Brevet FR2741091A1 — publié le 19970516

"Installation mobile d'entretien et de réparation de voies ferrées" L'invention concerne les installations mobiles d'intervention sur les voies ferrées, et notamment les installation d'entretien et de réparation des voies. Actuellement, l'entretien et la réparation des voies ferrées sont assurés, en fonction des opérations à effectuer, soit par du personnel équipé d'outils ou de machines portables, soit au moyen d'un matériel lourd installé sur un chariot tracté ou automoteur circulant sur la voie. Les outils portables sont d'un emploi relativement malcommode, car la notion de portabilité recouvre une grande variété d'outils et de machines dont certains sont encombrants et pas aussi légers qu'il serait souhaitable, et cela est précisément le cas dans le domaine ferroviaire ; un exemple caractéristique est celui des machines pour meuler les joints de rails, lesquelles ne peuvent aboutir à un résultat conforme aux normes que si leur longueur est de l'ordre du mètre, et dont le poids est nécessairement important compte-tenu de la nature de l'outil lui-même. Les installations sur chariot sont généralement spécialisées par type d'intervention, et l'entretien des voies sur un site déterminé nécessite l'existence sur ce site d'un assez grand nombre d'entre eux. De plus leur poids (plusieurs centaines de kilogrammes) les rend difficiles à transporter de leur lieu d'entreposage à la voie, cet inconvénient étant sensible dans le cas des voies de chemins de fer métropolitains, lorsqu'ils doivent transiter par les couloirs et les escaliers conçus pour être empruntés par le public pendant les heures de fonctionnement normal du réseau, et également lorsqu'il est nécessaire de les transférer d'un quai à la voie et inversement. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients, et consiste à cet effet en une installation mobile d'entretien et de réparation de voies ferrées, du type comprenant un chariot muni d'un appareillage d'intervention sur la voie et comportant des organes de roulement, fonctionnant en association avec des organes moteurs, et un appareillage de commande, installation caractérisée en ce qu'elle est constituée de plusieurs modules solidarisés de manière amovible pour former une file de chariots munis d'organes de roulement, comprenant au moins un chariot d'intervention sur la voie adapté à porter au moins un appareillage d'intervention, et un chariot de commande comportant un appareillage de commande de l'appareillage d'intervention, et en ce que le chariot d'intervention comporte un châssis présentant, vu de dessus, une forme en H constitué d'un corps central et de branches de longueurs sensiblement égales s'étendant sensiblement perpendiculairement de part et d'autre de ce corps aux extrémités de celui-ci pour déterminer de part et d'autre du corps deux échancrures s'étendant chacune entre les branches se faisant vis-à-vis d'un même côté de celui-ci, et les branches comportent des moyens de solidarisation amovible adaptés à solidariser un appareillage d'intervention à chaque paire de branches constituée par deux branches se faisant vis-à-vis d'un même côté du corps. Grâce à ces caractéristiques, il suffit d'un faible nombre de chariots pour pouvoir exécuter une grande variété d'interventions, puisque les chariots ne sont pas spécialisés et peuvent être équipés à la demande des appareillages d'intervention désirés. Egalement, l'installation peut être aisément transportée, puisque d'une part les modules sont solidarisés de manière amovible et ainsi peuvent être transportés séparément, et d'autre part les appareillages d'intervention sont eux-mêmes amovibles par rapport au chariot d'intervention. Selon une caractéristique de l'invention, chacun des chariots peut être constitué par l'association de plusieurs modules, à savoir un module constitué par un châssis en H et deux modules constitués respectivement par deux ensembles de roulement munis d'organes de roulement, le module de châssis en H étant disposé entre et solidarisé amoviblement à ces deux organes de roulement. Grâce à cette caractéristique, dans le cas où plusieurs chariots d'intervention doivent être constitués à la file, les chariots d'intervention qui se suivent immédiatement peuvent avoir un ensemble de roulement en commun, ce qui réduit les coûts de matériel. De plus, l'amovibilité des ensembles de roulement par rapport aux châssis permet de réduire encore le poids des éléments à transporter. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, en vue de faciliter le transfert des chariots d'un quai à une voie en contrebas et réciproquement, ceux-ci peuvent comporter des trains de roulement en mouvement transversal escamotables, et des caissons s'étendant transversalement et extensibles télescopiquement, munis de vérins montés pivotants autour d'un axe horizontal et dont la tige comporte une pince susceptible d'enserrer les rails. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de formes de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs et illustrées par les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de côté d'une première forme de réalisation d'un chariot d'intervention entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de dessus du chariot de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique de côté d'une deuxième forme de réalisation d'un chariot d'intervention entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique de dessus du chariot de la figure 3, - la figure 5 est une vue en bout du chariot de la figure 3 lors d'une phase de son transfert d'un quai à une voie, et - la figure 6 est une vue en bout du chariot de la figure 3 lors d'une phase ultérieure de son transfert d'un quai à une voie. L'installation mobile dont l'un des constituants est représenté sur les figures est destinée à l'entretien et à la réparation de voies ferrées telles que celles d'un réseau ferré métropolitain. Selon l'invention, cette installation, modulaire, est constituée de modules solidarisés de manière amovible pour former une file de chariots comprenant au moins un chariot d'intervention et un chariot de commande. Dans une première forme de réalisation, illustrée par les figures 1 et 2, l'installation comprend un ou plusieurs chariots d'intervention 1 tels que celui représenté sur ces figures et un chariot de commande. Le chariot d'intervention 1 est adapté à porter de manière amovible des appareillages d'intervention 2, eux-mêmes sous forme modulaire, interchangeables, susceptibles d'effectuer chacun une intervention ou tâche spécifique, les tâches susceptibles d'être effectuées étant très variées. On peut avoir par exemple - des appareillages de décalaminage des rails, des appareillages de rectification des défauts de surface des rails, - des appareillages d'effacement de l'usure ondulatoire, - des appareillages d'aspiration des voies, - des appareillages de nettoyage haute pression, - des appareillages de tirefonnage et détirefonnage des rails, - des appareillages de déboulonnage et boulonnage des rails, - des appareillages de mesure des défauts de surface des rails, - des appareillages d'auscultation aux ultrasons, - des appareillages de rechargement des rails, - des appareillages de brossage, - des appareillages de bourrage, - des appareillages de dépose des blochets béton et traverses, - des appareillages de pose des traverses, - des appareillages de rentaillage des traverses de voie ferrée. Le chariot de commande (non représenté sur les dessins) porte un appareillage de commande des appareillages d'intervention, éventuellement un appareillage moteur électrique ou thermique, et une cabine pour un opérateur dont le rôle est de régir l'appareillage de commande et l'appareillage moteur. Dans cette première forme de réalisation, les chariots d'intervention comme le chariot de commande sont constitués sous la forme de modules munis d'organes de roulement 3 constitués par des roues à joue ; ici, les chariots étant de poids et de dimensions relativement réduites (de l'ordre du mètre), deux trains de roues respectivement avant et arrière portant chacun deux roues respectivement gauche et droite, sont suffisants. Les chariots d'intervention présentent, vus de dessus lorsque leurs roues 3 reposent sur un sol horizontal, une forme en H qui est celle de leur châssis 4 ; le corps central du H est constitué par un longeron 41 dont la direction s'étend alors horizontalement dans le plan vertical équidistant des roues gauche et droite 3 ; ce longeron 41 porte à chacune de ses deux extrémités, deux branches 42 s'étendant latéralement perpendiculairement de part et d'autre de lui ; les quatre branches 42, ici sensiblement égales, déterminent donc deux échancrures 43 approximativement rectangulaires de part et d'autre du corps central 41 les branches se faisant vis-à- vis d'un même côté du corps pour déterminer les échancrures, comportent des moyens de solidarisation amovible des appareillages d'intervention 2, eux-mêmes dotés de moyens de solidarisation coopérant avec ceux-ci ; ici, les moyens de solidarisation amovible portés par les branches du châssis sont constitués par des glissières 44 destinées à recevoir des galets 21 portés par les faces de l'appareillage d'intervention prévues pour venir en regard des faces des branches 42 du châssis se faisant vis-à-vis d'un même côté du corps ; bien entendu, la nature des chemins de guidage ainsi définis entre les faces des branches 42 du châssis et celles de l'appareillage d'intervention 2 peut être inversée. Ainsi, chaque châssis 4 est adapté à recevoir deux appareillages d'intervention 2 sous la forme de tiroirs amovibles par coulissement latéral, respectivement de part et d'autre de son longeron 41, ces deux appareillages étant destinés à intervenir par exemple sur chacun des deux rails R de la voie ferrée. Comme le plus souvent, la position et l'emplacement des appareillages d'intervention par rapport aux rails doivent être respectés avec une extrême précision, les glissières 44 doivent pouvoir être déplacées et à cette fin sont solidarisées à des organes mobiles de vérins (hydrauliques, électriques ou pneumatiques) non représentés, asservis depuis l'appareillage de commande porté par le chariot de commande. Dans cette forme de réalisation, le chariot d'intervention constitue donc un ensemble rigide en une seule pièce, et, sous les branches 42 du châssis, sont fixées des chapes 45 portant un essieu ou les axes des roues du chariot. Un ou plusieurs arceaux raidisseurs 46 s'étendant longitudinalement au-dessus du chariot peuvent être fixés sur lui, par exemple deux arceaux peuvent être fixés aux branches du châssis respectivement de part et d'autre du longeron. A ces arceaux peut être fixée une poutre transversale 47 facilitant la préhension du chariot par un engin de levage. Des branches 42 du châssis portent également des coffrets contenant un appareillage 48 d'actionnement des appareillages d'intervention ; les appareillages d'actionnement 48 sont reliés électriquement à l'appareillage de commande porté par le module de commande, et électriquement et éventuellement pneumatiquement ou/et hydrauliquement à l'appareillage d'intervention 2 qu'ils actionnent. Ainsi, le chariot de commande de cette première forme de réalisation comporte un appareillage de commande des appareillages d'intervention 2, agissant sur eux par l'intermédiaire des appareillages d'actionnement 48 portés par les chariots d'intervention 1. Cet appareillage de commande est piloté par ordinateur. De préférence, il est relié à chaque appareillage d'actionnement par une liaison à deux fils. Le chariot de commande comporte également ici un appareillage moteur relié mécaniquement à ses organes de roulement pour les entraîner en rotation. Grâce au fait que le châssis supportant l'appareillage moteur n'est pas lié rigidement à celui des chariots d'intervention 1, mais par une liaison mécanique articulée, les vibrations de l'appareillage moteur ne sont pas transmises aux appareillages d'intervention. L'appareillage de commande est logé dans une cabine destinée à l'opérateur de l'installation. Avantageusement, cette cabine est reliée au châssis du chariot de commande avec interposition de joints élastiques afin d'éviter les bruits parasites provenant des vibrations de ce châssis ; également, l'intérieur de la cabine peut être maintenu en légère surpression de telle sorte que les poussières, copeaux, limailles, gouttelettes résultant d'un nettoyage haute-pression, etc. ne puissent y pénétrer et ainsi incommoder l'opérateur et perturber le fonctionnement de l'appareillage de commande, et les joints élastiques jouent alors également le rôle de joints d'étanchéité. Le chariot de commande peut également porter un appareillage d'alimentation, groupe électrogène et/ou batterie d'accumulateurs. Dans une deuxième forme de réalisation schématisée sur les figures 3 à 6, sur lesquelles les mêmes éléments que ceux des figures 1 et 2 portent les mêmes références numériques, un pas supplémentaire est franchi dans la modularité des chariots d'intervention. En effet, les chariots sont également réalisés avec un châssis 4 en H, et les appareillages d'intervention 2 sont encore disposés dans les échancrures latérales 43 déjà mentionnées, mais la dimension des branches 42 du châssis dans la direction longitudinale du chariot est plus faible, du fait, en particulier, que les chapes 45 portant les arbres des roues ne sont pas fixées à elles. En effet, à chaque châssis 4, sont solidarisés de manière amovible deux modules moteurs 5 disposés de part et d'autre du châssis 4 respectivement à l'avant et à l'arrière de celui-ci, constitués par une traverse sous laquelle sont fixées les chapes 45 portant les essieux ou les axes des organes de roulement 3, et supportant un appareillage moteur 50 relié mécaniquement aux organes de roulement (ici des roues à joue) pour les entraîner en rotation. Au lieu que, comme dans la première forme de réalisation, le châssis soit un ensemble rigide auquel sont solidarisés les organes de roulement, ici le châssis 4 est articulé aux modules moteurs 5 par des joints 6 à rotule ou à la cardan ou analogues, et ainsi est suspendu entre deux modules moteurs ; là encore, les appareillages d'intervention 2 ne subissent donc pas les vibrations dues aux appareillages moteurs.Les modules moteurs peuvent porter, en plus des appareillages d'actionnement 48, et de l'appareillage moteur 50, un appareillage d'alimentation 51 tel qu'un groupe électrogène ou/et des batteries d'accumulateurs pour alimenter l'appareillage moteur, ainsi que des coffrets de rangement d'accessoires ; en alternative, cet appareillage et/ou ces coffrets peuvent être portés par le chariot de commande. On peut noter que dans cette forme de réalisation où le chariot de commande est dénué d'appareillage moteur puisque des appareillages moteurs 50 sont intégrés à des modules 5 séparés, et où chaque châssis d'intervention 4 est disposé entre deux modules moteurs, il est possible, dans le cas où plusieurs châssis d'intervention doivent être associés, de les relier par un unique module moteur 5 disposé entre eux en d'autres termes, les chariots d'intervention successifs ont en commun notamment les organes de roulement 3 interposés entre eux et leurs appareillages moteur 50. Naturellement, les appareillages moteurs 50 doivent être tous synchronisés, et peuvent à cette fin avantageusement comporter un moteur connu dans la technique sous le nom de "moteur brushless". Par ailleurs, comme les châssis d'intervention 4 sont suspendus entre deux modules moteurs 5 par des moyens de solidarisation articulée 6, ils possèdent un certain nombre de degrés de liberté qui sont utiles pour diverses interventions sur les voies ; en revanche, l'existence de tout ou partie de ces degrés de liberté peut être un inconvénient notamment quand les appareillages d'intervention 2 ne sont pas en fonctionnement et quand l'installation doit être mue dans sa totalité ou par groupes d'éléments ; aussi, en plus des moyens de solidarisation articulée amovible 6, les châssis d'intervention 4 et les modules moteurs 5 comportent des moyens de solidarisation rigide amovible tels que des moyens de clavetage (non représentés sur les dessins), permettant par exemple de transporter d'un seul bloc un châssis d'intervention et deux modules moteurs. Pour faciliter les mouvements latéraux de l'installation, notamment le transfert des chariots d'un quai à une voie en contrebas et inversement, les châssis 4 ou les modules moteurs 5 peuvent être équipés d'un train escamotable d'entraînement en mouvement transversal. Ce train d'entraînement transversal est, dans la deuxième forme de réalisation, constitué de chapes ou blocs 52 disposés sous la traverse du module moteur, et équipés de roulettes 53, mûs par vérins hydrauliques dans un mouvement en direction verticale lorsque l'installation est au repos ou lors d'une intervention sur la voie, les blocs 52 sont en position rétractée et les roulettes 53 ne sont pas en contact avec le sol ; en revanche, en vue d'un mouvement transversal, les bloc 52 sont descendus par les vérins, jusqu'à ce que les roulettes 53 atteignent le sol et de plus les organes de roulement en direction longitudinale 3 soient décollés de celui-ci (figure 5) ; alors, soit les roulettes 53 sont entraînées en rotation par moteur, soit l'installation peut être poussée ou tirée latéralement en direction de la voie par exemple comme on le verra dans la suite. En effet, avantageusement, les chariots d'intervention peuvent également posséder un dispositif de franchissement de degrés permettant leur autotransfert du quai à la voie et inversement. Ce dispositif comporte, dans la forme de réalisation des figures 3 à 6, des caissons 54 allongés s'étendant dans des logements ouverts à la face inférieure des traverses des modules moteurs 5, ces caissons 54 étant montés coulissants le long des logements des traverses, c'est-à-dire transversalement au chariot, et actionnables dans cette direction par des vérins (non visibles sur les dessins) de préférence hydrauliques pour prolonger télescopiquement les traverses sélectivement de l'un ou de l'autre côté du module moteur 5.La face inférieure de ces caissons est ouverte, et deux autres vérins de préférence hydrauliques 55 logés entre les parois des caissons ont leur cylindre monté pivotant autour d'un axe 56 traversant horizontalement le caisson 54 et porté par ces parois ; ces vérins 55 intérieurs aux caissons 54 sont mobiles en pivotement entre une position de rétraction totale dans laquelle leurs axes longitudinaux sont horizontaux et alignés et leurs tiges respectives se font vis-à-vis, et une position d'extension totale dans laquelle leurs axes longitudinaux sont parallèles et verticaux et leurs tiges respectives s'étendent vers le bas ; ces deux positions sont définies par des butées de limitation du mouvement de rotation (non représentées), coopérant avec les cylindres des vérins 55 ; le passage de l'une à l'autre position est automatique lors de l'extension ou de la rétraction de la tige du vérin, grâce au fait que l'emplacement de l'axe de rotation 56 de chaque vérin est choisi entre l'emplacement qu'occupe le centre de gravité du vérin lorsque celui-ci est maintenu horizontal et en position de rétraction totale et celui qu'occupe le centre de gravité du même vérin lorsque celui-ci est maintenu horizontal et en position d'extension totale. L'extrémité libre de la tige de ces vérins intérieurs 55 est munie d'une pince 57 destinée à enserrer le rail R lorsque le vérin 55 est en position verticale. Une entretoise 58 de contreventement relie en oblique amoviblement les deux vérins 55 lorsque ceux-ci sont en position verticale. Ainsi, lorsqu'il est nécessaire par exemple de transférer d'un quai à une voie, un chariot constitué d'un châssis 4 et de deux modules moteurs 5, après solidarisation de ces éléments par clavetage, les trains escamotables 52, 53 d'entraînement latéral des modules moteurs sont descendus et les organes de roulement longitudinal 3 décollés du sol ; le chariot est ensuite approché latéralement du bord du quai en contrebas duquel s'étend la voie. Puis, les caissons 54 sont étendus de manière à prolonger les traverses des modules moteurs 5, au-dessus de la voie, orthogonalement à celle-ci.Les vérins 55 intérieurs des caissons sont commandés vers leur position d'extension, et ainsi basculent autour de leur axe de pivotement 56 pour venir se placer verticalement, et les pinces 57 des tiges de vérin viennent enserrer les rails R tandis que l'entretoise 58 de contreventement étant positionnée, le rectangle constitué par les deux vérins 55 maintenant verticaux, le caisson 54, et le sol entre les deux rails R, est empêché de se déformer en parallélogramme ; les vérins de commande télescopique des caissons 54 sont rétractés, mais comme les caissons sont immobilisés par le fait que les pinces 57 enserrent les rails, le chariot roule latéralement vers la voie, puis toujours tiré par ces vérins, continue sa course suspendu en porte-à-faux, jusqu'à ce que, ceux-ci étant entièrement rétractés, le chariot soit exactement au-dessus de la voie ; alors, les vérins verticaux 55 sont eux-mêmes rétractés ainsi que les organes de roulement transversal 53, le chariot descend jusqu'à ce que ses organes de roulement longitudinal 3 atteignent les rails, et, après décrochage de l'entretoise 58, les vérins verticaux 55 sont rappelés vers leur position horizontale entre les parois des caissons. Le transfert des chariots de la voie au quai s'effectue par un cycle d'opérations inversé. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites et représentées, et on pourra en prévoir d'autres sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Installation mobile d'entretien et de réparation de voies ferrées, du type comprenant un chariot muni d'un appareillage d'intervention (2) sur la voie et comportant des organes de roulement (3), fonctionnant en association avec des organes moteurs, et un appareillage de commande, installation caractérisée en ce qu'elle est constituée de plusieurs modules solidarisés de manière amovible pour former une file de chariots munis d'organes de roulement (3), comprenant au moins un chariot (1) d'intervention sur la voie adapté à porter au moins un appareillage d'intervention (2), et un chariot de commande comportant un appareillage de commande de l'appareillage d'intervention, et en ce que le chariot d'intervention (1) comporte un châssis (4) présentant, vu de dessus, une forme en H constitué d'un corps central (41) et de branches (42) de longueurs sensiblement égales s'étendant sensiblement perpendiculairement de part et d'autre de ce corps aux extrémités de celui-ci pour déterminer de part et d'autre du corps deux échancrures (43) s'étendant chacune entre les branches se faisant vis-à-vis d'un même côté de celui-ci, et les branches (42) comportent des moyens de solidarisation amovible (44) adaptés à solidariser un appareillage d'intervention (2) interchangeable à chaque paire de branches (42) constituée par deux branches se faisant vis-à-vis d'un même côté du corps (41). 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de solidarisation amovible (44) que comportent les branches (42) du châssis (4) pour la solidarisation des appareillages d'intervention (2), sont des chemins de guidage. 3 - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les chemins de guidage sont des glissières (44). 4 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les échancrures (43) sont de forme approximativement rectangulaire. 5 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un module constitué par l'association d'un châssis (4) en H avec des organes de roulement (3). 6 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un chariot de commande muni d'un appareillage moteur relié à des organes de roulement propres au chariot de commande pour les entraîner en rotation. 7 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un chariot d'intervention constitué par l'association de plusieurs modules, à savoir un module constitué par un châssis (4) en H et deux modules constitués respectivement par deux ensembles de roulement (5) munis d'organes de roulement (3), le module de châssis en H étant disposé entre et solidarisé amoviblement à ces deux ensembles de roulement. 8 - Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que des ensembles de roulement (5) comportent un appareillage moteur (50) relié à leurs organes de roulement (3) pour les entraîner en rotation. 9 - Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le châssis (4) est solidarisé amoviblement aux deux ensembles de roulement (5) par des moyens de solidarisation articulée (6). 10 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un chariot (1) comportant au moins un train d'entraînement en mouvement transversal escamotable (52, 53). 11 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un chariot (1) comportant des caissons (54) s'étendant transversalement et extensibles télescopiquement, munis de vérins (55) montés pivotants autour d'un axe (56) horizontal. 12 - Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les tiges des vérins (55) comportent une pince (7) à leur extrémité libre.