Brevet FR2887267A1 — publié le 20061222

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le traitement du ballast lors d'une opération d'entretien ou de maintenance d'une voie. D'une manière générale, on sait que pour effectuer ce type de traitement, on utilise habituellement une dégarnisseuse ayant pour fonction de retirer les déblais de ballast pollué sous la voie, par exemple sur une largeur d'environ 4 m et une profondeur allant jusqu'à 40 cm sous traverses, pour les évacuer totalement vers des wagons de stockage puis de remplacer au cours du regarnissage les déblais extraits par du ballast neuf. Afin de diminuer l'apport de ballast neuf, on utilise des dégarnisseusescribleuses qui complètent le dégarnissage par un criblage des déblais afin de récupérer la fraction de ballast présentant une taille appropriée (par exemple de 25 à 50 mm) pour le déverser lors du regarnissage. Ce type de traitement par criblage présente l'inconvénient de remettre en service du ballast ancien, par conséquent souillé, et dont les arêtes sont émoussées. Ainsi, le recyclage partiel du ballast usagé compromet la qualité du ballast renouvelé. C'est la raison pour laquelle, afin de limiter cet inconvénient, on diminue le rendement des cribles pour ne pas récupérer la totalité du ballast présentant les dimensions requises, de manière à ce que la proportion de ballast recyclé, par rapport au ballast neuf, demeure audessous d'un seuil prédéterminé. Les tentatives réalisées jusqu'ici pour inclure dans ce traitement une phase de concassage pour obtenir un ballast présentant des arêtes vives et une phase de lavage pour obtenir un ballast propre ont conduit à concevoir des installations peu performantes (débits de l'ordre de 200 m3/h au lieu des 4003/h nécessaires, et très longues (environ 80 m linéaire de wagons supplémentaire pour la fonction de traitement du ballast). L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, elle propose un procédé de traitement comportant les phases 15 opératoires suivantes: une phase de dégarnissage consistant à retirer les déblais de ballast pollués sous la voie sur une largeur prédéterminée, une phase de précriblage afin de séparer les terres des ballasts en évacuant 20 les terres, une phase de martelage du ballast destinée à recréer des arêtes et à casser les plus gros ballasts, cette phase de martelage étant associée à la phase de précriblage, une phase de criblage avec un crible conçu pour récupérer le ballast dont les 25 dimensions sont comprises entre une valeur supérieure et une valeur inférieure prédéterminées, une phase de lavage du ballast extrait à la phase de criblage, ce lavage étant obtenu par action mécanique d'eau de lavage, une phase de rechargement de la voie, au moins partiellement, à l'aide du 30 ballast propre obtenu à l'issue de la phase de lavage et du ballast neuf. Avantageusement: la phase de précriblage pourra être effectuée sur un crible à barres oscillantes, le martelage du ballast pourra s'effectuer en passant les déblais précriblés sous un rotor équipé de marteaux articulés qui frappent les ballasts lors de leur passage dans le sens du jet, ce martelage pouvant être atténué ou supprimé par diminution de la vitesse de rotation du rotor, le crible utilisé pendant la phase de criblage pourra être un crible vibrant à grilles à grandes surfaces avec un étage pour évacuer le ballast dont les dimensions sont supérieures à une dimension supérieure prédéterminée (par exemple de 50 mm) et deux étages pour récupérer et "décrotter" le ballast dont les dimensions sont supérieures à une dimension inférieure prédéterminée (par exemple de 25 mm), la phase de lavage est exécutée dans un tonneau ou tambour rotatif équipé de girolles qui permettent l'avancement du ballast dans le tonneau, en partie dans un bain d'eau puis sous des buses d'arrosage à l'eau claire; dans ce cas, le lavage est assuré en grande partie par le roulement du ballast dans l'eau de lavage. Le procédé selon l'invention pourra en outre comprendre une phase d'épuration des boues de lavage afin de récupérer l'eau pour le lavage et limiter la consommation d'eau. Grâce aux dispositions précédemment décrites, il est possible de ne marteler que les plus gros ballasts et de manière réglable sans marteler les petits ballasts qui risqueraient de se casser et devenir ainsi inférieurs à la taille minimale. Il devient en outre possible de laver correctement les ballasts jusqu'à ce qu'ils présentent un aspect dénué de toutes impuretés. Bien entendu, l'invention concerne également un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé précédemment décrit et dont un exemple de réalisation sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'une dégarnisseuse de type classique roulant sur une voie; La figure 2 est une représentation schématique d'un wagon 10 intermédiaire de précriblage, martelage et lavage; La figure 3 est une représentation schématique similaire à celle de la figure 2, avec possibilité de suppression partielle ou totale des fonctions de précriblage; La figure 4 montre une installation selon l'invention comprenant un wagon de précriblage, martelage des déblais et lavage du ballast ainsi qu'un wagon de traitement des boues de lavage; La figure 5 montre une installation similaire à celle de la figure 4 avec suppression des fonctions de précriblage, martelage et lavage pour une partie du ballast traité. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, la dégarnisseuse 1 est tractée par une motrice 2, l'ensemble formant un convoi circulant sur une voie ferrée 3. Elle comprend successivement une unité de dégarnissageregarnissage 4, une unité de convoyage 5 à double sens et une unité de criblage 6. L'unité de dégarnissage-regarnissage 4 comprend un extracteur 7 à chaîne 30 d'excavation en boucle fermée entraînée dans une tourelle de rotation 8 par un moteur électrique alimenté par un groupe générateur 9 de courant électrique. La chaîne d'excavation de cet extracteur 7 passe sous la voie 3 pour extraire le ballast puis remonte au-dessus d'une trémie 10 où elle déverse le ballast qui vient d'être extrait. L'unité de convoyage 5 fait intervenir un premier convoyeur 11 circulant d'avant en arrière dont l'extrémité antérieure s'engage sous la trémie 10 pour recevoir le ballast extrait. Ce convoyeur 11 s'étend vers l'arrière de l'installation, dans sa partie supérieure, pour se terminer au-dessus d'un convoyeur d'alimentation 12 de l'unité de criblage 6. Cette unité de convoyage 5 comprend en outre un deuxième convoyeur 13 dont l'extrémité arrière se termine au niveau d'une goulotte de distribution 14 du ballast calibré par l'unité de criblage 6. Ce convoyeur 13 s'étend vers l'avant de l'installation pour se terminer au- dessus d'une trémie 15 servant à la remise sur la voie du ballast calibré. L'unité de criblage 6 comprend, au niveau de l'extrémité arrière du convoyeur 12, un bec de répartition 16 vers un convoyeur 17 ou vers un crible 18 à deux étages conçu de manière à séparer les parties fines telles que les terres, le ballast de trop grandes dimensions et le ballast présentant les dimensions requises. Les parties fines ainsi que le ballast de grosses dimensions sont évacués vers l'arrière vers des wagons de stockage munis de chaînes de déversement, par l'intermédiaire du convoyeur 17. Le ballast présentant les dimensions requises est, quant à lui, canalisé vers la goulotte 14. L'entraînement des convoyeurs 12, 17 et du crible 18 est assuré par des moteurs électriques alimentés par un groupe générateur de courant électrique 19. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, l'installation mobile selon l'invention reprend la structure générale de la dégarnisseuse 1 précédemment décrite mais comprend en outre, intercalée entre l'unité de criblage 6 et l'unité de convoyage 5, une unité de précriblage-martelage 21 des déblais et lavage du ballast, cette unité étant montée sur un wagon. L'installation comprend en outre un wagon 22 de traitement des boues de lavage situé en queue de l'installation. Tel qu'illustré sur la figure 2, l'unité de précriblage, martelage et lavage 21 comprend, dans sa partie supérieure, un convoyeur 23 dont l'extrémité antérieure est disposée de manière à venir en dessous de l'extrémité postérieure du convoyeur 11 de l'unité de convoyage 5, pour recevoir les déblais de dégarnissage extraits par l'unité de dégarnissage 4. Ce convoyeur 23 se termine, dans sa partie postérieure, au niveau de l'entrée d'un crible à barres 24 associé à un marteleur rotatif à marteaux articulés 25. Ce marteleur 25 est disposé de manière à frapper les ballasts lors de leur entrée dans le crible 24 et ce, dans le sens de l'écoulement. Le martelage peut être atténué ou supprimé par diminution de la vitesse de rotation du marteleur 25. Les déblais épurés et martelés sont pris en charge par un convoyeur 26 et amenés par celui-ci à l'entrée du convoyeur supérieur 12 de l'unité de criblage 6 de la dégarnisseuse 1. Les terres extraites par le crible 24 sont, quant à elles, entraînées par un convoyeur en direction d'un wagon de stockage (non représenté) muni d'une chaîne de déversement raccroché à l'unité d'épuration 22, via un convoyeur 27. Dans l'unité de criblage 6, les déblais épurés et martelés sont criblés par un crible vibrant à grilles à grandes surfaces 28 comprenant trois étages, à savoir: un premier étage comprenant une grille à maille importante, pour évacuer le ballast supérieur à 50 mm, et - deux étages destinés à récupérer et à "décrotter" le ballast supérieur à 25 mm. Les déchets extraits par ce crible 28 sont entraînés par des convoyeurs jusqu'au wagon de stockage. Le ballast compris entre 25 mm et 50 mm est amené à l'entrée d'un convoyeur d'admission d'une unité de lavage 31 du ballast. Cette unité de lavage se compose d'un tambour rotatif 32 équipé de girolles permettant l'avancement du ballast à l'intérieur du tambour 32. Au cours de son avancement, le ballast est soumis à l'action de jets d'eau émanant de buses d'arrosage à l'eau claire. En outre, le ballast se trouve en partie immergé dans de l'eau contenue dans le tambour. Le lavage du ballast résulte donc à la fois de l'action des jets et de son roulement dans l'eau à l'intérieur du tambour. L'eau chargée de boues résultant de ce lavage est collectée et est amenée au wagon d'épuration 22 où elle est traitée. Une fois purifiée, elle est recyclée dans l'unité de lavage. Le wagon d'épuration pourra comprendre, de façon classique, un clarificateur, un floulateur 34, une réserve d'eau 35 ainsi qu'une réserve de boues d'épuration 36. L'énergie nécessaire au fonctionnement du wagon d'épuration est assurée par une unité de génération de courant électrique 37 prévue à bord du wagon. A la sortie de l'unité de lavage 31, les déblais calibrés et lavés sont entraînés 5 par un convoyeur 38 qui les amène à l'entrée du convoyeur 13 qui alimente la trémie 15 de la regarnisseuse de l'unité de dégarnissageregarnissage 4. Dans l'exemple illustré sur la figure 3, l'entrée du crible de l'unité de précriblage, de martelage et de lavage 21 comprend un aiguillage commandé 22 permettant d'extraire une fraction, voire la totalité de flux de ballast amené par le convoyeur 23. Comme ceci est visible sur la figure 5, cette fraction de ballast est entraînée par un convoyeur 40 jusqu'à un convoyeur 42 de l'unité de criblage 6. Le convoyeur 42 transporte cette fraction de ballast directement vers les wagons de stockage, sans subir de précriblage, de martelage et de criblage. Revendications 1. Procédé pour le traitement du ballast lors d'une opération d'entretien d'une voie de chemin de fer, 5 caractérisé en ce qu'il comprend les phases opératoires suivantes: une phase de dégarnissage consistant à retirer les déblais de ballast pollués sous la voie sur une largeur prédéterminée, une phase de précriblage afin de séparer les terres des ballasts en évacuant 10 les terres, une phase de martelage du ballast destinée à recréer des arêtes et à casser les plus gros ballasts, cette phase de martelage étant associée à la phase de précriblage, une phase de criblage avec un crible conçu pour récupérer le ballast dont les 15 dimensions sont comprises entre une valeur supérieure et une valeur inférieure prédéterminées, une phase de lavage du ballast extrait à la phase de criblage, ce lavage étant obtenu par action mécanique d'eau de lavage, une phase de rechargement de la voie, au moins partiellement, à l'aide du 20 ballast propre obtenu à l'issue de la phase de lavage et du ballast neuf 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de précriblage est effectuée sur un crible à barres oscillantes (24). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le martelage du ballast s'effectue en passant les déblais précriblés sous un rotor équipé de marteaux articulés (25) qui frappent les ballasts lors de leur passage dans le sens du jet, ce martelage pouvant être atténué ou supprimé par diminution de la vitesse de rotation du rotor. 2887267 - 10- 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la phase de lavage est exécutée dans un tonneau ou tambour rotatif (32) équipé de girolles qui permettent l'avancement du ballast dans le tonneau, en partie dans un bain d'eau puis sous des buses d'arrosage à l'eau claire. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le crible (6) utilisé pendant la phase de criblage est un crible vibrant à grilles à grandes surfaces (28) avec un étage pour évacuer le ballast dont les dimensions sont supérieures à une dimension supérieure prédéterminée (par exemple de 50 mm) et deux étages pour récupérer et "décrotter" le ballast dont les dimensions sont supérieures à une dimension inférieure prédéterminée (par exemple de 25 mm). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une phase d'épuration des boues de lavage afin de récupérer l'eau pour le lavage et limiter la consommation d'eau. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend l'aiguillage d'au moins une fraction du ballast amené à l'entrée de l'unité de précriblage (21) vers l'unité de criblage (6). 8. Appareillage pour le traitement du ballast lors d'une opération d'entretien et de maintenance d'une voie de chemin de fer (3) faisant intervenir une dégarnisseuse comprenant successivement une unité de dégarnissageregarnissage (4), une unité de convoyage à double sens (5) et une unité de criblage (6), caractérisé en ce qu'il comprend en outre, intercalée entre l'unité de criblage (6) et l'unité de convoyage (5), une unité de précriblage-martelage (21) des déblais et de lavage du ballast. 9. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité de précriblage-martelage-lavage (21) comprend, dans sa partie supérieure, un convoyeur (23) dont l'extrémité antérieure est disposée de manière à venir en dessous de l'extrémité postérieure de l'unité de convoyage pour recevoir les déblais de dégarnissage extraits par l'unité de dégarnissage, ce convoyeur (23) se terminant, dans sa partie postérieure, au niveau de l'entrée du crible de l'unité de précriblage-martelage, un convoyeur destiné à amener les déblais épurés et martelés à l'entrée de l'unité de criblage (6) de la dégarnisseuse (1), et un convoyeur d'admission de l'unité de lavage (31) du ballast destiné à recevoir le ballast calibré à la sortie de l'unité de criblage de la dégarnisseuse (1). 10. Appareillage selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'unité de lavage se compose d'un tambour rotatif (32) équipé de girolles permettant l'avancement du ballast à l'intérieur du tambour. 11. Appareillage selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'eau chargé de boues résultant du lavage est collectée et amenée à un wagon d'épuration (22) où elle est traitée, l'eau, une fois purifiée, étant recyclée dans l'unité de lavage.