne de déblayage; et la figure 6 est une vue de côté partielle d'un autre mode de réalisation de la machine pour l'épuration du lit de ballast comprenant un système de référence constitué par des châssis de mesure propres. La machine 1 visible sur les figures 1 et 2 pour l'épuration du lit de ballast est constituée d'un châssis de machine 3 oblong prenant appui sur des trains de roulement sur rails 2 et d'un châssis de wagon 5 constituant un wagon de criblage 4 relié de façon amovible à celui-ci par un accouplement Dans le sens de travail de la machine 1, représenté par une flèche 6, le wagon de criblage 4 prenant appui sur des trains de roulement sur rails 7 est disposé devant et équipé d'une centrale génératrice d'énergie 8 ainsi que d'une cabine de conduite 9 Une autre cabine de conduite 10 ainsi qu'une centrale génératrice d'énergie 11 se trouvent à l'extrémité arrière de la machine 1 Une cabine de travail 12 avec un dispositif de commande 13 est prévu dans un tronçon du châssis de machine 3 réalisé de façon coudée vers le haut. Derrière la cabine de travail 12, une chaîne de déblayage 14 sans fin déplaçable en hauteur par des commandes 30 est articulée au châssis de machine 3 Directement derrière un brin de chaîne transversal 17 se trouvant en-dessous d'une voie ferrée 15 avec des traverses 16 et s'étendant transversalement à la direction longitudinale de la machine, de la chaîne de déblayage 14 se trouve un dispositif de levage de voie ferrée 18 déplaçable en hauteur et latéralement par des commandes 20 Entre celui-ci et le train de roulement sur rails 2 qui suit dans le sens de travail, un autre dispositif de levage de voie ferrée 19 est relié par des commandes 20 de façon déplaçable en hauteur et latéralement au châssis de machine 3. On a placé dans le sens de travail directement devant le dispositif de levage de voie ferrée 19 les extrémités d'éjection de deux courroies transporteuses déjection 21 pivotant dans le plan horizontal pour l'éjection de ballast nettoyé Le ballast nettoyé peut être transporté par une unité de transport 22 vers les courroies transporteuses d'éjection 21 Un agencement à courroies transporteuses 23 prévu pour le transport du ballast encrassé est constitué de trois courroies transporteuses Deux installations de criblage disposées au wagon de criblage 4 peuvent être amenées à osciller indépendamment l'une de l'autre par des commandes propres Une unité transporteuse 24 sert à l'évacuation des déblais. On a tendu entre les trains de roulement sur rails 2, 7 respectivement avant du châssis de machine 3 et du châssis de wagon 5 une corde de référence 25 s'étendant dans la direction longitudinale de la machine, disposée au milieu relativement à la direction transversale de la machine, pour déterminer la position latérale de la voie ferrée Pour fixer cette corde de référence 25, on a prévu, respectivement dans les zones extrêmes avant et arrière du châssis de wagon 5 un pont de mesure 26 déplaçable en hauteur relié à des galets à boudin déplaçables par roulement sur la voie ferrée Sur un autre pont de mesure médian 27, on a prévu un capteur de hauteur de flèche Le dispositif de commande 13 présentant une unité de stockage électronique 28 est relié à un dispositif de mesure de déplacement 29 Pour une avance continue pour le travail, on a prévu des dispositifs de locomotion 31. Des commandes 30 prévues pour le déplacement en hauteur et latéral de la chaîne de déblayage 14 relativement au châssis de machine 3 sont reliées, respectivement, à un capteur de déplacement 32 propre réalisé sous forme de potentiomètre Les commandes 20 prévues pour le déplacement en hauteur et transversal des dispositifs de levage de voie ferrée 18, 19 sont également reliés, respectivement, à un capteur de déplacement 33 propre Ces capteurs de déplacement 32, 33 permettent de saisir exactement le déplacement respectif. Un système de référence 34 pour commander la position aussi bien de la chaîne de déblayage 14 que du dispositif de levage de voie ferrée 18, 19 est constitué d'un premier dispositif de mesure 35 comprenant un capteur d'inclinaison longitudinale 36 pour capter l'inclinaison longitudinale de la voie 15 et d'un deuxième dispositif de mesure 37 disposé derrière celui-ci dans le sens de travail et comprenant un autre capteur d'inclinaison longitudinale 40 pour capter l'inclinaison longitudinale de la voie ferrée Le premier dispositif de mesure 35 est constitué de plus du châssis de wagon 5 du wagon de criblage 4 disposé dans le sens de travail devant le châssis de machine 3, relié à un capteur d'inclinaison longitudinale et transversale 36, 39 Les capteurs d'inclinaison longitudinale et transversale 36, 39 sont fixés relativement à la direction transversale de la machine au milieu au châssis de wagon 5. Le deuxième dispositif de mesure précité 37 est constitué du châssis de machine 3 relié à la chaîne de déblayage 14 avec le capteur d'inclinaison longitudinal 40 fixé au voisinage de la chaîne de déblayage 14 au châssis de machine 3 Celui-ci est disposé conjointement avec un capteur d'inclinaison transversale 41 relativement à la direction transversale de la machine au milieu du châssis de machine 3. Dans ce qui suit, on décrira plus en détail le mode de fonctionnement du système de référence 34. On mesure avec le premier dispositif de mesure 35, constitué du châssis de wagon 5 et des capteurs d'inclinaison 36, 39 suivant des tronçons de mesure réguliers, mesurés par le dispositif de mesure de déplacement 29, par exemple de 1 m de longueur, aussi bien l'inclinaison respective longitudinale que transversale de la voie ferrée 15, et on la stocke en l'attribuant au point de mesure positionnel concerné Comme on le voit sur les figures 3 et 4, les différents points de mesure à la voie ferrée 15 sont désignés par A, B, C etc On a mesuré au point de mesure A une inclinaison longitudinale du châssis de wagon 5 d'un angle a (figure 4). On peut calculer à partir de l'équation: dyn = dxn tana la hauteur dyn En additionnant les différentes valeurs de mesure, on peut finalement établir un profil de hauteur longitudinale portant la référence numérique 42 de la position réelle de la voie ferrée Selon une variante de réalisation il est possible de calculer à l'aide d'un algorithme un profil de hauteur de consigne représenté sur la figure 4 par une ligne en traits mixtes et amélioré par un effet de lissage pour la commande de la position de la chaîne de déblayage 14 et/ou des dispositifs de levage de voie ferrée 18, 19 En raison de ce profil de hauteur de consigne, les valeurs de hauteur correspondantes dyn sont modifiées en éliminant des erreurs de position de niveau de courte longueur d'onde. Les valeurs de hauteur de consigne légèrement modifiées par l'algorithme sont émises par le deuxième dispositif de mesure 37 dès que la chaîne de déblayage 14 et les dispositifs de levage de voie ferrée 18, 19 ont atteint les points de mesure positionnels respectifs On détermine une valeur de différence par une comparaison de l'inclinaison réelle du châssis de machine 3 (l'inclinaison de celui-ci, du fait de l'appui du train de roulement sur rails arrière 2 sur le lit de ballast nouvellement créé n'est pas identique avec l'inclinaison du châssis de wagon 5) obtenue à l'aide des capteurs d'inclinaison 40, 41 avec les valeurs de consigne stockées En fonction de cette valeur de différence, on règle électroniquement la position zéro respective des capteurs de déplacement 32 et 33, respectivement de telle façon que le châssis de machine 3 se trouve par calcul dans la position de consigne ( voir les lignes en traits mixtes sur la figure ) En partant de cela, on peut maintenant définir la position souhaitée du brin de chaîne transversal 17 en raison des grandeurs visibles sur la figure 5 de façon précise relativement au châssis de machine 3 ou à la position corrigée par calcul mentionnée avant. Les grandeurs h R, ASV et oa R sont calculées à partir des longueurs Il, I 2, Is (en rapport avec les commandes 30) déterminées par les capteurs de déplacement 32, et des dimensions géométriques. Les abréviations visibles sur la figure 5 signifient: au = Angle d'inclinaison transversale du châssis de machine 3. IR(i) = Largeur de déblayage. Il JI 2 = Longueur de sortie des commandes 30 pour le déplacement en hauteur de la chaîne de déblayage 14. Is = Longueur de sortie d'une autre commande 30 pour le déplacement transversal de la chaîne de déblayage 14. h R = Hauteur du brin de chaîne transversal 17 relativement au milieu du châssis de machine 3. ASV = Déplacement latéral du brin de chaîne transversal 17. a R = Angle d'inclinaison du brin de chaîne transversal 17 relativement au châssis de machine 3. De façon analogue à la commande décrite avant de la position de chaîne de déblayage, on peut également commander la position de consigne en hauteur et latérale des deux dispositifs de levage de voie ferrée 18, 19, la position respective pouvant être saisie relativement au châssis de machine 3 à l'aide des capteurs de déplacement 33 précités Suivant une autre variante, on peut bien évidemment transmettre les valeurs de mesure déjà connues de la position d'assiette de voie ferrée, par exemple par un ordinateur de guidage automatique ALC voir la revue Progressive Railroading 9/90, pages 83-85 par exemple sous la forme d'un milieu de stockage directement au dispositif de stockage 13. Une variante de réalisation visible sur la figure 6 d'un autre système de référence 43 conforme à l'invention pour la commande de la chaîne de déblayage 14 et/ou des dispositifs de levage de voie ferrée 18 est constituée aussi bien d'un premier et deuxième dispositifs de mesure 44, 45 que d'un châssis de mesure 50, 51 s'étendant dans la direction longitudinale de la machine et relié respectivement à un capteur d'inclinaison longitudinale et transversale 46, 47 et 48, 49 respectivement Ces châssis de mesure 50, 51 s'étendant dans la direction longitudinale de la machine sont logés chacun par une extrémité avant à la boîte d'essieu du train de roulement sur rails avant 7, 2 du wagon de criblage 4 et du châssis de machine 3, respectivement L'extrémité arrière du châssis de mesure 50, 51 prend appui, respectivement, par un galet à boudin 52 sur la voie ferrée 15 Les deux châssis de mesure 50, 51 ont la même longueur Le galet à boudin 52 du deuxième dispositif de mesure 45 se trouve au-dessus du brin de chaîne transversal 17 Dans cette zone, le châssis de mesure 51 est relié par au moins un capteur de déplacement 53 s'étendant verticalement et horizontalement transversalement à la direction longitudinale de la machine au brin de chaîne transversal 17. En cours dutilisation pour le travail, on saisit, comme cela a déjà été décrit à propos de la première variante de réalisation, avec le premier dispositif de mesure 44 la position réelle de la voie ferrée 15 notamment relativement à l'inclinaison longitudinale et transversale suivant des écarts de mesure réguliers, et on les stocke en les attribuant aux points de mesure positionnels Dès que le brin de chaîne transversal 17 atteint les points de mesure associés aux différentes valeurs de mesure, on commande la position de la chaîne de déblayage 14 relativement aux valeurs réelles stockées Pour ce faire, on effectue tout d'abord à l'aide des deux capteurs d'inclinaison 46, 47 une comparaison des valeurs réelles actuelles avec les valeurs réelles stockées (qui, pour la commande de la chaîne de déblayage 14 servent, en fait, de valeurs de consigne) Cette comparaison est nécessaire notamment parce que le galet à boudin 52 du deuxième dispositif de mesure 45 présente en raison de la voie 9 2692606 ferrée relevée 15 une position s'écartant de la position réelle Après la formation de différence mentionnée, la position zéro respective des capteurs de déplacement 53 peut être réglée électroniquement de façon que l'inclinaison longitudinale et transversale du châssis de mesure 51 se trouve quasiment par calcul dans la même position que le châssis de mesure 50 du premier dispositif de mesure 44 En partant de cela, on peut régler exactement à l'aide des capteurs de déplacement précités 53 la position de la chaîme de déblayage 14 relativement au châssis de mesure 51 pour obtenir la profondeur de déblayage et/ou l'inclinaison transversale souhaitées. REVENDICATIONS 1 Machine ( 1) pour le traitement du lit de ballast d'une voie ferrée comprenant un châssis de machine ( 3) prenant appui sur des trains de roulement sur rails ( 2), une chaîne de déblayage ( 14) déplaçable en hauteur par des commandes ( 30), un dispositif de levage de voie ferrée ( 18, 19) déplaçable par des commandes ( 20) et un système de référence ( 34) présentant un dispositif de commande ( 13) pour la commande du niveau ou de la hauteur de la chaîne de déblayage, qui est constitué d'un premier dispositif de mesure ( 35) comprenant un capteur d'inclinaison longitudinale ( 36) pour capter l'inclinaison longitudinale de la voie ferrée et d'un deuxième dispositif de mesure ( 37) disposé derrière celui-ci dans le sens de travail comprenant un autre capteur d'inclinaison longitudinale ( 40) pour capter l'inclinaison longitudinale de la voie ferrée, caractérisée en ce que le deuxième dispositif de mesure ( 37) est relié par des capteurs de déplacement ( 32) à la chaîne de déblayage ( 14), et en ce qu'il est associé au dispositif de commande ( 13) un dispositif de mesure de déplacement ( 29) pour mesurer l'avance de la machine. 2 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier dispositif de mesure ( 35) est constitué d'un châssis de wagon ( 5) d'un wagon de criblage ( 4) disposé dans le sens de travail devant le châssis de machine ( 3) et relié de façon articulée à celui-ci, prenant appui sur des trains de roulement sur rails ( 7), avec une installation de criblage et le capteur d'inclinaison longitudinale ( 36). 3 Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le capteur d'inclinaison longitudinale ( 36) est fixé relativement à la direction transversale de la machine au milieu au châssis de wagon ( 5). 4 Machine selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le deuxième dispositif de mesure ( 37) est constitué du châssis de machine ( 3) relié à la chaîne de déblayage ( 14) en liaison avec le capteur d'inclinaison longitudinale ( 40) fixé au voisinage de la chaîne de déblayage ( 14) au châssis de machine ( 3). 5 Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les capteurs de déplacement ( 32) sont fixés sur les dispositifs d'entraînement ( 30) prévus entre le châssis de machine ( 3) et la chaîne de déblayage ( 14). 6 Machine selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est associé à chaque dispositif de mesure ( 35, 37), en plus du capteur il d'inclinaison longitudinale ( 36, 40), un capteur d'inclinaison transversale ( 39, 41) fixé au châssis de machine ou de wagon ( 3, 5). 7 Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un capteur de déplacement ( 33) est associé, respectivement, aux dispositifs d'entraînement ( 20) prévus entre le châssis de machine ( 3) et le dispositif de levage de voie ferrée ( 18, 19). 8 Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux dispositifs de mesure ( 44, 45) dont chacun est relié à un capteur d'inclinaison longitudinale ( 46, 48) sont réalisés sous forme de châssis de mesure ( 50, 51) s'étendant dans la direction longitudinale de la machine et reliés respectivement au capteur d'inclinaison longitudinale, qui prennent appui à une extrémité de façon articulée sur une boîte d'essieu du train de roulement sur rails ( 7, 2) du châssis de machine et de wagon ( 3, 5) respectivement et à l'extrémité opposée par des galets à boudin ( 52) sur la voie ferrée ( 15). 9 Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce que les deux châssis de mesure ( 50, 51) sont réalisés suivant la même longueur et sont reliés, respectivement, à un capteur d'inclinaison transversale ( 47, 49). Machine selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que le galet à boudin ( 52) du deuxième châssis de mesure ( 51) arrière dans le sens de travail est disposé en cours d'utilisation pour le travail au-dessus du brin de chaîne transversal de la chaîne de déblayage ( 14). i 1 Machine selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée par des capteurs de déplacement ( 53) reliant le châssis de mesure ( 51) à la chaîne de déblayage ( 14).