Brevet FR2862934A1 — publié le 20050603

La présente invention concerne un dispositif de nettoyage d'un rail, le rail s'étendant suivant un premier axe longitudinal, et/ou d'une roue d'un véhicule, supportée par le rail, ce dispositif étant du type comprenant: - un réservoir de matériau abrasif, destiné à être monté sur le véhicule; - une conduite d'amenée du matériau, s'étendant entre le réservoir et un point en regard d'une surface dudit rail et/ou de ladite roue; et un organe d'éjection du matériau, disposé dans le prolongement de la conduite au voisinage dudit point, cet organe comprenant un canal de guidage du matériau, s'étendant suivant un second axe, et des premiers moyens de soufflage, reliés audit canal. L'invention s'applique à des véhicules de traction ferroviaire, que l'on désigne aussi par engins moteurs ferroviaires . Comme il est bien connu, les rails de guidage de véhicules ferroviai- res sont parfois recouverts par une couche de déchets végétaux, notamment en automne, ou par une couche de gel, notamment en hiver. La présence de cette couche diminue considérablement l'adhérence entre les roues du véhicule et le rail et provoque des problèmes d'exploitation de ces véhicules, notamment lors du démarrage, ou de la montée en vitesse de ces véhicules. Les dispositifs du type précité (EP-B-O 217 636) permettent de déposer une couche de sable sur la surface supérieure du rail, au point de contact entre les roues motrices du véhicule et le rail, pour augmenter l'adhérence entre ces deux éléments. De tels dispositifs ne donnent pas entière satisfaction. En effet, le sable déposé entre la roue et le rail diminue considérablement la conductivité électrique entre ces éléments. Une bonne conductivité électrique entre ces éléments est toutefois essentielle, notamment pour activer les signaux de sécurité sur les voies de circulation du véhicule, ou pour alimenter en éner- gie électrique ce véhicule. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, c'est-à-dire de créer un dispositif qui assure une bonne adhérence entre une roue d'un vé2862934 2 hicule ferroviaire et le rail associé, tout en préservant la conductivité électrique entre ces deux éléments. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des seconds moyens de soufflage, re- liés à la conduite d'amenée en amont de l'organe d'éjection. Le dispositif selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles: - le dispositif comprend en outre un organe d'accélération, disposé sur la conduite au voisinage du réservoir, lesdits seconds moyens de soufflage débouchant dans l'organe d'accélération; - l'angle formé par les premier et second axes est compris entre 45 et 90 ; - ledit angle a est sensiblement égal à 60 ; - ledit angle R est sensiblement égal à 90 ; - les premiers et seconds moyens de soufflage sont reliés à une source de fluide sous pression, délivrant un fluide à une pression supérieure à4bars; - ladite pression est comprise entre 6 et 9 bars; - le matériau abrasif est projeté dans un espace sensiblement délimité par un cône, l'angle au sommet de ce cône, pris suivant une section méridienne étant supérieur à 30 ; et - le matériau abrasif est constitué par des particules de sable de dia- mètre moyen supérieur à 1 mm. L'invention a en outre pour objet un véhicule ferroviaire destiné à circuler sur deux rails parallèles, comprenant au moins un essieu avant et au moins un essieu arrière, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dis-positif tel que décrit précédemment, monté à l'avant de l'un desdits essieux par rapport au sens de circulation du véhicule. Le véhicule suivant l'invention peut comprendre la caractéristique suivante: - au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus est monté à l'avant de l'essieu avant et au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus est monté entre l'essieu arrière et l'essieu avant. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être dé- crit en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la Figure 1 est une vue schématique en coupe verticale d'un véhicule selon l'invention muni de deux dispositifs selon l'invention; et - la Figure 2 est une vue d'un détail de la Figure 1. Le véhicule ferroviaire 11 représenté sur la Figure 1 circule sur une voie ferrée constituée par deux rails parallèles 13, dans un sens de circulation S1, de la droite vers la gauche sur la Figure. Dans tout ce qui suit, les termes avant et arrière s'entendent par rapport à ce sens de circulation. Par ailleurs, les termes haut , bas , supérieur et inférieur s'entendent par rapport au positionnement de ce véhicule sur la voie. Au voisinage du véhicule 11, le rail 13 s'étend suivant un premier axe longitudinal A-A', sensiblement horizontal sur la Figure 1. Le véhicule 11 comprend un châssis 15 monté sur un essieu avant 17 et un essieu arrière 19. Ce véhicule 11 comprend en outre des dispositifs de nettoyage ou décapage avant et arrière 21A et 21B, montés sur le châssis 11, respectivement à l'avant de l'essieu avant 17, et entre l'essieu avant 17 et l'essieu arrière 19. La Figure 2 est une vue de détail du dispositif de décapage avant 21A. Comme illustré sur cette Figure, il comprend un réservoir 25 de matériau abrasif granuleux 27 de faible granulométrie, une conduite d'amenée 29, et un organe d'éjection 31. Le réservoir 25 est monté sur le châssis 15, au-dessus de la roue 33A de l'essieu 17. II comprend une trémie de réception du matériau abrasif 27 dont la partie haute 35 comprend un orifice 37 de remplissage et un évent 39. Cette trémie comprend en outre une partie basse 41 en forme de pyramide tronquée convergente vers le sol afin d'utiliser au maximum la quantité de matériau abrasif dans le réservoir 25. Le matériau abrasif 27 utilisé dans ce dispositif est de préférence du sable contenant du quartz. Le diamètre moyen des particules de ce sable est compris entre 1 mm et 3,0 mm. Dans tout ce qui suit, les termes amont et aval s'entendent par rapport au sens de circulation du matériau abrasif 27 dans le dispositif 21A. La conduite d'amenée 29 s'étend entre le réservoir 25 et l'organe d'éjection 31. Elle comprend une prise d'aspiration 43 du matériau abrasif 27, et un organe d'accélération 45. La prise d'aspiration 43 est constituée par un tuyau monté en saillie dans la partie basse 41 du réservoir 25. Ce tuyau comprend une portion d'extrémité en forme de U retourné ou col de cygne , munie à son extrémité d'un orifice 47 d'admission du matériau abrasif 27, ouvert vers le bas. La prise d'aspiration 43 comprend en outre un conduit de purge 49 relié à un évent. Ainsi, l'écoulement par gravité du matériau abrasif 27 depuis le réservoir 25 par gravité est sensiblement nul. L'organe d'accélération 45 est constitué par un tube rigide coudé, qui comporte une portion amont 51 qui s'étend suivant un axe sensiblement vertical. Cette portion 51 est montée dans le prolongement du réservoir 25, vers le bas. II comprend en outre une portion aval 53 qui s'étend suivant une première direction inclinée de sensiblement 45 par rapport à la verticale. Cette portion est munie d'une buse qui comprend un orifice 55 d'injection d'air sous pression dans lequel débouche une conduite amont 57 d'arrivée d'air, en saillie dans la portion aval 53, suivant la première direction. Cette conduite 57 d'arrivée d'air est reliée à une source 59 d'air comprimé solidaire du châssis 15. La pression de l'air délivré par la source 59 est supérieure à 4 bars et de préférence supérieure à 6 bars. Un détendeur 61 est monté sur la conduite amont 57, entre la source de pression 59 et l'orifice d'injection 55 pour commander la pression d'air comprimé en aval de ce détendeur 61 en fonction de la vitesse du véhicule. Ce détendeur 61 est commun aux deux dispositifs de nettoyage du véhicule. De préférence, lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 50 km/h, la pression de l'air comprimé délivré en aval du détendeur est régulée à 5 bars. Lorsque cette vitesse est supérieure à 50 km/h, la source 59 est directement reliée à la conduite amont par une dérivation 62. La pression délivrée est alors comprise entre 6 bars et 9 bars. La portion aval 53 de l'organe d'accélération 45 est par ailleurs munie d'un bourrelet annulaire 63 interne qui diminue le diamètre interne de l'organe 45. Ce bourrelet 63 permet d'accélérer le matériau abrasif 27 fluidisé par l'air comprimé. L'organe d'éjection 31 comprend un canal d'amenée 71, et un canal d'éjection 73. Le canal d'amenée 71 s'étend dans le prolongement aval de la conduite 29, suivant un axe vertical. Le canal d'éjection 73 s'étend suivant un second axe B-B'. L'angle a formé par le premier axe A-A' (parallèle au rail au niveau du véhicule) et le second axe B-B' est compris entre 45 et 90 . Dans le dispositif représenté sur la Figure 2, cet angle a est sensiblement égal à 60 . Le canal 73 débouche en un point 74 en regard d'une surface supérieure du rail 13 en amont de la roue 33A, au voisinage de cette surface. Dans l'exemple représenté sur la Figure 2, la distance entre ce point 74 et la surface supérieure du rail 13 est comprise entre 4 cm et 6 cm. Une conduite aval 75 d'amenée d'air comprimé s'étend entre un point 77 de la conduite amont 57 en aval du détendeur 61 et l'organe d'éjection 31. Une extrémité de cette conduite est montée en saillie dans l'organe d'éjection 31 suivant le second axe B-B'. On décrira maintenant comme exemple le fonctionnement du dispositif de décapage avant 21A, lors d'un déplacement du véhicule 11 dans le sens SI, dans des conditions de faible adhérence entre la roue 33A et le rail 13. Dans un premier temps, et lorsqu'une perte d'adhérence est détectée (par exemple patinage ou glissement), le détendeur 61 est activé. De l'air comprimé à une pression de 5 bars est délivré aux conduites d'arrivée d'air amont et aval 57 et 75. Cet air comprimé pénètre dans l'organe d'accélération 45, créant une dépression dans cet organe 45. Par suite, le matériau abrasif 27 est aspiré depuis le réservoir 25, à travers l'orifice d'admission 47 de la prise 43. Ce matériau 27 s'écoule à travers la portion aval 51 de l'organe d'accélération 45. II est alors fluidisé et accéléré par l'air comprimé introduit par la conduite amont 57. Le matériau fluidisé 27 passe au niveau du bourrelet 63 et s'écoule à vitesse élevée jusqu'au canal d'amenée 71 de l'organe d'éjection 31. A la sortie de ce canal 71, le matériau abrasif 27 entre en contact avec l'air comprimé provenant de la conduite aval 75 et accélère fortement à travers le canal d'éjection 73. A la sortie du canal d'éjection 73, le matériau abrasif 27 est éjecté dans un espace sensiblement conique. La directrice du cône délimitant cet espace est orientée suivant le second axe B-B'. L'angle au sommet de ce cône, pris suivant une section méridienne est supérieur à 30 . Le matériau abrasif 27 est alors projeté sur le rail 13, à l'avant du point de contact 81 entre la roue 33A et le rail 13. L'énergie cinétique acquise par ce matériau 27 dans le dispositif 21A est suffisante pour provoquer le nettoyage du rail 13 et son décapage par abrasion. La quasitotalité des particules du matériau 27 est de plus éjectée depuis le rail 13 vers l'extérieur. La formation d'une couche de sable entre le rail 13 et la roue 33A est ainsi évitée, et la conductivité électrique entre ces éléments est préservée. Comme précisé ci-dessus, l'angle a entre les premier et second axes A-A' et B-B' est de préférence compris entre 45 et 90 pour favoriser ce nettoyage. Dans l'exemple illustré sur la Figure 2, un angle de 60 permet de projeter une portion du matériau abrasif 27 éjecté du rail 13 vers une surface 83 avant de la roue 33A (appelée aussi table de roulement ). L'énergie cinétique accumulée par le matériau abrasif 27 dans le dispositif 21A est suffisante pour assurer aussi le nettoyage de cette surface avant 83, qui peut être polluée par des matériaux lubrifiants destinés à limiter l'usure de la roue et du rail. Le dispositif arrière 21B du véhicule 11 représenté sur la Figure 1 est analogue au dispositif avant 21A. A la différence de ce dispositif avant 21A, l'angle 13 entre le premier axe A-A' et l'axe C-C' du canal de guidage 73 est égal à 90 ce qui favorise le nettoyage du rail 13, par rapport à celui de la roue 33B. Le rail 13 présente ainsi une surface supérieure 83 lisse et propre, ce qui augmente fortement l'adhérence entre le rail 13 et la roue 33 et préserve la conductivité électrique entre ces deux éléments. L'adhérence entre la roue 33B et le rail 13 est supérieure à celle entre la roue 33A et le rail 13, puisque le rail 13 a subi deux opérations de déca-pages successives, par les dispositifs avant 21A et arrière 21B. La puissance de traction appliquée sur l'essieu arrière 33B peut alors être supérieure à celle appliquée sur l'essieu avant 33B. En variante, une faible quantité de matériau abrasif peut en outre être projetée sur le rail 13, au voisinage du point de contact 81 entre la roue 33A et le rail 13. Ce matériau est déposé par ricochet d'une fraction du matériau projeté par l'organe d'éjection 31 sur le rail 13 ou sur la roue 33A à l'avant du point de contact 81, et améliore encore l'adhérence entre le rail 13 et la roue 33A, sans nuire de manière conséquente à la conductivité électrique entre ces deux éléments. Dans une autre variante, le véhicule comprend une paire d'essieux avant montés sur une table de roulement avant et une paire d'essieux arrière montés sur une table de roulement arrière. Les dispositifs selon l'invention sont disposés sur le véhicule, respectivement en amont de la ta- ble de roulement amont et entre cette table et la table de roulement arrière. Dans une autre variante, pour diminuer le coût du dispositif, la conduite amont 57 débouche directement dans la conduite d'amenée 29, sans passer par un organe d'accélération. Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer d'un dispositif de nettoyage d'un rail de guidage d'un véhicule ferroviaire et/ou d'une roue de ce véhicule. Ce dispositif augmente l'adhérence entre ces éléments, sans diminuer de manière sensible la conductivité électrique entre ces éléments, afin d'obtenir une adhérence et une conductivité électrique proches de celles d'un rail propre et sec. Compte tenu des pressions élevées de soufflage du matériau abrasif, ce dispositif est utilisable par des véhicules ferroviaires circulant à une vi-5 tesse supérieure à 50km/h. Par ailleurs, ce dispositif est utilisable avec un matériau abrasif de faible coût, comme le sable disponible dans les installations ferroviaires existantes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif (21A; 21 B) de nettoyage d'un rail (13), le rail (13) s'étendant suivant un premier axe (A-A') longitudinal, et/ou d'une roue (33A; 33B) d'un véhicule, supportée par le rail (13), ce dispositif (21A; 21B) étant du type comprenant: - un réservoir (25) de matériau abrasif (27), destiné à être monté sur le véhicule (11) ; - une conduite d'amenée (29) du matériau (27), s'étendant entre le réservoir (25) et un point en regard d'une surface dudit rail (13) et/ou de la- dite roue (33A; 33B) ; et - un organe d'éjection (31) du matériau (27), disposé dans le prolongement de la conduite (29) au voisinage dudit point, cet organe (31) comprenant un canal (73) de guidage du matériau (27), s'étendant suivant un second axe (B-B'), et des premiers moyens de soufflage (75), reliés audit canal (73) ; caractérisé en ce que le dispositif (21A; 21B) comprend en outre des seconds moyens de soufflage (57), reliés à la conduite d'amenée (29), en amont de l'organe d'éjection (31). 2.- Dispositif (21A; 21B) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un organe d'accélération (43), disposé sur la conduite (29) au voisinage du réservoir (25), lesdits seconds moyens de soufflage (57) débouchant dans l'organe d'accélération (43). 3.- Dispositif (21A; 21B) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'angle (a; (3) formé par les premier et second axes (A-A' ; B-B') est compris entre 45 et 90 . 4.- Dispositif (21A) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit angle a est sensiblement égal à 60 . 5.- Dispositif (21B) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit angle p. est sensiblement égal à 90 . 6.- Dispositif (21A; 21B) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers et seconds moyens de soufflage (75, 57) sont reliés à une source (59) de fluide sous pression, délivrant un fluide à une pression supérieure à 4 bars. 7.- Dispositif (21A; 21B) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite pression est comprise entre 6 et 9 bars. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau abrasif (27) est projeté dans un espace sensiblement délimité par un cône, l'angle au sommet de ce cône, pris suivant une section méridienne étant supérieur à 30 . 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau abrasif (27) est constitué par des particules de sable de diamètre moyen supérieur à 1 mm. 10.- Véhicule ferroviaire (11), destiné à circuler sur deux rails (13) parallèles, comprenant au moins un essieu avant (17) et au moins un essieu arrière (19), caractérisé en ce qu' il comprend au moins un dispositif (21A; 21B) selon l'une des revendications précédentes, monté à l'avant de l'un desdits essieux (17, 19) par rapport au sens de circulation (Si) dudit véhi- cule (11). 11.- Véhicule (11) selon la revendication 10, caractérisé en ce que au moins un dispositif (21A) selon la revendication 4 est monté à l'avant (17) de l'essieu avant et au moins un dispositif (21B) selon la revendication 5 est monté entre l'essieu arrière (19) et l'essieu avant (17).