Brevet FR2719608A1 — publié le 19951110

PROCEDE ET APPAREIL POUR L'EXECUTION DE SOUDURES DE RAILS EN VOIE. La présente invention concerne le soudage des rails de voie ferrée. Dans sa demande de brevet français n 9213.455, le demandeur a décrit un procédé de soudage de rails en voie à l'aide d'une machine de soudage électrique sans apport de métal. Cette machine est munie de moyens lui permettant d'être supportée au-dessus des rails pendant le soudage et au moins pendant le début du refroidissement de la soudure, période pendant laquelle les rails ont été rendus flottants de telle sorte que la machine n'exerce sur eux en cours de soudage aucun appui ou contrainte autre que ceux qui sont provoqués par la tête de soudage elle-même. La présente invention concerne un perfectionnement à cette technique de soudage. I1 a en effet été constaté que le fait que les rails aient été rendus flottants sur une longueur relativement importante de part et d'autre de la coupe, rendaient délicats et aléatoires les réglages en hauteur et en alignement nécessaires pour obtenir une parfaite géométrie de la file de rail soudée avec le léger pointu (3/10ème mm) requis au droit de la soudure. Le but de la présente invention est donc de procurer des moyens qui assurent, pendant le soudage et au moins le début du refroidissement, un guidage suffisant des rails pour que leur réglage ne soit pas affecté par des contraintes liées à la géométrie des rails en voie et évite tout risque de défaut de géométrie de la soudure. Plus précisément, la présente invention vise à procurer une absence de contrainte exercée sur les abouts de rails selon leur direction longitudinale pendant l'application de la tête de soudage et à obtenir en outre une grande facilité de réglage des abouts. En d'autres termes, pour parvenir à un tel résultat, l'invention doit assurer que les abouts de rails à souder soient parfaitement réglés en dressage et en nivellement, restent maintenus dans cette position pendant l'application de la tête de soudage, tout en restant cependant capables de se déplacer librement dans une direction longitudinale et sans être soumis au poids de la tête de soudage. Selon l'invention, on procède au soudage de rails en voie à l'aide d'une machine de soudage électrique sans apport de métal munie de moyens lui permettant d'être supportée au-dessus des rails pendant l'opération de soudage et au moins pendant le début du refroidissement de la soudure, les rails ayant été détirefonnés de part et d'autre du point de la soudure , les dits rails étant en outre libres à leur extrémité située en aval de la soudure, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on utilise des moyens de maintien en dressage et en nivellement des rails sur une distance d'au moins 1,50 m et de préférence de 3 m de part et d'autre du point de soudure. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention prévoit l'utilisation d'une machine additionnelle constituée par un chariot muni de galets lui permettant de rouler sur la voie en combinaison avec la machine de soudage, ce chariot portant les moyens de dressage et de nivellement des rails. Ce chariot, spécialement conçu pour la mise en oeuvre de l'invention, comporte deux cadres fixés respectivement aux deux extrémités d'une poutre maîtresse disposée dans la direction de la voie de telle sorte qu'un espace médian libre soit ménagé entre les deux cadres pour le passage de la tête de soudage. Chaque cadre comporte pour chaque file de rails au moins deux mâchoires de guidage alignées selon l'axe longitudinal de la file de rails, qui seront ci-après appelées mâchoires de dressage. Ces mâchoires de dressage sont montées sur un support susceptible de coulisser verticalement par rapport au cadre. Les mâchoires de dressage sont conformées pour assurer une tenue du rail dans la direction transversale à la voie et une faculté de coulissement libre du rail dans la direction parallèle à la voie. Ainsi, dans une première variante de réalisation de l'invention, le chariot auxiliaire est positionné et immobilisé au-dessus du point de soudage après détirefonnage des rails de part et d'autre du point de soudage sur une distance d'environ 10 à 40 m. Les mâchoires de dressage sont alors appliquées aux portions de rails au-dessus desquelles elles se trouvent, et leurs supports sont réglés en hauteur par rapport aux cadres du chariot. Ceci procure un dressage et un nivellement parfait des abouts de rails à souder et assure l'application des rails contre les galets de roulement du chariot. La machine de soudage est alors approchée du chariot auxiliaire de sorte que la tête de soudage soit correctement positionnée au point de soudage sur les abouts d'une des deux files de rails entre les deux cadres du chariot. Du fait que la machine de soudage est supportée au-dessus de la voie sans reposer sur les rails et que la tête de soudage tenue par son bras de manoeuvre ne repose pas non plus sur les abouts de rails, la géométrie du rail n' est pas affectée pendant le soudage. Le maintien en dressage et en nivellement des rails sur une longueur d'au moins 1,50 m grâce à l'utilisation du chariot auxiliaire garantit que les réglages effectués avant la mise en oeuvre de la tête de soudage seront conservés pendant toute l'opération. Le réglage du pointu requis s'effectue, de manière connue en soi, par le réglage des mâchoires de la tête de soudage à l'aide de jeux de cales et de billes. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le chariot auxiliaire est équipé de moyens d'appui sur les traverses de la voie et de moyens de réception d'une armature de support solidaire du bras de manoeuvre de la tête de soudage. Grâce à ces dispositions, le poids du chariot et les forces indésirables qui pourraient résulter d'une mauvaise manoeuvre du bras de la tête de soudage seront supportés par la voie sans risque d'être transmis aux rails. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de réalisation préférentiel de l'invention. Cette description sera faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la Figure 1 est une vue schématique en coupe selon la ligne A-A de la figure 2 d'un chariot auxiliaire selon l'invention mis en place au point d'un soudage à réaliser - la Figure 2 est une vue schématique en plan d'un chantier de soudage de rails selon l'invention, le chariot auxiliaire étant en place - la Figure 3 est une vue de détail agrandie d'une demi-coupe selon la ligne B-B de la figure 2 - la Figure 4 est une vue de détail agrandie d'une coupe selon la ligne C-C de la figure 2. La voie ferrée représentée schématiquement sur les figures comporte deux files parallèles de rails 1 reposant sur des traverses 2, en l'espèce sur les blochets de traverses en béton. De manière classique, le pas de travelage est de 0,6 m. Comme exposé précédemment, les rails 1 sont détirefonnés sur une longueur comprise entre 10 et 40 m, et les extrémités des rails situés en aval dans le sens de progression du chantier de soudage sont libres, bien que cela ne soit pas montré sur les figures. L'emplacement de la soudure à exécuter est figuré par la ligne d'axe P. On voit sur les figures qu'il existe un espace E entre les abouts se faisant face de deux rails 1 de la même file. Sur la figure 1 on a partiellement représenté de façon très schématique l'extrémité d'une machine de soudage 3 du type décrit dans le brevet n 9213.455, avec son bras de manoeuvre 4 et sa tête de soudage 5. Comme on le voit sur les figures, le chariot auxiliaire 6 comporte une poutre longitudinale maîtresse 7 qui en service est centrée sur l'axe longitudinal médian de la voie. Cette poutre porte à ses deux extrémités un cadre 8 qui, en vue de dessus, s'étend transversalement sur pratiquement tout la largeur de la voie. Chaque cadre 8 est muni à ses extrémités de deux galets de roulement 9 montés en position fixe sur la traverse externe du cadre et deux galets d'appui 10 montés de manière réglable en hauteur sur la traverse interne du cadre. Les faces internes des traverses d'un cadre 8 sont équipées de glissières verticales 11 centrées sur l'axe longitudinal médian de chaque file de rails 1. Ces glissières 11 reçoivent deux poutres 12 supportant chacune deux mâchoires de dressage 13, centrées selon l'axe longitudinal médian de la file de rails au-dessus de laquelle elles se trouvent en service, et qui sont espacées entre elles de manière à constituer deux points de tenue du rail parfaitement alignés dans le sens longitudinal. Dans l'exemple représenté, l'écartement entre les mâchoires de dressage d'un même paire est de deux fois le pas de travelage, soit 1,2 m. Chaque mâchoire de dressage 13 est constituée par deux branches 14 portant à leur extrémité libre un galet 15 monté à rotation autour d'un axe vertical et dont la face inférieure définit un épaulement sur lequel repose en service le champignon du rail 1. Les branches 14 sont articulées dans une chape 16 à l'intérieur de laquelle elles coopèrent à l'aide de pignons 17 avec la crémaillère d'extrémité d'une queue de réglage 18 montée dans un fourreau 19 traversant la poutre 12. Un volant 20 permet de manoeuvrer la queue de réglage 18. La manoeuvre du volant 20 permettra d'appliquer les galets 15 contre le champignon du rail 1 de manière à ce qu'il soit porté par le dessous et maintenu latéralement mais sans exercer sur le rail aucune force de serrage ou de pincement. Entre les deux mâchoires de dressage 13, la poutre est équipée d'un dispositif de nivellement 21 fixé au cadre 8 par deux traverses 22 disposées entre la poutre maîtresse 7 et le longeron correspondant du cadre 8. Le dispositif de nivellement 21 est constitué par une vis de réglage 23, avec à son extrémité une queue taraudée 24 logée et soudée dans la poutre 12 et avec un noyau à trou lisse 25 soudé aux traverses 22. Un volant 26 permet la manoeuvre du dispositif de nivellement 21. Ce dispositif de nivellement 21 fait monter ou descendre (par son propre poids) le long des glissières 11, par rapport au cadre 8, la poutre 12 qui porte les mâchoires de dressage 13. Elle assure ainsi la mise en appui du rail contre les galets de roulement 9 et les galets de réglage 10 du chariot 6. Au même niveau que le dispositif de nivellement 21, chaque longeron du cadre 8 porte un patin d'appui 27, destiné à immobiliser le chariot et transférer toutes les contraintes subies par ce dernier aux traverses 2 de la voie. Chaque patin 27 est monté à l'extrémité d'une queue de réglage 28 traversant un noyau fileté 29 soudé sur le cadre 8 . L'extrémité de la queue 28 opposée au patin 27 porte un volant de manoeuvre 30. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, dans cet exemple de réalisation la traverse interne de chaque cadre 8 est équipée de deux paires de cuvettes de réception et de centrage 31 des pions sphériques 32 fixés sous les patins d'appui 33 d'un portique 34 fixé à la tête de soudage 5. Ainsi, comme exposé précédemment, toute contrainte ou force parasite indésirable provoquée par la manoeuvre de la tête de soudage sera transmise au chariot 6 en appui sur les traverses 2 par ses patins 27, sans risque d'affecter le réglage des abouts de rails. Le soudage de chaque file de rails sera exécuté successivement par passage de la tête de soudage de part et d'autre de la poutre maîtresse 7 dans l'espace séparant les deux cadres 8. Dans cet exemple de réalisation, compte tenu d'un pas de travelage classique de 0,6 m, on voit sur les figures que les moyens de réglage des rails en dressage et en nivellement assurent un maintien flottant des dits rails sur une distance de 3 m de part et d'autre du point de soudage ( 3,6 m si l'on prend en compte les galets de roulement 9). Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces données dimensionnelles préférées. Toutefois pour obtenir un résultat acceptable, la longueur de guidage du rail de part et d'autre du point de soudage ne devrait pas être inférieure à 1,5 m. L'invention n'est pas non plus limitée à l'utilisation du chariot auxiliaire ci-dessus décrit. On pourra, par exemple, mettre en oeuvre le procédé en utilisant de simples glissières en forme de U dont les parois internes seront équipées de moyens destinés à faciliter le glissement du rail (galets, rouleaux, billes, plaques en matériau antifriction, etc...), et dont l'une des extrémités comportera des moyens de fixation rapide sur la tête de soudage. Ces glissières seront mises en place sous les rails après qu'ils aient été détirefonnés, puis la tête de soudage sera amenée au point de soudage et l'extrémité des glissières y sera fixée. On a décrit ci-dessus un mode de réalisation préféré de l'invention qui met en oeuvre un chariot auxiliaire conçu pour permettre le réglage simultané des deux files de rails pour la préparation de l'opération de soudage qui, elle, s'effectue en deux temps, la tête ne pouvant effectuer qu'une soudure à la fois. Il est clair que, sans sortir du cadre de l'invention, celle-ci pourra être mise en oeuvre avec un chariot auxiliaire simplifié n'agissant que sur une seule file de rails REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage de rails en voie à l'aide d'une machine de soudage électrique sans apport de métal comportant une tête de soudage portée par un bras de manoeuvre, la dite machine étant munie de moyens lui permettant d'être supportée au-dessus des rails pendant l'opération de soudage et au moins pendant le début du refroidissement de la soudure, les rails ayant été détirefonnés de part et d'autre du point de la soudure les dits rails étant en outre libres à leur extrémité située en aval de la soudure caractérisé en ce que l'on utilise des moyens de maintien en dressage et en nivellement des rails sur une distance d'au moins 1,50 m et de préférence de 3 m de part et d'autre du point de soudure. 2. Procédé de soudage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de dressage et de nivellement sont portés par la tête de soudage. 3. Procédé de soudage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de dressage et de nivellement sont portés par un chariot auxiliaire circulant en avant de la machine de soudage. 4. Chariot auxiliaire pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte deux cadres (8) fixés respectivement aux deux extrémités d'une poutre (7) disposée dans la direction de la voie de telle sorte qu'un espace médian libre soit ménagé entre les deux cadres pour le passage de la tête de soudage (5), en ce que chaque cadre comporte pour chaque file de rails au moins deux mâchoires de dressage (13) alignées selon l'axe longitudinal de la file de rails, en ce que les dites mâchoires (13) sont montées sur un support (12) susceptible de coulisser verticalement par rapport au cadre (8) et en ce que les mâchoires de dressage (13) sont conformées pour assurer une tenue du rail dans la direction transversale à la voie et une faculté de coulissement libre du rail dans la direction longitudinale de la voie. 5. Chariot selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'il est muni de patins d'appui (27) réglables, de galets de roulement (9) et de galets d'appui réglables (10). 6. Chariot selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que le support (12) des mâchoires (13) est déplaçable verticalement par rapport au cadre (8) au moyen d'un dispositif de nivellement (21) monté sur le dit cadre (8). 7. Chariot selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que les traverses internes des cadres (8) comportent des cuvettes de réception et de centrage (31) de patins d'appui (33) d'un portique (34) fixé à la tête de soudage (5).