Brevet FR2755417A1 — publié le 19980507

La présente invention concerne d'une manière générale un wagon de chemin de fer et plus spécialement un wagon conçu de manière à réduire le temps nécessaire à sa fabrication et son cout. De manière connue en soi, le châssis d'un wagon comporte des longerons dits centraux s'étendant à proximité de l'axe longitudinal du wagon et des longerons latéraux situés de part et d'autre desdits longerons centraux et bordant le plan de chargement. Les longerons centraux ne s'étendent pas sur toute la longueur du wagon, ils sont reliés de part et d'autre à des éléments transversaux, usuellement nommés traverses pivots, spécialement conqus pour se relier au bogie. Ces traverses pivots supportent la charge du wagon et la transfère aux bogies. Les traverses pivots sont constituées d'une portion disposée transversalement par rapport à l'axe du wagon et de portions longitudinales raccordées aux extrémités des longerons. La liaison entre les traverses pivots et les longerons est réalisée au niveau de la zone du wagon appelée col de cygne qui est disposée du côté du bogie opposé à la traverse de tête et dans laquelle la face inférieure du châssis se rapproche des voies. Le wagon comporte encore deux traverses de tête disposées de part et d'autre des traverses pivots et portant usuellement les tampons et les moyens d'accrochage du wagon à d'autres wagons. Les longerons, spécialement les longerons centraux, sont formés en soudant bout à bout des poutres de caractéristiques différentes afin de constituer un longeron dont chaque portion a un moment d'inertie adapté aux contraintes qu'elle subit. Chaque liaison entre des éléments du châssis est réalisée par soudure. Ces soudures sont complexes à réaliser lorsqu'elles doivent assurer la liaison bout à bout de deux poutres du fait de l'épaisseur des poutres mises en oeuvre et nécessitent une inspection aux rayons X afin de vérifier qu'il n'y a pas de points faibles ce qui augmente le temps nécessaire à la fabrication du wagon. De telles soudures bout à bout doivent être réalisées entre chaque poutre composant les longerons ainsi qu'entre les extrémités des longerons et les portions longitudinales des traverses pivots. La présente invention tend à proposer un wagon conçu de manière à nécessiter un nombre beaucoup plus faible de soudures bout à bout ce qui permet une fabrication beaucoup plus rapide du wagon et donc une réduction de son coût. Le wagon suivant l'invention présente de plus l'avantage de pouvoir être mis en oeuvre pour le transport de charges très volumineuses. En effet, dans la course actuelle à la compétitivité, le transport des marchandises doit évoluer de manière à être toujours plus rapide et moins coûteux. Pour cela, il a tout d'abord été proposé la mise en oeuvre de containers pouvant être transportés indifféremment sur bateaux, wagons de chemin de fer ou camions de manière à s'affranchir des manipulations nécessaires pour charger et décharger chaque moyen de transport lorsque des marchandises doivent en emprunter plusieurs. L'évolution actuelle consiste à rechercher des wagons de chemin de fer capables de transporter le plus grand volume possible dans le gabarit imposé par la conformation des voies et des réseaux. Pour ce faire, il a déjà été proposé d'abaisser le niveau du plan de chargement en utilisant des roues de diamètre plus petit que les roues usuellement mises en oeuvre. La structure de wagon proposée par la présente invention permet d'abaisser encore la hauteur du plan de chargement en réduisant la hauteur du châssis au niveau des bogies. A cet effet, l'invention propose un wagon de chemin de fer, caractérisé en ce que les longerons centraux de son châssis sont constitués d'une semelle supérieure et d'une semelle inférieure formées chacune par une tôle épaisse et raccordées par au moins une âme de hauteur variable, l'une et/ou l'autre desdites semelles supérieure et inférieure étant de largeur variable de sorte que le moment d'inertie de chaque portion de longeron est adapté aux efforts subis par cette portion. Le wagon selon l'invention est encore remarquable en ce que - les longerons centraux sont disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du wagon et s'étendent d'une traverse de tête à l'autre, - les semelles supérieure et inférieure sont constituées en une seule pièce, - les semelles supérieure et inférieure sont disposées à faible distance l'une de l'autre dans les portions d'extrémités des longerons centraux disposées audessus des bogies du wagon, - les portions d'extrémités disposées à faible distance l'une de l'autre des semelles supérieure et inférieure sont reliées par deux âmes, - la semelle inférieure présente une portion élargie dans les portions d'extrémité, les portions élargies des deux semelles inférieures des longerons centraux étant disposées à faible distance l'une de l'autre dans la zone d'accrochage du bogie, - dans la zone centrale du wagon, c'est-à-dire entre les cols de cygne, les semelles supérieure et inférieure sont plus espacées l'une de l'autre et reliées par une âme unique, - un cadre de renfort formé par la traverse de tête, deux longerons de renfort et une traverse intermédiaire renforcée est constitué de manière à rigidifier le châssis du wagon dans la zone d'accrochage des bogies, - la traverse de tête et la traverse intermédiaire renforcée sont disposées de part et d'autre du bogie, - la traverse de tête comporte une tôle reliée aux deux longerons de renfort qui s'étendent le long de chaque bord du wagon, - les longerons de renfort sont constitués par une tôle repliée pour former des bords tombant de rigidification. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus d'une extrémité d'un wagon suivant une forme de réalisation de l'invention, dans laquelle la semelle supérieure des longerons centraux a été mise en évidence en ne représentant pas les éléments cachés par cette semelle, - la figure 2 est une vue semblable à celle de la figure 1 dans laquelle la semelle inférieure des longerons centraux a été mise en évidence par l'arrachement de la semelle supérieure, - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 1 de l'extrémité du wagon représenté à la figure 1, - la figure 4 est une vue de dessus de la portion intermédiaire d'un wagon mettant en oeuvre l'invention, - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 1, - la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 1, - la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 4. Le châssis du wagon représenté au dessin comme exemple de réalisation de l'invention est globalement constitué de deux longerons centraux 1 et 2 disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du wagon, deux longerons latéraux 3 et 4 disposés de part et d'autre des longerons centraux et deux traverses de tête 5 disposées aux extrémités longitudinales du wagon. Le châssis du wagon selon l'invention ne comporte pas de traverses pivots, les longerons centraux s'étendent d'une traverse de tête 5 à l'autre. Suivant l'invention, les longerons centraux 1 et 2 sont constitués d'une semelle supérieure 10 et d'une semelle inférieure 11 constituées par une tôle épaisse, de l'ordre de 30 à 50 mm d'épaisseur, raccordées par au moins une âme. Ces semelles supérieure 10 et inférieure il sont disposées à faible distance l'une de l'autre dans les portions d'extrémités des longerons centraux disposées audessus des bogies du wagon. A titre d'exemple, la distance entre la semelle supérieure et la semelle inférieure peut être inférieure à 100 mm. Dans la zone centrale du wagon, c'est-à-dire entre les cols de cygne 6, les semelles supérieure 10 et inférieure 11 sont plus espacées l'une de l'autre, par exemple de près de 400 mm. Comme visible au dessin, et spécialement aux figures 2, 4, 5 et 7, les semelles supérieure 10 et inférieure 11 sont reliées par une âme 12 unique dans la zone centrale du wagon où elles sont éloignées l'une de 1 'autre. Les portions d'extrémités disposées à faible distance l'une de l'autre des semelles supérieure 10 et inférieure 11 sont reliées par deux âmes 13 (figures 2 et 6). La mise en oeuvre de deux âmes 13 permet de créer des longerons centraux beaucoup plus résistants aux efforts de torsions dans leurs portions d'extrémité par lesquelles ils supportent les bogies du wagon et leurs transmettent la charge du wagon. Cette disposition à deux âmes 13 permet de plus la solidarisation de celles-ci par soudure aux semelles supérieure et inférieure, la tête de soudure pouvant atteindre chaque âme depuis le côté du longeron alors qu'elle ne pourrait être insérée assez loin entre les deux semelles pour souder une âme centrale. Comme visible au dessin, la semelle supérieure 10 est de largeur constante sur toute sa longueur, tandis que la semelle inférieure est de largeur variable. Cette forme de réalisation permet d'adapter aisément le moment d'inertie de chaque portion de longeron aux efforts subis par cette portion. Dans la réalisation représentée, la semelle inférieure 11 s'étend toujours moins loin de l'axe longitudinal du wagon que la semelle supérieure. Dans les portions d'extrémité, la semelle inférieure présente une portion élargie 14, les portions élargies 14 des deux semelles inférieures 11 des longerons centraux 1 et 2 étant disposées à faible distance l'une de l'autre dans la zone d'accrochagedu bogie. Dans la partie centrale du wagon, la semelle inférieure est rétrécie comme visible aux figures 3 et 6. La réalisation des longerons centraux en reliant, par une ou deux âmes 12, 13, une semelle supérieure 10 et une semelle inférieure 11 constituées chacune par une tôle épaisse, permet de fabriquer plus rapidement les longerons en évitant les soudures d'éléments épais bout à bout. Les soudures à réaliser sont des soudures longitudinales demandant moins de soin pour leur réalisation. Les semelles s'étendent de préférence en une seule pièce sur la longueur du wagon afin de contribuer à la résistance mécanique du châssis. Chaque bogie, schématisé en traits mixtes au dessin, est porté par les longerons centraux sans nécessiter la mise en oeuvre d'une traverse pivot. A cet effet, des moyens 38 visibles à la figure 6 sont fixés sous les semelles inférieures 11 des longerons centraux par des boulons traversant les orifices 37 des portions élargies 14. De manière connue en soi, le châssis du wagon porte un pivot hémisphérique mâle 38 qui est positionné dans une crapaudine hémisphérique femelle du bogie, le châssis et le bogie étant solidarisés par un axe vertical monté avec jeu dans des ouvertures centrales du pivot et de la crapaudine. Un plat 39 peut être disposé dans l'espace séparant les deux portions élargies 14 et raccordé à chacune d'elles. Les liaisons de ce plat aux semelles inférieures ne sont pas assez solides pour contribuer à la rigidité du châssis et seront détruites si le châssis est soumis à des efforts trop importants. Ce plat 39 facilement visible puisqu'il est disposé dans l'espace séparant les semelles supérieures peut ainsi servir de témoin ou de fusible. Les longerons centraux étant peu épais dans leur zone d'extrémité disposée au-dessus des bogies, les bogies sont accrochés à une faible distance du plan de chargement ce qui permet d'abaisser la hauteur dudit plan de chargement. De manière à rigidifier le châssis du wagon dans la zone d'accrochage des bogies, il est prévu un cadre de renfort constitué par la traverse de tête 5, deux longerons de renfort 7 et une traverse intermédiaire renforcée 8. La traverse de tête 5 et la traverse intermédiaire renforcée 8 sont disposées de part et d'autre du bogie, la traverse intermédiaire renforcée 8 étant positionnée à I'extrémité de la partie centrale des longerons centraux 1 et 2. La traverse de tête 5 est globalement semblable aux traverses de tête usuelles, elle est bordée par un bouclier 15 contre lequel s' arrêtent les longerons centraux 1 et 2 et auquel ils sont fixés, et comporte des renforts 16 constitués d'une âme 17 et d'une semelle 18 partiellement représentée. Dans la réalisation suivant l'invention, la traverse de tête 5 comporte une tôle 19 reliée aux deux longerons de renfort 7 qui s'étendent le long de chaque bord du wagon. Comme visible à la figure 6, les longerons de renfort 7 sont constitués par une tôle repliée pour former des bords tombant 20 de rigidification. Ces longerons de renfort 7 sont positionnés par rapport aux longerons centraux 1 et 2 et fixés par la mise en place de renforts de lisoir 21 et de goussets 22. Une plaque de levage 24 est fixée à la base du bord tombant 20 de chaque longeron de renfort 7. La traverse intermédiaire renforcée 8 est formée par la fixation de semelles inférieure 25 et supérieure 26 entre chaque longeron central 1 ou 2 et le longeron latéral, respectivement 3 et 4, qui le longe, de semelles supérieure et inférieure 27 entre les deux longerons centraux 1 et 2 et d'âmes 28 et 29. Deux renforts latéraux 30 complètent la traverse intermédiaire renforcée 8. Comme visible aux figures 4 et 7, le wagon comporte également de manière connue en soi des traverses de raidissement 9 régulièrement réparties dans sa partie centrale. Ces traverses sont composées de barres à section en T 32, 33 disposées entre les longerons centraux, de barres à section en T 31, 34 disposées respectivement entre les semelles supérieures 10 des longerons centraux et les longerons latéraux ou entre les semelles inférieures 11 des longerons centraux et les longerons latéraux, de voiles de renfort 35 et de goussets 36. Il est bien entendu que la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation représentée et comporte toute variante de réalisation. A titre d'exemple, bien que seule la semelle inférieure soit de largeur variable dans l'exemple représenté, il est possible d'adapter les caractéristiques des longerons en faisant varier la largeur de l'une et/ou l'autre des semelles. REVENDICATIONS 1. - Wagon de chemin de fer, caractérisé en ce que les longerons centraux (1, 2) de son châssis sont constitués d'une semelle supérieure (10) et d'une semelle inférieure (11) formées chacune par une tôle épaisse et raccordées par au moins une âme (12, 13) de hauteur variable, l'une et/ou l'autre desdites semelles supérieure et inférieure étant de largeur variable de sorte que le moment d'inertie de chaque portion de longeron est adapté aux efforts subis par cette portion. 2. - Wagon selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longerons centraux (1, 2) sont disposés symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal du wagon et s'étendent d'une traverse de tête (5) à l'autre. 3. - Wagon selon la revendication 2, caractérisé en ce que les semelles supérieure et inférieure (10, 11) sont constituées en une seule pièce. 4. - Wagon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les semelles supérieure (10) et inférieure (11) sont disposées à faible distance l'une de l'autre dans les portions d'extrémités des longerons centraux (1, 2) disposées au-dessus des bogies du wagon. 5. - Wagon selon la revendication 4, caractérisé en ce que les portions d'extrémités disposées à faible distance l'une de l'autre des semelles supérieure (10) et inférieure (11) sont reliées par deux âmes (13). 6. - Wagon selon la revendication 4 ou selon la revendication 5, caractérisé en ce que la semelle inférieure (11) présente une portion élargie (14) dans les portions d'extrémité, les portions élargies (14) des deux semelles inférieures (11) des longerons centraux (1, 2) étant disposées à faible distance l'une de J'autre dans la zone d'accrochage du bogie. 7. - Wagon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans la zone centrale du wagon, c est-à-dire entre les cols de cygne (6), les semelles supérieure (10) et inférieure (11) sont plus espacées l'une de l'autre et reliées par une âme (12) unique. 8. - Wagon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que un cadre de renfort formé par la traverse de tête (5), deux longerons de renfort (7) et une traverse intermédiaire renforcée (8) est constitué de manière à rigidifier le châssis du wagon dans la zone d'accrochage des bogies. 9. - Wagon selon la revendication 8, caractérisé en ce que la traverse de tête (5) et la traverse intermédiaire renforcée (8) sont disposées de part et d'autre du bogie. 10. - Wagon selon la revendication 8 ou selon la revendication 9, caractérisé en ce que la traverse de tête (5) comporte une tôle (19) reliée aux deux longerons de renfort (7) qui s'étendent le long de chaque bord du wagon. 11. - Wagon selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les longerons de renfort (7) sont constitués par une tôle repliée pour former des bords tombant (20) de rigidification.