Brevet FR2875245A1 — publié le 20060317

La présente invention concerne un dispositif pour solidariser ou désolidariser les rails de chemin de fer de leurs traverses équipées de pinces à ressort. Elle convient tout particulièrement à la réalisation de dispositifs de solidarisation de rails de chemin de fer sur leurs traverses équipées de pinces à ressort par actionnement sur lesdites pinces à ressort; ces mêmes dispositifs permettent également de libérer les rails de chemin de fer de leurs traverses, grâce à un actionnement réciproque sur lesdites pinces à ressort. D'une façon générale, on sait que pour solidariser un rail de chemin de fer sur ses traverses préalablement équipées de pinces à ressort, la réponse technique actuelle consiste à pousser sur deux ressorts en forme de W, disposés tête-bêche de part et d'autre de l'âme du rail, qui prennent appui d'une part sur des brides métalliques à épaulement solidaires de la traverse, et d'autre part sur les ailes du rail par l'intermédiaire de cabochons électriquement isolants. Cette opération de mise en place des deux ressorts en forme de W, de part et d'autre de l'âme du rail, doit être effectuée simultanément sur lesdits ressorts, et perpendiculairement à l'âme du rail. Inversement, pour désolidariser un rail de chemin de fer de ses traverses, la réponse technique actuelle consiste à écarter les deux ressorts en forme de W 30 en agissant simultanément sur les deux cabochons électriquement isolants. 2875245 -2- Deux catégories de dispositifs de solidarisation et/ou de désolidarisation sont actuellement exploitées: - les dispositifs à déplacement discontinu, les dispositifs à déplacement continu. Dans les deux cas, les dispositifs sont équipés de galets porteurs en correspondance de forme et d'écartement avec les deux rails préalablement positionnés sur leurs traverses. La première solution consiste à positionner le dispositif au voisinage de la paire de pinces à ressort situées sur la traverse correspondante; deux mâchoires sont ensuite actionnées simultanément, selon une direction transversale au rail, afin de rapprocher les deux ressorts de part et d'autre de l'âme du rail; lesdites mâchoires sont ensuite écartées pour permettre le positionnement du dispositif au voisinage de la paire de pinces à ressort associées à la traverse suivante. Durant le mouvement de serrage des ressorts, le dispositif doit être positionné d'une manière précise et fixe, évitant ainsi tout coincement en biais desdits ressorts. Certains dispositifs de cette catégorie sont équipés de capteurs de 20 positionnement associés à un automate de gestion du déplacement desdits dispositifs. D'autres dispositifs de cette catégorie sont équipés d'une navette supportant les susdites mâchoires, laquelle navette se déplaçant de proche en proche au voisinage de chacune des traverses situées le long du parcours de ladite navette. Néanmoins, ces solutions ne sont pas entièrement satisfaisantes pour les raisons suivantes: le positionnement des mâchoires doit être précis, notamment pour éviter le serrage en biais des ressorts, - le déplacement discontinu est générateur de temps morts. 2875245 -3- La seconde solution consiste à déplacer dans le sens longitudinal, parallèlement au rail, un coulisseau présentant une ouverture en forme de V, le sommet du V étant en amont du déplacement dudit coulisseau; par ailleurs l'angle formé par les deux branches du V est de faible valeur, généralement compris entre 3 et 6 degrés. Ainsi, lors du déplacement du coulisseau, les parois internes correspondantes à l'ouverture en forme de V prennent appui sur les ressorts et provoquent progressivement un mouvement perpendiculaire au déplacement dudit coulisseau, resserrant les deux ressorts simultanément sur les ailes du rail, de part et d'autre de l'âme du rail. Cette solution est simple de mise en oeuvre et permet un déplacement continu du dispositif; néanmoins l'effort d'avancement du dispositif est important et le risque de coincement en biais des ressorts est présent; par ailleurs, la dégradation des cabochons électriquement isolants est inévitable en cas de coincement en biais desdits ressorts. L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose donc un dispositif pour solidariser ou désolidariser les rails de chemin de fer de leurs traverses préalablement équipées de pinces à ressort faisant intervenir des ressorts métalliques en forme de W, disposés tête-bêche de part et d'autre de l'âme du rail, qui prennent appui d'une part sur des brides métalliques à épaulement solidaires de la traverse, et d'autre part sur les ailes du rail par l'intermédiaire de cabochons électriquement isolants, comprenant deux coulisseaux, situés de part et d'autre de l'âme du rail, dont la section transversale est en forme de U, venant coiffer chacun au moins une pince à ressort, disposés dans un plan parallèle au plan contenant la surface d'appui dudit rail obliquement et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal dudit rail, formant un V centré sur ledit axe longitudinal du rail, lequel au moins un des deux susdits coulisseaux est animé d'un mouvement 2875245 4 circulaire contenu dans le susdit plan contenant la surface d'appui dudit rail, l'axe principal dudit coulisseau restant parallèle à lui-même, lesquels susdits coulisseaux venant en appui sur les susdits ressorts en forme de W pour solidariser le rail sur la traverse correspondante ou venant en appui sur les susdits cabochons électriquement isolant pour désolidariser le rail de sa traverse correspondante. Avantageusement, les deux coulisseaux pourront être animés d'un mouvement circulaire contenu dans le plan contenant la surface d'appui du rail, l'axe principal de chacun des susdits coulisseaux restant parallèle à luimême, lesquels mouvements circulaires seront synchrones et de sens de rotation opposé. Par ailleurs, les susdits mouvements circulaires synchrones et de sens de rotation opposé seront tels que les composantes tangentielles, selon l'axe principal du rail, des forces de contact desdits coulisseaux sur les surfaces d'appui de la pince à ressort au voisinage du susdit ressort métallique ou du susdit cabochon électriquement isolant, entraîneront le dispositif selon l'invention dans une direction parallèle à l'axe principal du rail. Le sens de déplacement du dispositif selon l'invention est de direction opposée au vecteur vitesse tangentielle du mouvement circulaire au point d'impact dudit coulisseau sur ladite pince à ressort. Dans le cas de la solidarisation du rail sur ses traverses, le sommet du V formé par les deux coulisseaux sera en amont du déplacement du dispositif selon l'invention; par conséquent le coulisseau "tribord" sera animé d'un mouvement circulaire dans le sens trigonométrique ou anti- horaire, et le coulisseau "bâbord" sera animé d'un mouvement circulaire dans le sens horaire. Ainsi, les forces de contact exercées par les deux coulisseaux sur les surfaces d'appui des pinces à ressort au voisinage du ressort métallique vont 2875245 -5- permettre, grâce au déplacement du dispositif selon l'invention, d'introduire progressivement les deux ressorts métalliques en direction de l'âme du rail en prenant appui d'une part sur les brides métalliques à épaulement correspondantes et d'autre part sur les ailes dudit rail; les deux susdites pinces à ressort solidariseront le rail au voisinage du sommet du V constitué par les deux coulisseaux. Dans le cas de la désolidarisation du rail de ses traverses, le sommet du V formé par les deux coulisseaux sera en aval du déplacement du dispositif selon l'invention; par conséquent le coulisseau "tribord" sera animé d'un mouvement circulaire dans le sens trigonométrique ou anti- horaire, et le coulisseau "bâbord" sera animé d'un mouvement circulaire dans le sens horaire. Ainsi, les forces de contact exercées par les deux coulisseaux sur les surfaces d'appui des pinces à ressort au voisinage du cabochon électriquement isolant vont permettre, grâce au déplacement du dispositif selon l'invention, d'écarter progressivement les deux ressorts métalliques en direction opposée à l'âme du rail; les deux susdites pinces à ressort désolidariseront le rail au voisinage de la base du V constitué par les deux coulisseaux. Ainsi, cette succession de chocs provoqués par le mouvement des deux susdits coulisseaux permet de rapprocher ou d'écarter les ressorts en forme de W de l'âme du rail d'une manière progressive et dans une direction quasi normale à l'âme dudit rail, et ce d'une manière continue tout au long du rail. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en perspective d'une pince à ressort en position désolidarisée, la figure 2 représente une vue en perspective d'une pince à ressort 30 en position solidarisée, 2875245 -6- la figure 3 représente une coupe transversale du dispositif selon l'invention, la figure 4 représente une vue schématique de dessus du dispositif selon l'invention, la figure 5 représente la configuration des éléments mobiles en phase de solidarisation, et la figure 6 représente la configuration des éléments mobiles en phase de désolidarisation. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un rail 1 de chemin de fer est posé sur une traverse 2; une plaque 3 en matériau électriquement isolant est positionnée entre le rail 1 et la traverse 2, de manière à isoler le rail 1 du potentiel de la terre. La pince à ressort PI est un dispositif connu et permet la solidarisation du rail 1 sur sa traverse 2 par l'intermédiaire d'un ressort métallique 6 en forme de W prenant appui d'une part sur une bride métallique 4 à épaulements solidaire de la traverse 2, et d'autre part sur les ailes la, lb du rail. Par ailleurs, afin de permettre l'isolement électrique du rail 1 par rapport au potentiel de la terre, une plaquette 5 en matériau électriquement isolant est insérée entre le ressort métallique 6 et le rebord inférieur de l'aile la du rail; de même, un cabochon 7 en matériau électriquement isolant isole la partie centrale du ressort métallique 6 de la face supérieure de l'aile la du rail. L'exemple représenté sur la figure 1 montre la susdite pince à ressort PI en position désolidarisée ou en position préliminaire à la solidarisation du rail 1 sur sa traverse 2. L'exemple représenté sur la figure 2 montre la susdite pince à ressort PI en position de solidarisation du rail 1 sur sa traverse 2. 2875245 -7- Bien entendu, une seconde pince, identique à celle décrite précédemment, est disposée symétriquement par rapport à l'âme le du rail de chemin de fer. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le dispositif selon l'invention fait intervenir un bâti BA, en forme de U, coiffant le rail de chemin de fer 1; ce bâti est intégré à une structure, non représentée, pouvant rouler sur les deux rails de chemin de fer; laquelle structure roulante pourra être déplacée par un opérateur, ou tractée par une motrice, ou éventuellement autotractée. La base de la structure en forme de U du bâti BA est horizontale, parallèle à la surface d'appui du rail 1; les deux bras de la structure en forme de U du bâti BA sont verticaux et perpendiculaires à la surface d'appui du rail 1. Un coulisseau CO, en forme de U, est solidaire d'un des deux bras verticaux du bâti BA, et vient coiffer les pinces à ressort PI situées le long de l'aile la du rail L Le second bras du bâti BA fait intervenir un mécanisme à excentrique, lequel mécanisme qui sera décrit ci-après, anime un second coulisseau CO' en forme de U qui vient coiffer les pinces à ressort PI' situées le long de l'aile lb du rail 1. Chacun desdits coulisseaux CO, CO', ont leur axe longitudinal situé dans un plan parallèle à la surface d'appui du rail 1, légèrement en oblique par rapport à l'axe longitudinal du rail 1, formant ainsi un V par rapport au rail 1. Le susdit mécanisme à excentrique est constitué de deux ensembles tournants autour d'axes verticaux, chacun étant solidaire du bâti BA et soutenant à leur 25 extrémité inférieure le susdit coulisseau CO'. Ces deux ensembles tournants à excentricité sont animés chacun d'un mouvement circulaire, lesquels mouvements circulaires sont synchrones et leurs excentricités respectives sont de même amplitude et de même sens à chaque instant. Ainsi le coulisseau CO' est animé, dans un plan parallèle à la surface d'appui du rail 1, d'un mouvement tel que chaque point dudit coulisseau décrit une 2875245 -8- trajectoire circulaire, l'axe longitudinal dudit coulisseau restant parallèle à lui-même. La distance séparant les deux surfaces internes des coulisseaux CO, CO', étant légèrement supérieure à la largeur du ressort en forme de W, les susdites surfaces internes des coulisseaux CO, CO' viendront frapper les ressorts en forme de W selon une direction transversale au rail 1. En effet, le coulisseau CO', étant animé d'un mouvement alternatif dans un plan parallèle à la surface d'appui du rail 1, venant frapper les ressorts 6', entraînera le bâti BA dans un mouvement approximativement identique suite à l'effet de réaction du susdit coulisseau CO' sur les ressorts 6', et par voie de conséquence, le coulisseau CO, solidaire du bâti BA, viendra frapper les ressorts 6 selon un mouvement approximativement identique à celui du coulisseau CO'. Le mécanisme à excentrique, soutenant une extrémité dudit coulisseau CO', est constitué : d'un arbre fixe AR, dont l'axe A' est parallèle à l'axe de symétrie A du rail 1, solidaire du bâti BA par l'intermédiaire d'un fût FU situé sur la base supérieure dudit bâti BA; le blocage de l'arbre AR dans le fût FU est obtenu par l'intermédiaire d'un cône de faible conicité et d'un écrou EC situé au voisinage de l'extrémité supérieure du fût FU et venant se visser sur l'extrémité supérieure filetée de l'arbre AR, un manchon TA 1: É dont l'alésage interne est de diamètre supérieur au diamètre de l'arbre BA et concentrique audit arbre AR, lequel manchon TA 1 est monté pivotant autour dudit arbre AR grâce à deux roulements R1, R2, de type à rouleaux cylindriques par exemple, et É dont la surface externe de forme cylindrique possède un axe longitudinal parallèle à l'axe L1' mais non colinéaire, 2875245 9 une poulie PO, concentrique à l'arbre AR et solidaire du susdit manchon TA 1 au voisinage de la partie supérieure dudit manchon TA 1 grâce à une clavette CL, un second manchon TA2, dont l'alésage interne est de diamètre supérieur au diamètre extérieur du manchon TAI, est monté pivotant autour dudit manchon TAI grâce à deux roulements R3, R4, de type respectivement à rouleaux coniques et à rouleaux cylindriques; lequel manchon TA2 est solidaire, au voisinage de sa partie inférieure, du coulisseau CO', un flasque FL, solidaire dudit manchon TA2 au voisinage de sa partie supérieure et monté pivotant autour de la surface externe du manchon TA 1 grâce à un roulement R5; lequel flasque FL est contact glissant, au voisinage de sa surface supérieure, avec la surface inférieure de la susdite poulie PO. Ainsi ces deux ensembles tournants à excentricité sont entraînés en rotation par l'intermédiaire de leur poulie respective PO, lesquelles sont entraînées par un organe de transmission tel une courroie crantée non représentée, et un moteur également non représenté. Les frottements engendrés par les susdits roulements R1, R2, R3, R4, R5, et notamment celui engendré par le contact glissant entre la surface inférieure de la susdite poulie PO et la surface supérieure du susdit flasque FL, vont provoquer un entraînement de l'ensemble constitué des éléments FL, TA2, R3, R4 dans un mouvement circulaire non concentrique au susdit axe 11' ; lequel mouvement circulaire non concentrique va provoquer le mouvement de va et vient dans un plan horizontal du coulisseau CO', perpendiculairement à l'âme du rail 1. Il est à noter que les forces de contact desdits coulisseaux CO, CO' sur les pinces à ressort, respectivement 6, 6', de part le mouvement circulaire desdits 2875245 - 10 - coulisseaux, ont une composante tangentielle provoquant l'entraînement du dispositif selon l'invention dans une direction parallèle à l'axe principal du rail, étant donné que les susdits ressorts ne peuvent se déplacer que selon une direction perpendiculaire à l'axe principal du rail. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, un rail de chemin de fer 1, dont l'axe principal longitudinal est Ao, est coiffé par deux coulisseaux CO, CO', dont les axes principaux longitudinaux, respectivement A1, AZ, sont légèrement en oblique par rapport à l'axe longitudinal Do du rail 1, formant ainsi un V par rapport au rail 1. De part et d'autre du rail 1, dans un plan parallèle au plan d'appui dudit rail, des pinces à ressort sont positionnées au fur et à mesure de l'avancement du dispositif selon l'invention. Ainsi quatre pinces 6a, 6b, 6c, 6d, respectivement équipées de leur cabochon en matériau électriquement isolant 7a, 7b, 7c, 7d, représentent les quatre positions successives de mise en place de la pince "6" et de son cabochon "7" par le coulisseau CO; de même quatre pinces 6'a, 6'b, 6'c, 6'd, respectivement équipées de leur cabochon 7'a, 7'b, 7'c, 7'd, représentent les quatre positions successives de mise en place de la pince "6" et de son cabochon "7" par le coulisseau CO'. Le positionnement des susdites pinces est réalisé par l'intermédiaire du mécanisme à excentrique, décrit précédemment, animant le coulisseau CO', les axes A', A", perpendiculaires au plan d'appui du rail 1, représentent les axes principaux des deux mécanismes à excentrique. Le coulisseau CO, solidaire de la structure du bâti décrite précédemment, positionne les susdites pinces 6a, 6b, 6c, 6d, suite à l'effet de réaction provoqué par le mouvement du coulisseau CO'. Ainsi, dans le cas de la solidarisation du rail sur ses traverses, le sommet du V formé par les deux coulisseaux sera en amont du déplacement du dispositif; réciproquement, dans le cas de la désolidarisation du rail de ses traverses, le 2875245 -11- sommet du V formé par les deux coulisseaux sera en aval du déplacement du dispositif. Dans l'exemple représenté sur les figures 5, 6, le dispositif pour solidariser ou désolidariser les rails de chemin de fer de leurs traverses équipées de pinces à ressort, est schématisé sous la forme d'axes principaux représentant le rail, les coulisseaux et les mécanismes à excentrique. Dans le cas présent, chaque coulisseau est équipé de deux mécanismes à excentrique et sera nommé "coulisseau tribord" et "coulisseau bâbord" selon le sens du déplacement du susdit dispositif selon l'invention. Ainsi le rail est représenté par son axe principal longitudinal Ao; les coulisseaux sont représentés par leur axe principal longitudinal L1, D2; les mécanismes à excentrique sont représentés par leur axe principal 0' 1, A" I pour le coulisseau défini par le susdit axe O1; les mécanismes à excentrique sont représentés par leur axe principal L'2, 11"2 pour le coulisseau défini par le susdit axe A2; les sens de rotation des mécanismes à excentrique sont représentés par des flèches, soit F'1, F"1, pour les mécanismes à excentrique représentés par leur axe principal L' 1, A"1; les sens de rotation des mécanismes à excentrique sont représentés par des flèches, soit F'2, F"2, pour les mécanismes à excentrique représentés par leur axe principal L.'2, A"2. Dans le cas de la solidarisation du rail sur ses traverses, représentée schématiquement par la figure 5, le sommet du V formé par les deux axes al, A2, sera en amont du déplacement du dispositif; en effet les mouvements des mécanismes à excentrique du coulisseau tribord, représentés par les flèches F' 1, F"1, seront dans le sens trigonométrique ou anti-horaire; les mouvements des mécanismes à excentrique du coulisseau bâbord, représentés par les flèches F'2, F"2, seront dans le sens horaire. Les forces de contact exercées par les deux coulisseaux représentés par leur axe principal longitudinal A1, d2, sur les surfaces d'appui des pinces à ressort 2875245 - 12 - au voisinage du ressort métallique vont provoquer le déplacement du dispositif selon la flèche FA. Dans le cas de la désolidarisation du rail de ses traverses, représentée schématiquement par la figure 6, le sommet du V formé par les deux axes A1, a2, sera en amont du déplacement du dispositif; en effet les mouvements des mécanismes à excentrique du coulisseau tribord, représentés par les flèches F'2, F"2, seront dans le sens trigonométrique ou anti-horaire; les mouvements des mécanismes à excentrique du coulisseau bâbord, représentés par les flèches F'1, F"1, seront dans le sens horaire. Les forces de contact exercées par les deux coulisseaux représentés par leur axe principal longitudinal A1, A2, sur les surfaces d'appui des pinces à ressort au voisinage du cabochon vont provoquer le déplacement du dispositif selon la flèche FB. On comprendra que l'incidence des forces de percussion sur les pinces à ressort par rapport au plan défini par l'âme du rail de chemin de fer, est fonction de l'ouverture du V constitué par les susdits axes al, A2. Ainsi, plus l'ouverture dudit V est faible, plus l'incidence des forces de percussion sera proche d'une incidence normale; néanmoins, une ouverture dudit V faible nécessitera un longueur du coulisseau importante; un compromis satisfaisant consiste à prévoir un angle de 3 à 6 degrés entre l'axe principal longitudinal du coulisseau et l'axe principal longitudinal du rail de chemin de fer. Avantageusement les mécanismes à excentrique pourront être équipés de 25 masselottes afin de limiter les vibrations parasites compte tenu des inerties en jeu et des vitesses de rotation desdits mécanismes à excentrique. L'invention proposée est simple de mise en oeuvre; elle permet notamment: un positionnement des pinces à ressort d'une manière continue que ce soit pour une solidarisation ou une désolidarisation du rail de chemin de fer, 2875245 - 13 - un effort de mise en place des pinces à ressort dirigé perpendiculairement à l'âme du rail de chemin de fer, un effort de pénétration de la pince à ressort ou d'extraction de ladite pince nécessitant une puissance installée faible grâce au phénomène de percussion, un effet d'entraînement de l'ensemble du dispositif permettant des vitesses variables le long du rail de chemin de fer sans automatisme particulier, la possibilité d'effectuer les opérations de solidarisation ou de désolidarisation au moyen d'un dispositif ne comprenant qu'un seul coulisseau motorisé, permettant de répondre à des mises en place de pinces effectuées par un seul opérateur, la possibilité d'effectuer les mêmes opérations plus rapidement moyennant la motorisation de huit coulisseaux, permettant de solidariser les deux rails simultanément dans le cadre de chantier important; dans ce cas le dispositif sera tracté ou autotracté. - 14 - Revendications 1. Dispositif pour solidariser ou désolidariser les rails de chemin de fer (1) de leurs traverses (2) préalablement équipées de pinces à ressort (PI, PI') faisant intervenir des ressorts métalliques (6, 6') en forme de W, disposés tête-bêche de part et d'autre de l'âme (1c) du rail (1), qui prennent appui d'une part sur des brides métalliques (4, 4') à épaulement solidaires de la traverse (2), et d'autre part sur les ailes (la) du rail par l'intermédiaire de cabochons (7, 7') électriquement isolants, caractérisé en ce qu'il comprend deux coulisseaux (CO, CO'), situés de part et d'autre de l'âme du rail (1), dont la section transversale est en forme de U, venant coiffer chacun au moins une pince à ressort (PI, PI'), disposés dans un plan parallèle au plan contenant la surface d'appui dudit rail (1) obliquement et symétriquement par rapport à l'axe longitudinal (Do) dudit rail (1), formant un V centré sur ledit axe longitudinal (Ao) du rail (1), lequel au moins un des deux susdits coulisseaux (CO, CO'), est animé d'un mouvement circulaire contenu dans le susdit plan contenant la surface d'appui dudit rail (1), l'axe principal (A,, 112) dudit coulisseau restant parallèle à lui-même, lesquels susdits coulisseaux (CO, CO'), venant en appui sur les susdits ressorts (6, 6') en forme de W pour solidariser le rail (1) sur la traverse (2) correspondante ou venant en appui sur les susdits cabochons (7, 7') électriquement isolant pour désolidariser le rail (1) de sa traverse correspondante (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins l'un des deux susdits coulisseaux (CO, CO') est entraîné par deux mécanismes à excentrique synchrones et de sens de rotation identique. 3. Dispositif selon la revendication 1, 30 caractérisé en ce que les deux susdits coulisseaux (CO, CO') sont entraînés chacun par deux mécanismes à excentrique synchrones et de sens de rotation 2875245 - 15 - identique, les sens de rotation de chacune des paires de mécanismes à excentrique associée à chacun desdits coulisseaux (CO, CO') étant de sens opposé. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vitesses de rotation des susdits mécanismes à excentriques sont synchrones. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle défini par l'axe principal longitudinal (A,, A2) du susdit coulisseau (CO, CO') et l'axe principal longitudinal (Ao) du rail (1) est compris entre 1 degré et 10 degrés, de préférence entre 3 degrés et 6 degrés. 6. Dispositif selon la revendication 2, 15 caractérisé en ce que les susdits mécanismes à excentrique comprennent des masselottes de limitation des vibrations parasites.