Brevet FR2847917A1 — publié le 20040604

L'invention concerne un procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer, selon lequel on réalise par soudage bout à bout de rails courts des longs rails soudés qui seront posés sur la 5 voie, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît déjà un procédé de ce type, qui implique l'utilisation d'une installation stationnaire de soudage de rails courts de 18 à 120 mètres, approvisionnés sur 10 wagons par un laminoir de rails, en longs rails soudés de longueur de 300 mètres ou plus. Suivant la qualité et la production demandées. Cette installation est construite sur un site donné permanent et comporte toutes les machines qui sont nécessaires pour le soudage des rails, 15 telle qu'une brasseuse des extrémités des rails à souder, une soudeuse, une presse, une meuleuse de finition, des systèmes de mesurage d'alignement, de tables d'alimentation et d'évacuation et des convoyeurs pour le transport des rails du site de leur production au 20 chantier. Ce procédé présente les inconvénients majeurs de nécessiter un cot de l'investissement très élevé et de nécessiter un transport des longs rails soudés du site de leur production au chantier o ils doivent être posés et 25 dont la longueur est de ce fait limitée. De plus, le procédé de pose ou de renouvellement des rails est long et implique beaucoup de temps improductif lié au transport des rails du site de leur production au chantier. Un autre procédé connu implique un déchargement préalable de rails courts de 18 mètres à 120 mètres le long de la voie à établir ou à renouveler et le soudage les rails courts se trouvent sur le sol en longs rails soudés sur le chantier, dont La longueur peut être 35 théoriquement infinie. L'installation utilisée à cette fin est composée d'une soudeuse à résistance électrique mobile, montée sur camion rails-route, draisine ou en conteneurs posés sur wagons plats. Ce procédé présente l'inconvénient majeur que la qualité de la voie obtenue laisse à désirer bien que 5 l'investissement, notamment pour la soudeuse à résistance électrique mobile est relativement élevé. L'invention a pour but de proposer un procédé et une installation qui pallie les inconvénients des procédés de l'état de la technique tout en conservant les 10 avantages qu'ils procurent. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on produit les rails longs soudés sur un train de soudage, sur le chantier, à partir des rails courts disposés sur des wagons de transport à 15 l'extrémité arrière du train, les rails longs soudés étant posés sur la voie à l'extrémité avant du train. L'installation selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle est réalisé sous forme d'un train de soudage comportant des 20 wagons porteurs des machines nécessaires pour la réalisation des rails longs soudés, telle qu'une brasseuse d'extrémité des rails à souder, d'une soudeuse, d'une presse, d'une meuleuse de finition, des convoyeurs pour le transport des rails d'un wagon à l'autre à partir 25 des wagons sur lesquels les rails courts sont chargés. 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 à la figure 30 unique illustrant, à titre d'exemple non limitatif de l'invention, un train de soudage, en cinq tronçons a-a' à e-e' successifs, mais superposés sur la figure. Comme le montre la figure en haut à gauche, le train de soudage comporte à l'extrémité avant une 35 locomotive 1 et, le cas échéant, une deuxième locomotive non représentée à l'extrémité arrière et, entre les deux locomotives, attelés les uns aux autres, des wagons ateliers, qui portent les différ entes machines nécessaires pour la production des rails longs soudés, des wagons qui portent des équipements auxiliaires indiqués par exemple en 4, des wagons de transfert 5 des 5 rails d'un poste de travail à un autre et des wagons de transport des rails courts tels qu'indiqué en 6, sur lesquels les rails courts sont placés en plusieurs couches. Le train de soudage, dont la longueur dépend des 10 rails courts à souder, est formé pour avoir la forme représentée et être ensuite dirigé vers le chantier. L'ensemble est remorqué par la locomotive 1 vers l'endroit o les longs rails soudés devant être déposés. Une fois arrivé sur le chantier, l'arrimage de la couche 15 supérieure des rails courts sur le wagon de transport 6 est démonté et un premier rail 7 est retiré du wagon 6 par un treuil monté sur le wagon adjacent 8 et indiqué en 9. En 10 on a indiqué le câble de traction qui est fixé au rail 7, à une certaine distance de l'extrémité de 20 celui-ci. Le rail court 7 est tiré pour qu'il s'engage dans un dispositif de rouleaux presseurs 11 également portés par le wagon 8. Pendant son transfert du wagon 6 aux rouleaux presseurs 11, le rail 7 se déplace sur une rampe ascendante 12. Il est à noter que le premier rail 6 se trouvait au milieu de la couche supérieure sur le wagon 6. Le deuxième rail, successif au premier rail 7 est relié au premier rail par des pinces auto-serrantes. Le rouleau presseur il fait avancer le rail 7 30 jusqu'au wagon 13 qui porte une brasseuse automatique des extrémités du rail 14. Une fois les extrémités amont et aval détectées et positionnées dans cette brasseuse, le cycle automatique de la machine, qui travaille sans opérateur, se déclenche et le plan de roulement, le 35 dessous du patin du rail et la coupe des deux extrémités de rails sont désoxydés. Le train reste dans sa position initiale pendant cette opération et les opérations suivantes. Les deux rails avancent sur le convoyeur central jusqu'au moment o l'extrémité amont du deuxième rail se 5 trouve dans l'axe de la brasseuse. D'une part l'opérateur du treuil charge les deux rails suivants sur le convoyeur et l'extrémité aval du premier rail est positionnée dans la brasseuse qui démarre automatiquement un nouveau cycle de brossage. D'autre part, l'opérateur de la soudeuse-ébavureuse qui effectue un soudage électrique, déplace la machine sur sa voie dans le wagon fermé, jusqu'au moment o les extrémités du premier et deuxième rail se trouvent dans l'axe de la machine, prêtes à être soudées. Le cycle de 15 la machine aligne automatiquement les deux extrémités des rails, soudent les rails suivant une programmation de paramètres établis et testés, pour finalement ébavurer la soudure. Comme toutes les machines, la soudeuseébavureuse est alimentée en énergie électrique par le 20 wagon d'alimentation en énergie. Les soudures d'essai sont testées dans la presse d'essai, installée dans un wagon atelier-magasin. Après le soudage, les rails soudés sont refroidis lors de leur avancement, par l'intermédiaire de rouleaux 25 presseurs appropriés jusqu'au wagon 20 portant une presse à quatre directions 21, le train étant toujours immobilisé. Le refroidissement de la soudure pourrait se faire dans un tunnel à eau monté dans un wagon fermé. En fonction de la productivité, on déterminera si le tunnel 30 à eau est installé à une longueur ou à deux longueurs standard de rails courts de la soudeuse-ébavureuse. La température de la soudure est mesurée à la volée, par un pyromètre, installé le long du convoyeur, à hauteur du tunnel à eau. En fonction de la température mesurée, le cycle de refroidissement est enclenché ou un temps d'attente est instauré. Le refroidissement de la soudure à température ambiante est nécessaire pour pouvoir effectuer les opérations de finition et contrôler l'alignement des deux rails courts au niveau de la soudure. La presse à quatre directions 21 est équipée d'un système de mesurage laser, 5 pouvant contrôler les alignements dans les plans vertical et horizontal sur des longueurs jusqu'à trois mètres. La presse est mobile à l'intérieur du wagon 20 et l'opérateur positionne la machine jusqu'au moment o la soudure se trouve dans l'axe de celle-ci. Un premier 10 cycle de mesurage est effectué et le résultat sous forme de deux graphiques est représenté sur un moniteur. En fonction de ce résultat, l'opérateur effectue les opérations de redressages vertical et horizontal nécessaires pour obtenir un alignement correspondant aux 15 tolérances requises. Après le cycle de redressage, un nouveau cycle de mesurage est effectué. Si la soudure reste hors tolérance, un nouveau cycle de redressement est fait. Après les opérations de mesurage et de 20 redressement, le rail avec la soudure est transporté sur le convoyeur central vers le wagon fermé qui contient la meuleuse automatique de finition 24 des soudures et un système de mesurage laser, couplé à la meuleuse et pouvant contrôler les alignements dans les plans vertical 25 et horizontal sur des longueurs jusqu'à 3 mètres. La machine est mobile et l'opérateur positionne la machine jusqu'au moment o la soudure se trouve dans l'axe de celle-ci. Après avoir effectué le cycle de meulage, l'opérateur déplace la machine jusqu'au moment o la 30 soudure se trouve dans l'axe du système de mesurage et effectue un cycle de mesurage de la longueur requise. Dans des cas exceptionnels o les résultats ne seraient pas concluants, une correction par meulage peut être effectuée. Après le meulage et le contrôle final, chaque soudure a subi toutes les opérations de finition et est déplacée sur le convoyeur central jusqu'au moment o l'extrémité du long rail soudé touche le sol à l'endroit prévu lors du positionnement du train de soudage sur la voie. Le rail est déplacé dans une goulotte de pose 27 assurant un guidage vertical et horizontal. Le long rail soudé obtenu par soudage des rails courts 7 à partir du wagon 6 peuvent être positionnés dans la voie ou en dehors de la voie. Pendant toutes les phases de la production, décrites jusqu'à présent, le rail soudé est déplacé par 10 des rouleaux presseurs, tandis que le train de soudage est resté immobilisé sur la voie. Une fois que le long rail soudé touche le sol et est relié à la voie à renouveler ou à la voie provisoire, aux moyens de pinces auto-serrantes, le rail soudé est 15 maintenu immobile et c'est le train de soudage qui se déplace. Les opérations effectuées dans les wagons du train restent les mêmes qu'auparavant. Il est à noter que les rouleaux-presseurs motorisés, montés en aval de la soudeuse-ébavureuse sont 20 reprogrammés en déclenchant les rouleaux moteurs et en diminuant la pression sur le rouleau-presseur de façon à changer la fonction dans une fonction de guidage et de freinage du rail soudé tenant compte des dévers et gradients de la ligne. Après la description qui vient d'être faite, on constate que le procédé de soudage proposé par l'invention et son train de mise en oeuvre présentent de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique. L'invention présente l'avantage de nécessiter un 30 personnel de production et d'entretien qualifié réduit. Tenant compte des moyens mis en oeuvre telle que l'automatisation poussée, un système de contrôle de qualité, de la traçabilité complète que l'invention procure, la mise en place d'une équipe réduite de 35 personnel qualifié est justifié et rentable, ce qui n'est pas le cas pour les procédés de soudage selon l'état de la technique, pour lesquels les équipes sont hétérogènes en fonction des endroits de travail. L'invention permet une production très élevée, d'une part assurée par les moyens mis en oeuvre et d'autre part par la continuité et la qualification du personnel. Le travail se fait en 5 endroits clos, c'est-à-dire dans des wagons fermés et chauffés, indépendamment des conditions climatiques. L'invention assure une meilleure qualité métallurgique des soudures, garantie par des moyens de réglage et de contrôle des différents paramètres de soudage et la 10 puissance hydraulique de la machine, assurant un forgeage optimal des soudures. L'invention garantit également une géométrie et un alignement parfait des soudures sur des longues distances, avec des tolérances d'alignement les plus strictes pour des lignes à grande vitesse, grâce à 15 la présence d'une presse hydraulique à quatre directions avec système de mesurage laser intégré, pouvant contrôler l'alignement des soudures dans deux plans sur des distances jusqu'à trois mètres de longueur et d'une meuleuse automatique copiant et reliant parfaitement le 20 profil des deux rails soudés sur une distance jusqu'à un mètre. Un avantage majeur offert par l'invention réside dans la possibilité de souder des rails en longueur infinie, supprimant la nécessité de relier les longs 25 rails soudés par des soudures aluminothermiques dans la voie. L'alimentation de la ligne de production se fait à partir de wagons transportant les rails courts entre le laminoir du fournisseur et le chantier, sans déchargement préalable des rails courts avant soudage de la voie. Il 30 n'y a pas de pose préalable des rails à souder sur les assises des traverses de la voie pour assurer un alignement minimal des bouts des rails avant soudage. L'invention permet d'adapter la position des machines à la longueur standard des rails courts, pouvant 35 varier entre 18 mètres et 120 mètres ou plus, en changeant la longueur ou la position des wagons intercalaires pour assurer le fonctionnement de toutes les machines de la ligne en temps masqué. Les machines individuelles sont posées sur des voies, fixées sur les planchers des wagons, autorisant leur positionnement exact envers les soudures à traiter. L'invention garantit 5 une autonomie complète du train de soudage au point de vue d'alimentation en énergie électrique, hydraulique et pneumatique. L'invention prévoit un atelier de réparation et un stock de pièces de rechange. L'invention assure une autonomie complète du train de soudage, pouvant se 10 déplacer sur tous les réseaux répondant au gabarit et à l'écartement de la voie. Il est possible de transporter le train de soudage vers d'autres continents dans la version " conteneurs standardisés ". REVENDICATIONS 1. Procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer, selon lequel on réalise par 5 soudage bout à bout des rails courts des longs rails soudés qui sont posés sur la voie, caractérisé en ce que l'on produit des rails longs soudés sur un train de soudage, sur le chantier, à partir de rails courts (7) déposés sur des wagons de transport (6) à l'extrémité 10 arrière du train, les rails longs soudés étant posés sur la voie à l'extrémité avant du train. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose dans le train de soudage les différentes postes de traitement des rails successivement 15 et fait passer les rails courts (7) par les différentes postes en les déplaçant du wagon de transport (6) à l'extrémité avant de pose du train. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on saisit les rails courts (7) sur le wagon de 20 transport (6) l'un après l'autre, aligne les rails et les déplace à l'état aligné au poste de traitement précité. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on déplace les rails courts (7) après la saisie sur le wagon de transport (6) à un poste de soudage 25 électrique (17) des extrémités adjacents des rails courts pour obtenir un rail long, après avoir effectué une opération de brossage des extrémités à souder. 5. Procédé- selon la revendication (4), caractérisé en ce que l'on effectue, après le soudage une opération 30 de mesurage de l'alignement des rails soudés dans les plans vertical et horizontal et effectue en fonction du résultat du mesurage des opérations de redressage vertical et horizontal, après avoir soumis le rail long obtenu à un refroidissement. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'on pose l'extrémité avant du rail long sur le sol en le guidant à l'aide d'une goulotte de pose, verticalement et horizontalement. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'avant la pose de l'extrémité avant 5 du rail long sur le sol, le train de soudage est maintenu immobile et le rail en vue de formation est déplacé. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après la pose de l'extrémité avant du rail long sur le sol, le rail est maintenu immobile et 10 le train de soudage est déplacé. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle est réalisée sous forme d'un train de soudage comportant des wagons porteurs des machines nécessaires pour la 15 réalisation des rails longs soudés, telle qu'une brasseuse (14) des extrémités des rails à souder, une soudeuse (17), une presse, une meuleuse de finition (24), des convoyeurs pour le transport des rails d'un wagon à l'autre à partir des wagons (6) sur lesquels les rails 20 courts (7) sont chargés. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisé en ce que la brasseuse est une machine automatique. 11. Installation selon l'une des revendications 9 25 ou 10, caractérisé en ce que la soudeuse est déplaçable sur son wagon porteur et adapté pour souder les rails suivant une programmation des paramètres préétablis. 12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'elle comporte un wagon fermé 30 portant un tunnel à eau pour effectuer un refroidissement des soudure après le soudage.