Brevet FR3033883A1 — publié le 20160923

Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée, destiné à être porté par une perche. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication des équipements de maintenance pour les installations ferroviaires. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de maintenance d'équipements pour l'alimentation en courant électrique de locomotrices de trains circulant sur une voie ferrée. Dans le domaine de l'invention, il est connu de transmettre du courant électrique aux trains circulant sur une voie ferrée par l'intermédiaire d'au moins un fil de contact disposé au-dessus de la voie ferrée. Un tel fil de contact alimente en courant des pantographes qui sont situés sur la partie supérieure de la locomotrice. Un tel pantographe est un dispositif qui permet à une locomotrice de capter le courant par frottement sur le fil de contact d'une caténaire. Dans le domaine de l'invention, il est connu de suspendre un ou plusieurs fils de contact à un câble porteur par l'intermédiaire d'une succession de câbles verticaux dénommés pendules, dont les longueurs sont adaptées à maintenir le fil de contact sensiblement horizontal. L'ensemble formé par le fil de contact, les pendules et le câble porteur est classiquement désigné par caténaire (ou ligne aérienne de contact). Une telle caténaire est supportée au-dessus de la voie ferrée par des poteaux de support disposés, de loin en loin, le long de la voie ferrée. Un fil de contact d'une caténaire se présente classiquement sous la forme d'un élément longitudinal comportant, de préférence, deux rainures latérales et longitudinales de fixation pour permettre, en particulier, la liaison du fil de contact avec les pendules de la caténaire ou un câble porteur auxiliaire. Bien entendu, au fur et à mesure des passages des trains, les pantographes des locomotrices frottent sur la face intérieure des fils de contact engendrant une usure de celui-ci. En pratique, cette usure se traduit 3033883 2 par un méplat qui se forme sur la face inférieure du fil de contact, diminuant son épaisseur. Lorsqu'un fil de contact est usé, celui-ci peut rompre et ainsi entraîner des dégâts importants sur la caténaire. Classiquement, une limite 5 d'usure est définie pour un fil de contact, cette limite correspondant à une épaisseur minimale du fil de contact avant son remplacement. Afin de limiter le risque de rupture, on surveille l'état d'usure du fil de contact, c'est-à-dire son épaisseur, pour en détecter les points faibles pouvant entraîner une rupture. Pour ce faire, l'usure du fil de contact est surveillée de manière 10 automatique au moyen d'engins qui parcourent périodiquement les réseaux ferroviaires pour mesurer l'épaisseur du fil de contact. Une telle surveillance automatique permet de détecter de manière rapide et pratique tout défaut d'usure. Les procédures et techniques de surveillance automatique de l'état 15 d'usure du fil de contact sont prévues pour être relativement précises. Toutefois, en pratique, une fois qu'un défaut d'usure est détecté par les moyens de surveillance automatique, il est nécessaire d'inspecter manuellement l'épaisseur du fil sur un tronçon de celui-ci correspondant à la zone le long de laquelle les moyens de détection automatiques ont détecté 20 un défaut d'usure. Pour cela, un opérateur effectue une mesure de l'épaisseur du fil, en se plaçant sensiblement à la hauteur de la caténaire, ceci par la mise en oeuvre d'une nacelle ou d'une échelle. Les appareils de mesure utilisés sont alors le pied à coulisse ou le micromètre. 25 Un inconvénient majeur réside dans l'exécution de cette mesure manuelle, qui requiert notamment : - de bloquer la circulation ferroviaire ; - de mettre hors tension les installations ferroviaires ; - de monopoliser de nombreux moyens humains (intervention en 30 générale de plusieurs agents) et matériels. Une telle intervention engendre donc de nombreux inconvénients en termes de coût, de temps et de moyens d'exécution. 3033883 3 De plus, une telle intervention implique une problématique de sécurité s'agissant de faire intervenir un ou plusieurs opérateurs en hauteur. L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. 5 Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une technique de mesure de l'épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire qui puisse être exécutée à partir du sol. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui évite la mise hors tension des installations ferroviaires pendant la 10 mesure. L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique qui limite notablement le déploiement et le coût des moyens matériels mis en oeuvre pour réaliser les mesures manuelles. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui 15 permette de réaliser une mesure fiable avec un matériel présentant une bonne tenue dans le temps. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie 20 ferrée, le fil de contact étant destiné à être en contact avec un pantographe d'un véhicule ferroviaire circulant sur la voie ferrée, mettant en oeuvre un appareil de mesure de l'épaisseur, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti destiné à être porté par une perche, le bâti portant un premier élément et un deuxième élément formant un passage d'engagement du fil de contact entre 25 eux et étant mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position d'ouverture et une position de mesure dans laquelle ils sont rapprochés l'un de l'autre et amenés chacun en contact avec le fil de contact, de part et d'autre de celui-ci, le bâti portant en outre des moyens de contrôle des premier et deuxième élément aptes à les maintenir en position d'ouverture et à déclencher un 30 passage de la position d'ouverture à la position de mesure. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de réaliser une mesure manuelle de l'épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire à partir du sol. 3033883 4 On limite de cette façon les problèmes de sécurité liés au travail en hauteur des opérateurs. En outre, on peut limiter considérablement le déploiement de matériel pour réaliser la mesure, en s'affranchissant des nacelles ou même 5 des échelles classiquement mises en oeuvre pour réaliser les mesures manuelles. Par ailleurs, comme cela va apparaître plus clairement par la suite, un dispositif de mesure de l'épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire selon l'invention évite de bloquer le trafic ferroviaire et, à fortiori, de mettre 10 hors tension les installations ferroviaires. En effet, les perches pour contrôler les caténaires sont des équipements connus et conçus pour isoler électriquement l'opérateur au sol par rapport aux composants conducteurs d'électricité des caténaires. Selon une solution préférentielle, les moyens de contrôle 15 comprennent une paire de biellettes montées articulées autour d'un axe de pivot commun par une première de leurs extrémités, l'une des biellettes étant couplée par une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, au premier élément et l'autre des biellettes étant couplée par une deuxième extrémité, opposée à la première extrémité, au deuxième élément, les 20 premiers moyens de rappel élastiques étant associés à au moins une des biellettes pour tendre à maintenir les biellettes dans la position d'ouverture du premier élément et du deuxième élément. On obtient de cette façon un moyen simple et efficace pour écarter le premier et le deuxième élément l'un de l'autre, les maintenant dans une 25 position d'ouverture à l'aide des moyens de rappels élastiques. Comme cela va être expliqué plus en détails par la suite, l'opérateur peut ainsi armer le dispositif en position d'ouverture lorsque celui-ci est au niveau du sol, puis l'amener jusqu'à la hauteur du fil de contact avec la position d'ouverture maintenue par les moyens de contrôle. 30 Selon une solution avantageuse, l'axe de pivot commun des biellettes s'étend sur une direction transversale à l'épaisseur du fil de contact à mesurer. 3033883 5 Ainsi, comme cela va être également expliqué plus en détails par la suite, il est possible pour l'opérateur d'amener le dispositif de mesure à la hauteur du fil de contact, d'engager ce dernier entre le premier élément et le deuxième élément, et de venir choquer le fil de contact contrer la paire de 5 biellettes de façon à provoquer un rapprochement du premier élément et du deuxième élément. Préférentiellement, les premiers moyens de rappel élastiques sont constitués par un ressort de torsion présentant un axe de torsion porté par un desdits premier et deuxième éléments et tendant à maintenir la paire de 10 biellettes dans la position d'ouverture. Selon un mode de réalisation préférentiel, le premier élément est porté par un premier support, le deuxième élément étant porté par un deuxième support monté coulissant par rapport au premier support. Dans ce cas, le dispositif comprend des deuxièmes moyens de 15 rappel élastiques intercalés entre le premier support et le deuxième support, et tendant à amener le premier support et le deuxième support dans ladite position de mesure. Ainsi, le dispositif est pourvu de moyens d'assistance pour faire passer le premier élément et le deuxième élément de la position d'ouverture 20 à la position de mesure. Une fois que la position d'ouverture n'est plus maintenue par la paire de biellettes arc-boutées, les deuxièmes moyens de rappel élastiques imposent un rapprochement du premier élément et du deuxième élément jusqu'à venir en contact de part et d'autre du fil de contact, ce qui correspond à la position de mesure. 25 Selon une autre caractéristique, le premier et le deuxième élément sont chacun constitués par au moins un galet libre en rotation. De cette façon, l'opérateur peut déplacer le dispositif de mesure le long du fil de contact, sans effort et sans risque de coincement du dispositif par rapport au fil de contact. 30 Selon encore une autre caractéristique, le premier élément et le deuxième élément sont associés à un appareil de mesure de l'épaisseur constitué par une règle numérique. 3033883 6 Ainsi, on obtient un moyen de mesure fiable et présentant une bonne tenue dans le temps, contrairement aux techniques de mesures antérieures mettant en oeuvre soit un micromètre s'avérant être un appareil de mesure fragile, soit un pied à coulisse dont la précision de mesure est aléatoire. 5 Selon un mode de réalisation particulier, le bâti porte une caméra de visualisation destinée à permettre la visualisation du fil de contact par rapport au dispositif de mesure. De cette façon, l'opérateur peut contrôler la bonne position du fil de contact entre le premier élément et le deuxième élément (étant donné qu'il 10 est possible de présenter le dispositif dans une position inclinée par rapport au fil de contact, ce qui serait de nature à fausser la mesure). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple 15 illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention pour mesurer l'épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée ; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de 20 mesure selon l'invention ; - les figures 3 à 5 illustrent schématiquement le passage du dispositif de sa position d'ouverture à sa position de mesure de l'épaisseur du fil de contact. En référence à la figure 1, un dispositif selon l'invention pour mesurer 25 l'épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée, dans laquelle le fil de contact est destiné à être en contact avec un pantographe d'un véhicule ferroviaire circulant sur la voie ferrée, comprend : - un bâti 1, destiné à être porté par une perche (non représentée), 30 par l'intermédiaire d'un embout 10 formant organe de fixation rapide du dispositif à l'extrémité d'une perche selon la technique 3033883 7 décrite par le document de brevet publié sous le numéro FR-3 005 281 ; - un premier élément 2 et un deuxième élément 3 mobiles l'un par rapport à l'autre (constituant les éléments d'un appareil de 5 mesure de l'épaisseur) et destinés à être amenés chacun en contact avec le fil de contact, de part et d'autre de celui-ci. Tel qu'illustré par les figures 3 à 5, le premier élément 2 et le deuxième élément 3 forment, dans la position d'ouverture, un passage d'engagement 4 du fil F entre eux. En d'autres termes, le premier élément 2 10 et le deuxième élément 3 forment une sorte de mâchoire ouverte, présentant un passage d'engagement 4, les deux éléments étant mobiles l'un par rapport à l'autre entre la position d'ouverture telle qu'illustrée par les figures 3 et 4, et une position de mesure dans laquelle ils sont rapprochés l'un de l'autre et amenés chacun en contact avec le fil de contact F. 15 Selon le principe de l'invention, le bâti du dispositif porte en outre des moyens de contrôle des premier et deuxième éléments aptes à maintenir ceux-ci en position d'ouverture, permettant à l'opérateur de positionner le dispositif à la hauteur du fil de contact, en amenant le passage d'engagement 4 en regard du fil de contact puis en déplaçant le dispositif de 20 façon à engager le fil de contact F entre le premier élément 2 et le deuxième élément 3. Comme cela va être expliqué plus en détails ci-après, les moyens de contrôle permettent en outre de déclencher le passage de la position d'ouverture à la position de mesure du premier élément et du deuxième 25 élément. Selon le présent mode de réalisation, les moyens de contrôle comprennent une paire de biellettes 5, 6 montées articulées entre elles autour d'un axe de pivot 50 commun par une première de leurs extrémités. Une des biellettes 5 est couplée de façon pivotante par son extrémité 51 30 (opposée à l'axe de pivot 50) au premier élément 2, tandis que la deuxième biellette 6 est couplée de façon pivotante par sa deuxième extrémité 61 (opposée à celle couplée à l'axe de pivot 50) au deuxième élément 3. 3033883 8 Dans la position d'ouverture du dispositif, les biellettes 5, 6 sont essentiellement dans le prolongement l'une de l'autre dans une position arc-boutée selon laquelle elles tendent à maintenir la position d'ouverture, et même à empêcher le passage du premier élément 2 et du deuxième élément 5 3 vers la position de mesure. Ce maintien de la position d'ouverture est assuré de façon complémentaire par des moyens de rappel élastiques 7 associés à au moins l'une des biellettes, en l'occurrence la biellette 5 occupant une position supérieure par rapport à la biellette 6, les moyens de rappel élastiques 7 10 tendant à maintenir les biellettes dans la position d'ouverture. Tel qu'illustré par les figures 3 à 5, ces moyens de rappel élastiques 7 sont constitués par un ressort de torsion présentant un axe de torsion 70 associé à l'un des premier et deuxième élément (en l'occurrence associé au premier élément 2) et tendant à maintenir la paire de biellettes dans la 15 position d'ouverture. En effet, pour passer de la position d'ouverture à la position de mesure, les biellettes 5, 6 doivent pivoter autour de leur axe de pivot 50 commun, tendant à déplacer celui-ci en s'écartant du passage d'engagement 4 et en permettant le rapprochement des extrémités 51 et 61 respectivement de la biellette 5 et de la biellette 6. Or, le ressort de torsion 20 présente une branche 71 montée de façon à exercer une contrainte sur la biellette 5 tendant à s'opposer au pivotement de la biellette 5 autour de l'axe de pivotement 50, et donc tendant à maintenir la position d'ouverture du premier élément et du deuxième élément. Tel que cela apparaît sur la figure 5, l'axe de pivot 50 commun aux 25 biellettes 5 et 6 s'étend transversalement à la direction D d'engagement du fil de contact F entre le premier élément 2 et le deuxième élément 3. Cet axe de pivot 50 s'étend également transversalement à l'épaisseur E du fil de contact à mesurer. Il en résulte que pour provoquer le passage de la position 30 d'ouverture du premier élément et du deuxième élément à la position de mesure, il suffit pour l'opérateur, une fois le fil de contact F engagé entre le premier élément 2 et le deuxième élément 3, de l'amener au contact des 3033883 9 extrémités des biellettes 5 et 6 reliées par l'axe de pivot 50 commun. De cette façon, le fil de contact peut être utilisé pour pousser l'axe de pivot 50 de façon à l'éloigner du passage d'engagement 4 et, par conséquent, provoquer le rapprochement des extrémités 51 de la biellette 5 et de l'extrémité 51 de la 5 biellette 6 ce qui revient à amener le premier élément 2 et le deuxième élément 3 dans la position de mesure, chacun au contact du fil de contact F de part et d'autre de celui-ci. On note que au moins l'une des biellettes 5, 6 (en l'occurrence la biellette 6) présente un bossage 62 au voisinage de l'axe de pivot 50, le 10 bossage s'étendant entre le premier élément 2 et le deuxième élément 3 de façon à favoriser la coopération du fil de contact F avec les biellettes. Par ailleurs, on note que le premier élément 2 est porté par un premier support 20, tandis que le deuxième élément 3 est porté par un deuxième support 30 monté coulissant par rapport au premier support 20. 15 Le premier support 20 prend la forme d'un fût intégrant un mât 200 portant en partie supérieure le premier élément 2. Le deuxième support 30 est monté coulissant sur le mât 200 du premier support. De plus, des deuxièmes moyens de rappel élastiques 8 sont intercalés entre le premier support 20 et le deuxième support 30 de telle 20 sorte que les moyens de rappel élastiques sont contraints en compression dans la position d'ouverture du premier élément 2 et du deuxième élément 3. Dans cette position d'ouverture, le premier support 20 et le deuxième support 30 sont amenés au contact l'un de l'autre, tel qu'illustré par la figure 1. Ainsi, le mode opératoire d'un dispositif de mesure selon l'invention 25 s'effectue de la façon suivante : - dans un premier temps, l'opérateur « arme » le dispositif en amenant le deuxième support 30 au contact du premier support 20 tel qu'illustré par la figure 1, ceci en comprimant le ressort hélicoïdal constituant les deuxièmes moyens de rappel élastiques 30 8; le dispositif est alors armé dans la position d'ouverture, les deux biellettes 5, 6 étant essentiellement dans le prolongement 3033883 10 l'une de l'autre et les premiers moyens de rappel élastiques 7 tendant à maintenir cette position d'ouverture ; - l'opérateur élève le dispositif d'ouverture jusqu'au niveau du fil de contact et engage le fil de contact, par le passage d'engagement 5 4, entre le premier élément 2 et le deuxième élément 3; - l'opérateur déplace le dispositif de mesure de façon à venir choquer légèrement le fil de contact F contre le bossage 62 à l'encontre de la force des premiers moyens de rappel élastiques 7; 10 - le choc provoque un déplacement de l'axe de pivot 50 selon la direction D, et, sous l'effet des deuxièmes moyens de rappel élastiques 8, le support 30 est repoussé vers le haut (c'est-à-dire éloigné du premier support 20) tendant à faire passer le premier élément 2 et le deuxième élément 3 vers la position de mesure 15 selon laquelle ils sont en contact chacun avec le fil de contact F, de part et d'autre de celui-ci. L'opérateur peut ensuite déplacer le dispositif de mesure le long du fil de contact F pour effectuer la mesure de l'épaisseur E du fil de contact. On note que cette mesure est effectuée de manière numérique, le 20 bras 200 étant un élément d'une règle numérique. En d'autres termes, le premier élément et le deuxième élément sont associés à un appareil de mesure de l'épaisseur constituée par une règle numérique, qui peut selon un mode de réalisation particulier être apte à transmettre des signaux à une tablette distante (portée par l'opérateur) et/ou des lunettes à réalité 25 augmentée (portée également par l'opérateur). Pour optimiser et faciliter le déplacement du dispositif de mesure au contact du fil de contact F, le premier élément 2 et le deuxième élément 3 sont chacun constitué par un galet libre en rotation. Selon un mode de réalisation envisageable, le bâti 1 du dispositif 30 porte en outre une caméra de visualisation 9, portée par un bras 90, destinée à permettre la visualisation du fil de contact par rapport au dispositif de mesure. 3033883 11 Les images captées par cette caméra peuvent être ainsi transmises à l'opérateur par l'intermédiaire d'une tablette qu'il porte ou fixée sur la perche, ou à des lunettes connectées portées par l'opérateur. On note que ladite tablette ou lesdites lunettes connectées peuvent permettre 5 l'enregistrement des données liées au relevé d'épaisseur ainsi qu'à la localisation de la mesure. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact (F) d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée, le fil de contact étant destiné à être en contact avec un pantographe d'un véhicule ferroviaire circulant sur la voie ferrée, mettant en oeuvre un appareil de mesure de l'épaisseur : caractérisé en ce qu'il comprend un bâti (1) destiné à être porté par une perche, le bâti portant un premier élément (2) et un deuxième élément (3) formant un passage d'engagement (4) du fil de contact entre eux et étant mobiles l'un par rapport à l'autre entre une position d'ouverture et une position de mesure dans laquelle ils sont rapprochés l'un de l'autre et amenés chacun en contact avec le fil de contact, de part et d'autre de celui-ci, le bâti portant en outre des moyens de contrôle (5), (6) des premier et deuxième élément aptes à les maintenir en position d'ouverture et à déclencher un passage de la position d'ouverture à la position de mesure. 2. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle (5), (6) comprennent une paire de biellettes montées articulées autour d'un axe de pivot (50) commun par une première de leurs extrémités, l'une des biellettes (5) étant couplée par une deuxième extrémité (51), opposée à la première extrémité, au premier élément (2) et l'autre des biellettes (6) étant couplée par une deuxième extrémité (61), opposée à la première extrémité, au deuxième élément (3), des premiers moyens de rappel élastique (7) étant associés à au moins l'une des biellettes (5) pour tendre à maintenir les biellettes dans la position d'ouverture du premier élément et du deuxième élément. 3033883 13 3. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'axe de pivot (50) commun des biellettes s'étend selon une direction transversale à l'épaisseur (E) du fil de contact à 5 mesurer. 4. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les premiers moyens de rappel élastiques 10 (7) sont constitués par un ressort de torsion présentant un axe de torsion (70) associé à l'un desdits premier et deuxième éléments et tendant à maintenir la paire de biellettes dans la position d'ouverture. 5. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire 15 s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément (2) est porté par un premier support (20), le deuxième élément (3) étant porté par un deuxième support (30) monté coulissant par rapport au premier support (20). 20 6. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des deuxièmes moyens de rappel élastiques (8) intercalés entre le premier support (20) et le deuxième 25 support (30), et tendant à amener le premier support et le deuxième support dans ladite position de mesure. 7. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier élément (2) et le deuxième élément (3) sont chacun constitué par au moins un galet libre en rotation. 3033883 14 8. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier élément (2) et le 5 deuxième élément (3) sont associés à un appareil de mesure de l'épaisseur constitué par une règle numérique. 9. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon la revendication 8, 10 caractérisé en ce que la règle numérique est apte à transmettre des signaux à une tablette distante et/ou à des lunettes à réalité augmentée. 10. Dispositif de mesure d'une épaisseur d'un fil de contact d'une caténaire 15 s'étendant au-dessus d'une voie ferrée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bâti porte une caméra (9) de visualisation destinée à permettre la visualisation du fil de contact par rapport au dispositif de mesure. 20