Brevet FR2930502A1 — publié le 20091030

La présente invention concerne une rame ferroviaire pour le transport de matériaux pondéreux, par exemple de ballast. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux chantiers de renouvellement de ballast d'une voie ferroviaire ainsi qu'aux chantiers de 15 construction de lignes nouvelles. Les chantiers ferroviaires de renouvellement de ballast et de construction de lignes nouvelles demandent une logistique en terme d'approvisionnement du ballast très importante. De grosses quantités de ballast neuf et, pour les 20 chantiers de renouvellement de ballast, de ballast ancien sont acheminées entre les bases arrière et les zones de chantier. Or les longueurs de train sont limitées et on ne peut multiplier le nombre de trains sur une zone de chantier car cela rend l'organisation complexe et onéreuse. 25 Il existe plusieurs moyens de chargement et de transport de ballast pour une application liée à des chantiers ferroviaires. Le premier moyen (essentiellement utilisé pour le convoyage du ballast neuf) consiste à utiliser des wagons, de type E5 appelés � charbonniers � ou de type E7 aussi appelés IIAS. Les wagons de type E5 sont à essieux et ne peuvent donc emprunter les 30 lignes à grande vitesse (bogies obligatoires) et leur charge utile en fonction de leur longueur est faible (de l'ordre de 2,9 t/m). Les wagons de type E7, qui 1 sont par ailleurs les plus utilisés pour le stockage et le transport du ballast neuf, ont également une capacité limitée (environ 4,4 t/m). Le second moyen (essentiellement utilisé pour convoyer du ballast usagé) consiste à remplir des wagons tombereaux appelés E80 au moyen de bandes transporteuses fixées sur leurs parties supérieures. Ces wagons appelés WACS (wagons auto chargeurs) sont utilisés pour transporter les produits de dégarnissage de la zone de chantier à la base arrière. La charge utile maximum est de l'ordre de 2,1 t/m. Le troisième moyen, utilisé indifféremment pour le transport de ballast neuf ou ancien, est un ensemble de 2 ou 3 wagons indissociables Ces ensembles appelés WADS (wagons auto déchargeurs) sont constitués de caisses métalliques posées sur des bogies. Le fond de ces caisses est composé d'un tapis à chaîne qui permet d'évacuer le ballast d'une caisse à l'autre. Le déchargement sur le bord de la voie peut être effectué à l'aide d'un tapis orientable qui se trouve à l'avant de chaque caisse. Ces wagons sont très utilisés car les moyens de manutention du ballast sont très simples, mais leur charge utile rapportée à leur longueur reste limitée (environ de 4,2 tint). Un quatrième moyen consiste à charger des wagons plats de type R90 mais là encore, la charge utile de ballast rapportée à la longueur du wagon est faible. Le problème consiste donc à trouver un autre moyen de transport et de stockage de matériau pondéreux, par exemple de ballast pour voie ferrée, qui augmente la capacité d'emport exprimée en tonne par mètre de moyen de transport tout en respectant les normes applicables au domaine ferroviaire (gabarit, charge admissible par essieu, longueur des wagons...), en facilitant les opérations de manutention du matériau et en réutilisant le maximum de composants standard.30 -3 A cet effet, l'invention propose une rame ferroviaire pour le transport de matériaux pondéreux comportant au moins deux modules de transport adjacents comprenant chacun une caisse inclinée par rapport à l'horizontale, ladite caisse étant munie d'un premier moyen de support au voisinage de son extrémité haute et d'un second moyen de support à son extrémité basse, lesdits premiers moyens de support de l'une des caisses et lesdits seconds moyens de support de l'autre caisse reposant sur un même bogie par le biais de moyens de liaison articulée, l'extrémité haute de l'une des caisses chevauchant l'extrémité basse de l'autre caisse. Deux modules de transport comportent chacun une caisse apte à transporter des matériaux pondéreux, comportant au voisinage de chaque extrémité des moyens de support aptes à reposer sur des bogies par le biais de moyens de liaison articulée, deux modules adjacents partageant le même bogie. La disposition inclinée des caisses des modules de transport permet un chevauchement partiel des caisses de modules adjacents et donc de supprimer la longueur perdue entre wagons classiques par les organes de choc (tampons) et les moyens d'accrochage (crochet, main d'attelage...) standard. Même à capacité d'emport égale par caisse, on gagne ainsi considérablement en capacité d'emport par mètre linéaire. Il est ainsi possible d'atteindre une capacité linéaire de 8 à 10 tonne/mètre. Cette augmentation de la charge linéaire peut être absorbée par les organes de roulement : en utilisant des bogies standard mais pouvant accepter une charge 25 plus importante (45 t), en multipliant le nombre de bogies. Avantageusement, lesdits moyens de liaison articulée découplent les modules l'un par rapport à l'autre en roulis, lacet et tangage et découplent 30 chaque module par rapport au cadre du bogie au moins en lacet et tangage. Ils peuvent par exemple comporter au moins une liaison rotulaire. La liaison rotulaire permet d'obtenir le découplage complet d'un module par rapport à l'autre. Le montage classique sur bogie comportant un pivot à axe vertical assure le découplage en lacet de chaque module par rapport au cadre du bogie. De façon avantageuse, chaque caisse inclinée a une forme sensiblement trapézoïdale dans le sens longitudinal, dans laquelle la petite base est plus haute que la grande base, la petite base de l'une des caisses s'engageant dans l'autre caisse par sa grande base. Cette disposition permet de limiter la hauteur des caisses, la rame devant en tout état de cause respecter le gabarit de la voie. De façon à pouvoir s'intégrer dans un train de travaux ferroviaires, cette rame peut comporter en outre des éléments particuliers à chaque extrémité lui 15 permettant de se raccorder à des engins ferroviaires standard et/ou des motrices : elle peut comporter un premier wagon d'extrémité, comportant à sa partie antérieure un plateau monté pivotant autour d'un axe vertical sur un premier bogie, ledit plateau étant solidaire à sa partie 20 postérieure d'une caisse inclinée par rapport à l'horizontale, les axes longitudinaux dudit plateau et de ladite caisse formant un angle aigu, l'extrémité basse de ladite caisse comportant un second moyen de support monté articulé sur un second bogie, l'extrémité haute de la caisse du module adjacent chevauchant l'extrémité basse de la caisse 25 dudit premier wagon d'extrémité, la partie antérieure dudit plateau comportant des organes de choc et des moyens d'accrochage standard ; elle peut comporter un second wagon d'extrémité, comportant un plateau horizontal, l'extrémité antérieure étant montée articulée sur un 30 premier bogie, l'extrémité basse de la caisse du module adjacent reposant également sur ledit premier bogie par l'intermédiaire de son second moyen de support et de moyens de liaison articulée, l'extrémité postérieure dudit plateau étant montée rotative autour d'un axe vertical sur un second bogie et comportant des organes de choc et des moyens d'accrochage standard. Chaque caisse peut être munie d'un convoyeur dans le fond, de façon à permettre de convoyer du ballast d'un module de transport à un module adjacent. Cette circulation du ballast est facilitée par le fait que la partie haute d'une caisse chevauche la partie basse d'une caisse adjacente ; le ballast peut ainsi être délivré directement d'une caisse à une caisse voisine et le ballast peut circuler d'une extrémité de la rame à une autre. Ces moyens permettent en outre d'équilibrer la charge entre les différents modules. De façon à pouvoir délivrer du ballast à l'extérieur de la voie sur laquelle circule la rame ferroviaire selon l'invention, le premier wagon d'extrémité peut comporter un convoyeur pivotant autour d'un axe sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de la caisse dudit wagon, ce convoyeur étant partiellement situé sous la partie haute de ladite caisse, de façon projeter du ballast à l'extérieur de la voie sur laquelle circule ladite rame. Avantageusement, un local technique peut être prévu sur le plateau du second wagon d'extrémité, pouvant renfermer des moyens de production d'énergie, par exemple un groupe électrogène et une cuve à fioul, de façon à alimenter les convoyeurs et/ou des moteurs de propulsion, la rame étant alors autonome en énergie. Ce local technique peut être surmonté par un convoyeur de façon à transférer du ballast à partir d'un engin de travaux ferroviaires connecté audit wagon d'extrémité par l'intermédiaire de moyens d'accrochage standard. La rame selon l'invention est particulièrement adaptée au stockage et au 30 transport de ballast pour les chantiers de renouvellement de voie ou de construction de voie nouvelle, mais elle peut également être utilisée pour tout transport de matériau pondéreux tel que du minerai. Avantageusement, l'un des modules et/ou le premier wagon d'extrémité 5 peut comporter à sa partie basse une goulotte rasante alimentée en ballast. L'invention sera mieux comprise au vu des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : La figure 1 est une vue latérale schématique d'une portion de rame 10 ferroviaire comportant deux caisses, La figure 2 est une vue schématique en coupe, dans un plan transverse aux caisses, de la liaison entre deux caisses adjacentes et un bogie, La figure 3 est une vue schématique de dessus de deux modules d'une rame ferroviaire, 15 La figure 4 est une vue latérale schématique d'un premier wagon d'extrémité de rame ferroviaire, La figure 5 est une vue latérale schématique d'un second wagon d'extrémité de rame ferroviaire. 20 La rame ferroviaire selon l'invention comporte au moins deux modules identiques M, M' se chevauchant partiellement, comportant chacun une caisse de transport inclinée 1, 1' de forme oblongue et comportant un axe longitudinal, aptes à transporter du matériau pondéreux. La caisse de transport 1 comporte : 25 au voisinage de sa partie haute la et sous la caisse, des premiers moyens de support 4 pouvant être constituée par une paire de baffles (4a, 4b) s'étendant longitudinalement et sensiblement verticaux, au voisinage de sa partie basse lb des seconds moyens de support 2, pouvant être également constituée par une paire de baffles (2a, 2b) 30 s'étendant longitudinalement et sensiblement verticaux mais plus écartés que les baffles (4a, 4b) de la partie haute. -7 La caisse adjacente 1' est constitué de la même manière, et comporte donc également des moyens de support 2' et 4' pouvant être constitués respectivement de baffles 2'a, 2'b et 4'a, 4'b. Les moyens de support bas 2 de la caisse 1 et les moyens de support haut 4' de la caisse adjacente 1' reposent sur un même bogie 3 par l'intermédiaire de moyens articulés. Le bogie 3 est constitué d'un cadre 3b et d'une pièce intermédiaire 3c classiquement montée rotative selon un axe vertical Y-Y' sur le cadre 3b. Les baffles 2a et 2b solidaires de la caisse 1 sont rnontés rotatifs sur un arbre 3d horizontal de direction X-X' orthogonale à la voie et solidaire de la pièce intermédiaire 3c (figure 2). Les baffles 4'a et 4'b solidaires de la caisse 1' sont moins écartés que les baffles 2a et 2b, de façon qu'ils puissent venir prendre place entre les baffles 2a et 2b. Les baffles 4'a et 4'b reposent par exemple sur une rotule 3e solidaire de l'arbre 3d et située à l'intersection de l'arbre 3d avec l'axe de rotation vertical Y-Y'. On a ainsi réalisé : le découplage en roulis, lacet et tangage du module adjacent 1' par rapport au module 1 et par rapport au bogie 3, le découplage en tangage et lacet du module 1 par rapport au cadre 3b 20 du bogie 3. La disposition inclinée des caisses de transport permet de prévoir un chevauchement d'une caisse sur l'autre, la partie haute de la caisse 1' chevauchant par exemple la partie basse de la caisse 1. 25 Dans une variante avantageuse, les caisses de transport ont une forme sensiblement trapézoïdale dans le sens longitudinal, la petite base constituant la cloison qui ferme la partie haute et la grande base constituant la cloison qui ferme la partie basse de la caisse de transport (figure 3). Ceci permet de prévoir une interpénétration des caisses de transport, la 30 partie haute de la caisse 1' s'engageant dans le volume délimité par la partie basse de la caisse adjacente 1 grâce à une découpe dans la cloison qui constitue la grande base de la caisse 1. Ceci permet d'abaisser la partie haute des caisses et de limiter la hauteur maximum de la rame ferroviaire de façon à respecter le gabarit de la voie. L'espace entre les parois longitudinales de la partie basse lb de la caisse 1 et les parois longitudinales de la partie haute 1'a de la caisse 1' doit être suffisant pour permettre la rotation relative selon un axe vertical des deux caisses 1 et l'. Les caisses de transport 1, 1' peuvent comporter dans le fond un convoyeur 5, 5', permettant de convoyer du ballast d'un module à un module adjacent, le ballast chutant de la partie haute l'a de la caisse 1' dans la ipartie basse lb de la caisse adjacente 1 qu'elle chevauche. La rame ferroviaire selon l'invention peut comporter à une extrémité un premier wagon d'extrémité W l (figure 4) comportant un plateau horizontal 10, reposant à sa partie antérieure l0a sur un premier bogie 13a par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire 17 montée rotative selon un axe vertical sur le cadre du bogie 13a, et solidaire à sa partie postérieure 10b d'une caisse de transport 11, inclinée sur l'horizontale, de telle façon que les axes longitudinaux du plateau 10 et de la caisse 11 forment un angle aigu a, c'est-à- dire que la partie haute 1 la de la caisse 11 surplombe la partie antérieure l0a du plateau 10. Dans un mode de réalisation particulier, cette partie haute Il a peut reposer sur le plateau 10 par l'intermédiaire d'une pièce de support 14. Le montage entre ce premier wagon d'extrémité W1 et le module adjacent M est identique au montage entre le module M et le module M' précédemment décrit. A sa partie antérieure 10a, le plateau 10 peut comporter des organes de choc (tampons) et des moyens d'accrochage (crochet d'attelage, main d'atteleur...) standard 18. De cette façon, lorsque le wagon d'extrémité W l est relié à une rame comportant une pluralité de modules M. M', ladite rame peut à son tour être reliée à des engins ferroviaires classiques (wagon, motrice...). -9 Comme dans le cas des modules M, M', la caisse 11 peut comporter dans le fond, un convoyeur 15. Sur le plateau 10 et au voisinage de sa partie antérieure l0a peut être monté, par l'intermédiaire d'un support 19, un convoyeur auxiliaire 19a situé sous la partie haute Il a de la caisse 11, et monté rotatif autour d'un axe Z-Z' sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de la caisse 1.1. De cette façon, le ballast remonté par le convoyeur de fond 15 de la caisse 11 peut être projeté latéralement par le convoyeur auxiliaire 19 sur le bord de la voie sur laquelle circule la rame ou dans des wagons situés sur la voie contiguë. La rame ferroviaire selon l'invention peut comporter à son autre extrémité un second wagon d'extrémité W2 (figure 5) composé d'un plateau horizontal 27 dont l'extrémité antérieure 27a est montée articulée sur un premier bogie 23a par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire 24a montée rotative selon un axe vertical sur le cadre du bogie 23a. La caisse de transport 1' du module adjacent M' repose sur ce même bogie 23a par l'intermédiaire de moyens de support 2' comme décrit précédemment. L'extrémité postérieure 27b du plateau 27 repose sur un second bogie 23b par l'intermédiaire d'une pièce intermédiaire 24b. Elle peut comporter des organes de choc (tampons) et des moyens d'accrochage (crochet d'attelage, main d'atteleur...) standard 30. De cette façon, lorsque le second wagon d'extrémité W2 est relié à une rame comportant une pluralité de modules M, M', ladite rame peut être à son tour reliée à des engins ferroviaires classiques (wagon, motrice...). Sur le plateau 27 peut être monté un local technique 26, qui peut abriter une unité de production d'énergie, par exemple un groupe électrogène et une cuve à fioul, permettant à la rame selon l'invention d'alimenter les convoyeurs dont elle est pourvue (5, 5', 15) et/ou des moyens de propulsion, par exemple des moteurs électriques ou hydrauliques prévus dans les bogies, et ainsi d'être autonome en énergie. -10- Le local technique peut être surmonté d'un convoyeur auxiliaire 29 permettant de transférer du ballast en provenance ou à destination d'une dégarnisseuse attelée à la rame. Les modules M, M' et/ou le premier wagon d'extrémité W1 peuvent comporter, au voisinage de la partie basse de la caisse de transport respective (1, l', 11) une goulotte rasante 20, montée rotative autour d'un axe horizontal transverse à la voie sur une pièce de liaison 20a fixée sous la partie basse de la caisse. Cette goulotte rasante 20 peut être alimentée en ballast par la caisse dudit module ou wagon grâce à l'ouverture de trappes et permet un ballastage contrôlé des voies. Elle permet de suppléer l'absence de dégarnisseuse attelée à la rame. Revendications1. Rame ferroviaire pour le transport de matériaux pondéreux, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux modules de transport (M, M') adjacents comprenant chacun une caisse (1, 1') inclinée par rapport à l'horizontale, ladite caisse (1, 1') étant munie d'un premier moyen de support (4., 4') au voisinage de son extrémité haute et d'un second moyen de support (2., 2') à son extrémité basse, lesdits premiers moyens de support de l'une des caisses et lesdits seconds moyens de support de l'autre caisse reposant sur un même bogie (3) par le biais de moyens de liaison articulée, l'extrémité haute de l'une des caisses (l'a) chevauchant l'extrémité basse de l'autre caisse (lb). 2. Rame ferroviaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de liaison articulée découplent les modules (M, M') l'un par rapport à l'autre en roulis., lacet et tangage et découplent chaque module par rapport au cadre (3b) du bogie (3) au moins en lacet et tangage. 3. Rame ferroviaire selon la revendication 1 ou 2, 20 caractérisée en ce que lesdits moyens de liaison articulée comportent au moins une liaison rotulaire. 4. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisée en ce que chaque caisse (1, 1') a une forme sensiblement trapézoïdale dans le sens longitudinal, dans laquelle la petite base est plus haute que la grande base, la petite base de l'une des caisses s'engageant dans l'autre caisse par sa grande base. 30 5. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes,- 12 - caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un premier wagon d'extrémité (WU, comportant à sa partie antérieure un plateau (10) monté pivotant autour d'un axe vertical sur un premier bogie (13a), ledit plateau (10) étant solidaire à sa partie postérieure d'une caisse (11) inclinée par rapport à l'horizontale. les axes longitudinaux dudit plateau (10) et de ladite caisse (11) formant un angle aigu (a), l'extrémité basse de ladite caisse (1 lb) comportant un second moyen de support (12) monté articulé sur un second bogie (13b), l'extrémité haute (la) de la caisse (M) du module adjacent chevauchant l'extrémité basse (1lb) de la caisse dudit premier wagon d'extrémité (W1), la partie antérieure dudit plateau comportant des organes de choc et des moyens d'accrochage standard (18), de façon à ce que ladite rame ferroviaire puisse s'intégrer dans un train de travaux ferroviaires. 6. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un second wagon d'extrémité (W2) comportant un plateau horizontal (27), l'extrémité antérieure étant montée articulée sur un premier bogie (23a), l'extrémité basse (l'b) de la caisse (1') du module adjacent (M') reposant également sur ledit premier 20 bogie (23a) par l'intermédiaire de son second moyen de support (2') et de moyens de liaison articulée, l'extrémité postérieure dudit plateau étant montée rotative autour d'un axe vertical sur un second bogie (23b) et comportant des organes de choc et des moyens d'accrochage standard (30), de façon à ce que ladite rame ferroviaire puisse s'intégrer dans un train de travaux ferroviaires. 25 7. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque caisse (1, 1', 11) est munie d'un convoyeur (5, 5', 15) dans le fond, de façon à convoyer du ballast d'un module à un module 30 adjacent.- 13 - 8. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que ledit premier wagon d'extrémité (W1) comporte en outre un convoyeur auxiliaire (19a) monté pivotant autour d'un axe (Z-Z' ) sensiblement orthogonal à l'axe longitudinal de la caisse (11) dudit wagon (W1), ledit convoyeur étant partiellement situé sous la partie haute (Il a) de ladite caisse (11), de façon projeter du matériau pondéreux à l'extérieur de la voie sur laquelle circule ladite rame. 9. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'un local technique (26) est situé sur le plateau (27) du second wagon d'extrémité (W2). 10. Rame ferroviaire selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit local technique (26) est surmonté par un convoyeur auxiliaire (29) de façon à transférer du matériau pondéreux à partir d'un engin de travaux ferroviaires attelé audit second wagon d'extrémité (W2). 11. Rame ferroviaire selon la revendication 9 ou 10, 20 caractérisée en ce que ledit local technique (26) comporte des moyens de production d'énergie. 12. Rame ferroviaire selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdits moyens de production d'énergie alimentent en 25 énergie lesdits convoyeurs (5, 5', 15). 13. Rame ferroviaire selon la revendication 1 l ou 12, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de propulsion alimentés en énergie par lesdits moyens de production d'énergie. 30- 14 - 14. Rame ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau pondéreux est du ballast. 15. Rame ferroviaire selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'au moins une des caisses (M, M') et/ou ledit premier wagon d'extrémité (W1) comporte en outre une goulotte rasante (20) solidaire de la partie basse dudit wagon (W 1).