Brevet FR2759101A1 — publié le 19980807

L'invention concerne un procédé, un dispositif et un engin pour remplacer des traverses usagées disposées sur un ballast de voie de chemin de fer. L'invention concerne plus particulièrement un perfectionnement au concept dit "des trains de substitution" des voies ferrées. Il est déjà connu lors de l'opération dite des traverses usagées disposées perpendiculairement à une direction d'allongement de la voie de: - retirer les traverses usagées, - excaver tout ou partie du ballast sur une largeur d'excavation déterminée perpendiculairement à la direction d'allongement de la voie, - poser de nouvelles traverses sensiblement à l'emplacement des traverses usagées. Nous pouvons citer à titre d'exemples de l'art antérieur, comme opération d'excavation les différentes méthodes suivantes consistant: - soit à former un unique cordon de ballast selon la méthode dite de "la chaîne de régalage" comprenant un tapis roulant muni de palettes poussant le ballast d'un côté, - soit à former deux cordons de ballast de part et d'autre de la voie selon la méthode dite de "la charrue étrave", sorte de soc distribuant le ballast en cordons de chaque côté du soc, - soit à stocker le ballast, soit à former quatre cordons, un de chaque côté des deux rails de la voie. Toutefois, selon les techniques connues de l'art antérieur, que l'opération de substitution soit réalisée avant ou après l'opération d'excavation, différents inconvénients subsistent. Selon les différentes techniques connues, soit la mise en dépôt des matériaux sous forme de cordons est rendue difficile par manque de place, notamment à l'endroit des quais (ou de passages étroits), soit la dimension frontale du dispositif (encombrement en largeur) est nettement supérieure à la largeur d'excavation nécessaire au dépôt des nouvelles traverses, ce qui interdit l'utilisation de la voie disposée à côté pendant l'opération d'excavation. Ceci peut conduire au dépôt des traverses à une altitude trop élevée lorsque l'excavation ne peut s'effectuer dans des conditions satisfaisantes. En outre, la quantité de ballast excavé est supérieure à la quantité juste nécessaire, ce qui conduit à réduire la vitesse de progression de l'opération. De plus, plus l'encombrement en largeur du dispositif est importante, plus la distance entre la pose des nouvelles traverses et la pose des nouveaux rails est élevée en raison des limites de courbures que l'on peut imposer aux rails. Ceci implique également une pose du ballast à une distance plus élevée par rapport à l'endroit où il a été excavé puisque la pose du ballast a lieu après la pose des nouveaux rails. La quantité de ballast stockée est donc encore augmentée. Afin de résoudre les différents problèmes évoqués précédemment, l'invention propose que, pour excaver: - on collecte le ballast à excaver dans une auge de collecte venant frontalement (en partie avant) au contact de ce ballast, et - on évacue le ballast ainsi collecté dans des moyens de convoyage, vers l'arrière de l'auge. Ainsi, on pourra n'excaver que la quantité de ballast juste nécessaire à la pose de nouvelles traverses. L'excavation au niveau d'obstacles tels que des quais ne posera pas de problèmes majeurs réduisant notamment la cadence. En particulier, afin de réduire la quantité de ballast excavé, les nouvelles traverses présentant une longueur déterminée et l'auge présentant par ailleurs une largeur déterminée perpendiculairement à la direction d'allongement de la voie, on déterminera avantageusement la largeur d'excavation en adaptant la largeur de l'auge pour qu'elle soit sensiblement égale à la longueur des nouvelles traverses. La quantité de ballast excavé étant réduit, on pourra augmenter la cadence de remplacement des traverses usagées. Afin de faciliter le convoyage du ballast, l'invention propose que l'on regroupe le ballast qui a été évacué en lui imprimant un mouvement transversal avant de l'évacuer vers l'arrière à l'aide des moyens de convoyage. Ainsi, le ballast étant regroupé, la dimension des moyens de convoyage pourra être réduite. Il est généralement intéressant de réutiliser le ballast excaver pour le redistribuer après avoir posé les traverses neuves. Toutefois, un problème est lié au convoyage des nouvelles traverses d'une part et du ballast d'autre part, sachant que la pose des nouvelles traverses est géographiquement située entre l'extraction du ballast et sa redistribution. Pour résoudre ce problème, l'invention propose que: - on convoie vers l'arrière le ballast excavé pour le répartir autour et à proximité des nouvelles traverses après les avoir posées, et - on convoie les nouvelles traverses jusqu'à les déposer derrière l'auge de collecte en les faisant se croiser avec le ballast évacué par les moyens de convoyage. Afin de faciliter le croisement entre le convoyage des nouvelles traverses et le convoyage du ballast, l'invention propose que: - en partie amont du convoyage des nouvelles traverses, on dispose les nouvelles traverses en long par rapport à la direction de la voie, c est-à-dire sensiblement parallèlement à la direction de la voie, - en partie aval du convoyage des nouvelles traverses, on fait pivoter les nouvelles traverses, de sorte qu'elles soient sensiblement perpendiculaires à la direction de la voie, - on réalise entre lesdites parties amont et aval du convoyage des nouvelles traverses, le croisement entre le convoyage des nouvelles traverses et le convoyage celui du ballast évacué. La disposition en long des nouvelles traverses au niveau de leur croisement avec le ballast évacué par les moyens de convoyage permet de réduire notablement la largeur des moyens les convoyant. Afin d'améliorer encore la cadence de remplacement des traverses, l'invention propose que l'on regroupe vers la partie centrale de l'auge le ballast collecté avant de l'évacuer vers l'arrière à l'aide des moyens de convoyage et que l'on fasse passer les nouvelles traverses sur deux couloirs de convoyage disposés de part et d'autre des moyens de convoyage du ballast. Cette disposition permet au flux de ballast et au flux de nouvelles traverses de se croiser avec une largeur de l'ensemble formé par les couloirs de convoyage et les moyens de convoyage du ballast réduite. L'utilisation de moyens de convoyage doubles - de part et d'autre des moyens de convoyage du ballast - permet d'augmenter la cadence de convoyage des nouvelles traverses en vue de leur pose. Afin de faciliter le convoyage des nouvelles traverses et le convoyage du ballast, l'invention propose que: - les nouvelles traverses soient stockées en lits de huit traverses disposées côte-à-côte, et qu'en partie amont des couloirs de convoyage on répartisse les nouvelles traverses en long, deux à deux et côte à côte, sur chacun des couloirs de convoyage, - en partie aval des couloirs de convoyage, on fasse pivoter les nouvelles traverses pour les disposer en travers des couloirs de convoyage, de sorte qu'elles soient sensiblement perpendiculaires à la direction de la voie, et - on fasse se croiser les nouvelles traverses et la ballast évacué par les moyens de convoyage entre la partie amont et la partie aval des couloirs de convoyage. L'invention a également pour objet un dispositif équipant un engin roulant adapté pour se déplacer le long de la voie suivant une direction d'avance. On connaît déjà différents dispositifs comprenant: - des moyens d'enlèvement de traverses usagées équipant la voie, - des moyens d'excavation du ballast comprenant des moyens de convoyage, - des moyens de pose de nouvelles traverses, lesdites traverses présentant une direction d'allongement, Afin de résoudre les différents problèmes précités, l'invention propose que les moyens d'excavation comprennent en outre une auge de collecte (avantageusement fixe par rapport à l'engin roulant), présentant une largeur déterminée perpendiculairement à la direction d'avance et comportant au moins une paroi pour canaliser le ballast vers les moyens de convoyage, lesquels sont dissociés de l'auge et s'étendent vers l'arrière. Cette auge pourra prendre la forme d'un godet ou d'une plaque sensiblement plane selon les différentes applications. Avantageusement, l'auge de collecte définit un front de collecte présentant une largeur perpendiculairement à la direction d'avance et la largeur du dispositif relevée perpendiculairement à la direction d'avance est sensiblement égale à la largeur du front de collecte. L'encombrement du dispositif sera ainsi réduit, ce qui permettra son utilisation y compris à proximité de quais. Afin de réduire la quantité de ballast excavé à la quantité juste nécessaire au dépôt des nouvelles traverses, l'invention propose que l'auge de collecte comprenne deux volets latéraux réglables pour ajuster la largeur d'excavation perpendiculairement à la direction d'avance (frontale) du dispositif. Le dispositif pourra ainsi être aisément utilisé pour des largeurs différentes. Afin de faciliter le convoyage du ballast, l'invention propose que les moyens d'excavation comprennent en outre des moyens de transfert disposés transversalement à la direction d'avance, pour guider le ballast vers le centre de l'auge de collecte en direction des moyens de convoyage, lesquels s'étendent suivant une direction sensiblement parallèle à la direction d'avance et passent sensiblement par le centre de l'auge, entre les moyens de transfert. La dimension des moyens de convoyage pourra ainsi être réduite et le transfert du ballast de l'auge vers les moyens de convoyage sera amélioré. Afin de pouvoir excavé aisément le ballast, y compris à l'endroit des quais tout en proposant une cadence élevée de remplacement des traverses, l'invention propose que l'auge de collecte définissant un front de collecte présentant une largeur perpendiculairement à la direction d'avance et les moyens de pose des nouvelles traverses comprenant deux couloirs de convoyage de nouvelles traverses, lesquels couloirs sont disposés de part et d'autre des moyens de convoyage du ballast, l'encombrement en largeur de l'ensemble formé par les couloirs de convoyage des nouvelles traverses et des moyens de convoyage du ballast, perpendiculairement à la direction d'avance, soit inférieure à la largeur du front de collecte. L'invention a en outre pour objet un engin roulant adapté pour se déplacer le long d'une voie de chemin de fer comprenant un dispositif pour remplacer des traverses usagées. L'invention va apparaître encore plus clairement dans la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale du dispositif de l'invention, - la figure 2 est une vue à échelle agrandie suivant la flèche II de la figure 1 des moyens d'excavation, - la figure 3 est une vue à échelle également agrandie suivant la ligne III-III de la figure 1, - la figure 4 est une vue à échelle également agrandie suivant la flèche II de la figure 1 de moyens de manoeuvre des traverses. La figure 1 illustre un train de substitution 1 schématisé. Ce train est en appui sur un sol 12. Il se déplace suivant une direction d'avance 14, le long d'une voie 16 réalisée sur le sol 12. La voie 16 présente une direction d'allongement confondue avec la direction d'avance 14. Elle comprend des traverses usagées 18 disposées perpendiculairement à la direction 14 de la voie, en appui sur un ballast 24. Dans la suite de la description, la partie avant devra être comprise comme la partie située dans la direction d'avance par opposition à la partie arrière. La largeur des éléments du train de substitution 1 se rapportera à leur dimension dans le plan du sol 12, perpendiculairement à la direction d'avance 14. Le train 1 comporte des moyens d'enlèvement 2 de traverses allongées usagées 18, des moyens d'excavation 4 du ballast 24, des moyens de pose 6 de nouvelles traverses allongées 52d, 52h, 62f, 62h, 62g, 62b, 62a (repérées dans leur ensemble 26) et des moyens de déversement 8 du ballast 24 sur le la voie 16. Préalablement, des rails (non représentés) reposant initialement sur les traverses usagées 18 ont été retirés. Les moyens d'enlèvement 2, ici un dispositif de manutention, retire les traverses usagées 14 et les posent sur un premier tapis de convoyage 22 en vue de leur stockage. Les moyens d'excavation 4 plus particulièrement illustrés aux figures 2 et 3 s'étendent entre une partie avant ou frontale 4a venant au contact du ballast 24 et une partie arrière 4b. Ils comprennent principalement une auge de collecte 32, deux vis d'Archimède 34a, 34b disposés en regard de l'auge de collecte 32, de part et d'autre d'un convoyeur central 36. Le convoyeur central s'étend vers l'arrière 4b des moyens d'excavation et en particulier vers l'arrière de l'auge, sensiblement dans une direction parallèle à la direction d'avance 14 passant par le centre de l'auge. Il comprend un tapis mis en mouvement par un arbre 35b lié à un moteur d'entraînement 35a. L'auge de collecte 32, les vis sans fin 34a, 34b et le convoyeur de ballast 36 constituent des éléments distincts, dissociés les uns des autres. L'auge de collecte 32 comprend en partie inférieure une plaque 32c sensiblement plane, à l'arrière deux rebords 32a, 32b, latéralement deux flasques 32d, 32e et à l'avant deux volets latéraux 38a, 38b. Ces volets 38a, 38b sont articulés par rapport aux flasques 32d, 32e, tel qu'illustré par les double-flèches 39a, 39b. Le réglage de ces volets 38a, 38b est réalisé par des vérins 40a, 40b. Il détermine la largeur d du front d'attaque de l'auge 32 et donc la largeur de l'excavation, cette largeur étant relevée perpendiculairement à la direction d'avance 14. La largeur d du front d'attaque de l'auge 32 est sensiblement égal à la largeur de l'auge 32. Les nouvelles traverses présentant une longueur 1 les volets 38a, 38b seront réglés de telle sorte que le front d'attaque de l'auge présente une largeur d sensiblement égale à la longueur 1 des nouvelles traverses tout en y étant légèrement supérieure. Le train de substitution 1 présente un encombrement el en largeur (relevé perpendiculairement à la direction d'avance) sensiblement égal à la largeur d du front d'attaque, ce qui permet de remplacer les traverses et notamment d'excaver le ballast le long d'un quai 31 sans difficulté particulière. En situation, l'auge de collecte 32 est fixe par rapport au train de substitution 1, lequel avance dans la direction d'avance 14. En partie frontale 4a, les volets 38a, 38b guide latéralement le ballast 24 jusqu'à la plaque 32c. La plaque 32c présentant un décrochement central 32f taille alors le fond de l'excavation. Le ballast collecté est ainsi canalisé par la plaque 32c et les flasques 32d, 32e de l'auge 32 pour être évacué vers l'arrière de cette auge. Les deux vis sans fin 34a, 34b disposées perpendiculairement par rapport à la direction d'avance 14 regroupe le ballast en partie centrale en lui imprimant un mouvement transversal, tel qu'illustré par les flèches 33, 35a, 35b. Le ballast est alors évacué à l'arrière de l'auge 32 par le convoyeur central 36. Les deux vis sans fin guident ainsi le ballast vers le convoyeur central 36 unique, qui convoie le ballast vers d'autres transporteurs à bande 37, lesquels alimentent un réservoir de stockage 28 située à l'arrière. Les traverses usagées 18 ayant été retirées et le ballast 24 ayant été excavé juste à la largeur nécessaire déterminée par les volets 38a, 38b de l'auge 32 et à juste à la profondeur souhaitée déterminée par la plaque 32c de l'auge 32, on va procéder à la pose des nouvelles traverses, derrière l'auge de collecte 32. Tel qu'illustré aux figures 1 et 4, l'approvisionnement en nouvelles traverses est réalisé par un deuxième tapis de convoyage 48. Le stockage des nouvelles traverses étant réalisé en palettes comprenant différents lits superposés de huit traverses, les nouvelles traverses sont acheminées sur le tapis de convoyage 48 par paquets de huit traverses 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f, 42g, 42h juxtaposées en long. Sur les figures 1 et 4, trois paquets successifs de huit traverses ont été représentés. Les repères ont été décalés de 10 entre deux paquets successifs. On comprendra aisément que les traverses de chacun des paquets sont destinées à occuper quelques instants plus tard la position des traverses dont le repère est augmenté de 10. Un premier dispositif de dédoublement prend deux traverses 52a, 52b et les convoie vers une partie amont 57a d'un premier couloir de convoyage 58a pour les y disposer en long, tel qu'illustré par la flèche 44a. De manière similaire, il prend simultanément deux autres traverses 52g, 52h et les convoie vers une partie amont 57b d'un deuxième couloir de convoyage 58b pour les y disposer en long, tel qu'illustré par la flèche 44b. Les couloirs de convoyages 58a, 58b sont mobiles de sorte qu'ils convoient les traverses nouvelles de la partie amont 57a, 57b vers une partie aval 59a, 59b. Les deux lots de deux traverses restantes 52c, 52d; 52e, 52f seront ensuite saisis par un deuxième dispositif de dédoublement. Ce dispositif convoie alors les deux lots de traverses et les dispose en long en partie amont 57a, 57b de leur couloir de convoyage respectif 58a, 58b, tel qu'illustré par les flèches 56a, 56b, après les avoir écarté l'un de l'autre, tel qu'illustré par les flèches 54a, 54b. Les couloirs de convoyage 58a, 58b sont disposés de part et d'autre du convoyeur central 36 de ballast, de sorte que le convoyage des nouvelles traverses et le convoyage du ballast n'interfèrent pas. Les couloirs de convoyage 58a, 58b sont disposés croisent le convoyeur central 36 de ballast entre la partie amont 57a, 57b et la partie aval 59a, 59b. Lorsque le déplacement des couloirs de convoyage 58a, 58b a amené les nouvelles traverses 62c, 62d, 62e, 62f au-delà du convoyeur central 36 de ballast, un dispositif de manipulation saisi chaque lot de deux traverses 62c, 62d ; 62e, 62f disposé sur chacun des couloirs de convoyage 58a, 58b, les accole et les fait pivoter afin de les disposer perpendiculairement à leur déplacement, c'est-à-dire perpendiculaire la direction 14 de la voie. Elles peuvent alors être posées sur le ballast restant, sensiblement à l'emplacement des traverses usagées. Tel qu'illustré à la figure 3, l'ensemble formé par les deux couloirs de convoyage 58a, 58b et le convoyeur central du ballast 36 présente un encombrement e2 en largeur (perpendiculairement à la direction d'avance), - notamment au niveau de leur croisement - inférieur à la largeur d du front d'attaque. Tel qu'illustré à la figure 1, lorsque les nouvelles traverses 26 ont été posées, un rail (non représenté) est avantageusement posé et fixé sur les nouvelles traverses. Puis, le ballast contenu dans le réservoir de stockage 28 est déversé autour et à proximité des traverses par les moyens de déversement 8 du ballast. La quantité de ballast déversé sur la voie 16 est contrôlé en gérant l'ouverture de la trappe d'ouverture 30 située en partie inférieure du réservoir. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi on pourrait aspirer le ballast dans une conduite. Revendications 1. Procédé pour remplacer des traverses usagées (18) disposées sur un ballast (24) de voie (16) de chemin de fer, perpendiculairement à une direction d'allongement (14) de la voie, ledit procédé comprenant les étapes suivantes: - retirer les traverses usagées (18), - excaver tout ou partie du ballast (24) sur une largeur (d) d'excavation déterminée perpendiculairement à la direction d'allongement de la voie, - poser de nouvelles traverses (26) sensiblement à l'emplacement des traverses usagées, caractérisé en ce que, pour excaver: - on collecte le ballast à excaver dans une auge de collecte (32) venant frontalement au contact de ce ballast, et - on évacue le ballast ainsi collecté dans des moyens de convoyage (26), vers l'arrière (4b) de l'auge. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on regroupe le ballast collecté par l'auge en lui imprimant un mouvement transversal avant de l'évacuer vers l'arrière à l'aide des moyens de convoyage. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que: - on convoie vers l'arrière le ballast excavé pour le répartir autour et à proximité des nouvelles traverses après les avoir posées, et - on convoie les nouvelles traverses (26) jusqu'à les déposer derrière l'auge de collecte (32) en les faisant se croiser avec le ballast évacué par les moyens de convoyage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que: - en partie amont du convoyage (57a, 57b) des nouvelles traverses, on dispose les nouvelles traverses en long par rapport à la direction de la voie, - en partie aval du convoyage (59a, 59b) des nouvelles traverses, on fait pivoter les nouvelles traverses, de sorte qu'elles soient sensiblement perpendiculaires à la direction de la voie, - on réalise entre lesdites parties amont et aval du convoyage des nouvelles traverses, le croisement entre le convoyage des nouvelles traverses et celui du ballast évacué. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on regroupe vers la partie centrale de l'auge le ballast collecté avant de l'évacuer vers l'arrière à l'aide des moyens de convoyage et l'on fait passer les nouvelles traverses sur deux couloirs de convoyage (58a, 58b) disposés de part et d'autre des moyens (36) de convoyage du ballast. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que: - les nouvelles traverses étant stockées en lits de huit traverses (42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f, 42g, 42h) disposées côte-à-côte, en partie amont (57a, 57b) des couloirs de convoyage (58a, 58b) on répartit les nouvelles traverses en long, deux à deux et côte à côte, sur chacun des couloirs de convoyage, - en partie aval (59a, 59b) des couloirs de convoyage, on fait pivoter les nouvelles traverses pour les disposer en travers des couloirs de convoyage, de sorte qu'elles soient sensiblement perpendiculaires à la direction de la voie, et - on fait se croiser les nouvelles traverses et la ballast évacué par les moyens de convoyage entre la partie amont et la partie aval des couloirs de convoyage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les nouvelles traverses (26) présentant une longueur (1) déterminée et l'auge (32) présentant par ailleurs une largeur déterminée (d) perpendiculairement à la direction d'allongement de la voie, on détermine la largeur d'excavation en adaptant la largeur de l'auge pour qu'elle soit sensiblement égale à la longueur des nouvelles traverses. 8. Dispositif pour remplacer des traverses usagées (18) disposées sur un ballast (24) de voie (16) de chemin de fer, ledit dispositif équipant un engin (1) roulant adapté pour se déplacer le long de la voie suivant une direction d'avance (14) et comprenant: - des moyens d'enlèvement (2) de traverses usagées (18) équipant la voie (16), - des moyens d'excavation (4) du ballast (24) comprenant des moyens de convoyage (36), - des moyens de pose (6) de nouvelles traverses (26), lesdites traverses présentant une direction d'allongement, caractérisé en ce que les moyens d'excavation comprennent en outre une auge de collecte (32), présentant une largeur (d) déterminée perpendiculairement à la direction d'avance et comportant au moins une paroi (38a, 38b, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e) pour canaliser le ballast vers les moyens de convoyage (36), lesquels sont dissociés de l'auge et s'étendent vers l'arrière (4b). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'auge de collecte (32) comprend deux volets latéraux (38a, 38b) réglables pour ajuster la largeur de l'auge (d). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens d'excavation (4) comprennent en outre des moyens de transfert (34a, 34b) disposés transversalement à la direction d'avance, pour guider le ballast vers le centre de l'auge de collecte (32) en direction des moyens de convoyage (36), lesquels s'étendent suivant une direction sensiblement parallèle à la direction d'avance et passent sensiblement par le centre de l'auge, entre les moyens de transfert. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que l'auge de collecte (32) définissant un front de collecte présentant une largeur (d) perpendiculairement à la direction d'avance et les moyens de pose des nouvelles traverses comprenant deux couloirs de convoyage (58a, 58b) de nouvelles traverses, lesquels couloirs sont disposés de part et d'autre des moyens de convoyage (36) du ballast, l'encombrement (e2) en largeur de l'ensemble formé par les couloirs de convoyage des nouvelles traverses et des moyens de convoyage du ballast, perpendiculairement à la direction d'avance, étant inférieure à la largeur (d) du front de collecte. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que l'auge de collecte (32) définit un front de collecte présentant une largeur (d) perpendiculairement à la direction d'avance (14) et la largeur (el) du dispositif relevée perpendiculairement à la direction d'avance est sensiblement égale à la largeur du front de collecte. 13. Engin (1) roulant adapté pour se déplacer le long d'une voie (16) de chemin de fer comprenant un dispositif pour remplacer des traverses usagées selon l'une quelconque des revendications 8 à 12.