Brevet FR3054515A1 — publié le 20180202

Arrière-plan de l'invention La présente invention concerne le domaine ferroviaire, notamment le domaine des châssis pour véhicule ferroviaire. La présente invention concerne plus particulièrement les brancards de châssis. La conception d'un véhicule ferroviaire nécessite le respect de règles de sécurité et de normes destinées à permettre un comportement correct du véhicule ferroviaire, quelles que soient les conditions de roulage dans lesquelles il peut être amené à circuler. Par exemple, le véhicule ferroviaire doit respecter des contraintes de gabarit cinématique, ainsi que des conditions de refoulement en courbes de faible rayon. De telles contraintes s'appliquent notamment aux wagons de fret destinés à transporter des conteneurs par exemples. La dimension du wagon détermine ainsi son gabarit cinématique et donc la dimension des conteneurs qu'il peut transporter. Afin de permettre un transport de plusieurs conteneurs sur un seul et même wagon, il existe des wagons présentant une structure articulée, notamment au milieu du wagon. De tels wagons présentent classiquement au moins trois bogies, le bogie central étant monté au niveau de l'articulation du wagon. Cependant, de tels wagons articulés sont chers à fabriquer et nécessitent un entretien plus régulier. Par ailleurs, ils ne peuvent pas transporter de conteneur disposé au-dessus de l'articulation, ce qui nécessite de séparer en deux groupes les conteneurs disposés sur le wagon. Des wagons monoblocs, tels que ceux actuels, pouvant transporter plusieurs conteneurs, par exemple présentant une longueur de chargement utile de quatre-vingts pieds, faciliteraient le chargement des conteneurs par rapport à un wagon articulé, et seraient moins onéreux à fabriquer. Il existe ainsi des wagons avec une longueur de chargement utile de quatre-vingt pieds, dont le châssis présente une forme cintrée. Plus précisément, le châssis, qui est monté sur deux bogies, présente une largeur standard au niveau des deux bogies, et une largeur plus faible au milieu du châssis : pour un tel wagon, les brancards ne sont donc pas rectilignes mais incurvés aux deux extrémités, pour permettre aux bogies de tourner entre les brancards sans buter dessus. 305 4 5 1 5 2 Cependant, de tels wagons sont contraignants et chers à fabriquer, notamment parce que la structure du châssis n'est pas la même sur toute la longueur, et en particulier parce que les brancards ne sont pas rectilignes. 5 Objet et résumé de l'invention La présente invention vise à résoudre les différents problèmes techniques énoncés précédemment. En particulier, la présente invention vise à fournir un wagon monobloc présentant une longueur utile de 10 chargement élevée, et respectant les conditions de gabarit cinématique et de refoulement en courbes de faible rayon. La présente invention vise également à fournir un wagon présentant un gabarit cinématique compatible avec le transport de plusieurs conteneurs, notamment de vingt ou quarante pieds. La présente invention vise enfin à fournir un wagon 15 pouvant être fabriqué facilement et à moindre coût par rapport aux wagons actuels. Ainsi, selon un aspect, il est proposé un brancard pour châssis de véhicule ferroviaire, comportant une âme dont la section droite forme un segment, disposée entre une semelle supérieure et une semelle inférieure 20 sensiblement parallèles dont les sections droites forment également un segment. Lorsque les semelles sont disposées horizontalement, la section droite de l'âme forme un angle compris entre 20° et 40°, de préférence entre 25° et 35°, avec la direction verticale. L'invention propose ainsi un brancard, ou longeron ou poutrelle, 25 pour châssis de véhicule ferroviaire, dans lequel la section droite présente une âme inclinée. L'âme inclinée du brancard permet notamment de décaler latéralement les semelles, ou ailes, l'une par rapport à l'autre. En l'occurrence, dans le cas présent, l'âme est inclinée de manière à décaler la semelle inférieure vers l'extérieur du châssis. Les âmes des deux 30 brancards d'un châssis convergent donc vers le haut, c'est-à-dire vers un point situé au-dessus du châssis, par exemple à une distance comprise entre 1 et 4 mètres au-dessus de la semelle supérieure des brancards lorsque les brancards sont positionnés parallèlement, côte à côte, et distants d'environ 2,4 mètres. 35 En effet, la position des semelles supérieures est imposée par le positionnement normalisé des conteneurs sur les wagons de fret. En 3054515 3 particulier, le positionnement et la taille des pions permettant de maintenir les conteneurs sur le wagon de fret sont déterminés par une norme et ne peuvent pas être modifiés librement. La position des semelles inférieures est modifiée afin de permettre 5 d'obtenir un châssis pouvant respecter les contraintes de gabarit cinématique et de rotation des bogies. Ainsi, les semelles inférieures sont décalées vers l'extérieur par l'âme inclinée, aux extrémités, pour permettre aux bogies de tourner librement entre les semelles inférieures. Au final, on obtient un châssis dont les brancards présentent une section spécifique, 10 mais qui permet de garder une rigidité sur toute la longueur du wagon, et d'être simple à fabriquer. Préférentiellement, l'âme et/ou les semelles sont rectilignes. En effet, grâce à l'inclinaison de l'âme, il est possible de réaliser le brancard de manière entièrement rectiligne. En particulier, la forme rectiligne des 15 brancards facilite l'automatisation de l'assemblage du châssis par soudage. Préférentiellement, la section droite de la semelle inférieure présente une longueur inférieure à celle de la semelle supérieure. La semelle supérieure est dimensionnée notamment pour apporter une résistance au flambage du brancard (résistance aux forces exercées selon 20 la direction longitudinale du brancard), tandis que la géométrie de la semelle inférieure est ajustée en fonction des contraintes de dimensionnement et de taille au niveau des bogies notamment. Il est ainsi possible de diminuer la longueur, en section droite, d'une des semelles, en particulier de la semelle inférieure, notamment au 25 niveau des bogies. En effet, pour donner encore plus d'espace pour la rotation des bogies, les semelles inférieures des brancards peuvent être réduites depuis leur extrémité intérieure, c'est-à-dire depuis leur extrémité tournée vers le bogie, de manière à éviter un éventuel contact. Préférentiellement, la section droite d'au moins une des semelles 30 présente une épaisseur supérieure à celle de l'âme. Pour des raisons de résistances mécaniques, l'épaisseur d'une ou des semelles peut être choisie plus grande que l'épaisseur de l'âme. On améliore ainsi la résistance au flambage du brancard. Préférentiellement, le point de contact entre l'âme et au moins une 35 des semelles, par exemple la semelle supérieure, ne se situe pas au milieu de la section droite de ladite semelle. Une telle caractéristique, en plus de 3054515 4 l'inclinaison de l'âme, permet de décaler encore plus une semelle par rapport à l'autre. Ainsi, l'âme peut être fixée du côté extérieur de la semelle supérieure, c'est-à-dire dans la direction de décalage de la semelle inférieure, ce qui permet de participer, avec l'inclinaison de l'âme, au 5 décalage de la semelle inférieure. Selon un autre aspect, il est également proposé un châssis pour véhicule ferroviaire, notamment wagon, comportant deux brancards tels que décrits précédemment, les deux brancards étant disposés parallèlement et alignés horizontalement. 10 Préférentiellement, la distance entre les semelles supérieures des brancards est inférieure à celle entre les semelles inférieures. Comme indiqué précédemment, le positionnement de la semelle supérieure est soumis à des contraintes relatives à la fixation de conteneurs et est difficile de modifier. L'âme inclinée permet donc avant tout de décaler vers 15 l'extérieur la semelle inférieure, afin de gagner en espace disponible pour la rotation des bogies. Selon un autre aspect, il est également proposé un véhicule ferroviaire comportant un châssis tel que décrit précédemment. Préférentiellement, le véhicule ferroviaire comprend également 20 deux bogies, voire comprend que deux bogies. Préférentiellement, le véhicule ferroviaire, et plus précisément le châssis, présente une longueur utile supérieure ou égale à 24 mètres, de préférence supérieure ou égale à 24,38 mètres. Préférentiellement, le véhicule ferroviaire présente un poids à vide, 25 ou tare, supérieur ou égal à 20 tonnes, de préférence supérieur ou égal à 22 tonnes, et éventuellement une hauteur de chargement à vide inférieure ou égale à 1200mm, de préférence inférieure ou égale à 1090mm. De telles dimensions permettent de charger plusieurs conteneurs, notamment de vingt pieds ou quarante pieds. 30 Plus généralement, le véhicule ferroviaire présente une longueur utile supérieure ou égale à huit fois sa largeur utile, de préférence supérieure ou égale à dix fois sa largeur utile. Préférentiellement, le véhicule ferroviaire comporte deux bogies séparées par une distance supérieure ou égale à 12 mètres, de préférence 35 supérieure ou égale à 16 mètres, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 17,80 mètres. 3054 5 15 5 Préférentiellement, le véhicule ferroviaire comporte à chaque extrémité un attelage ferroviaire, et le ou les attelages présentent un porte-à-faux, c'est-à-dire une distance entre l'axe du bogie voisin de l'attelage et l'extrémité de l'attelage, supérieur ou égal à 3,50 mètres, de 5 préférence supérieur ou égal à 4 mètres. Brève description des dessins L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation particulier, pris à titre 10 d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une coupe à plans parallèles d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective du châssis 15 illustré à la figure 1, et - la figure 3 est une vue schématique en perspective du véhicule ferroviaire tel qu'illustré à la figure 1. Description détaillée de l'invention 20 La figure 1 représente une vue en coupe à plans parallèles d'un véhicule ferroviaire 1 selon l'invention. Les coupes de la figure 1 sont notamment réalisées d'une part au niveau d'un bogie 3, et d'autre part au niveau du milieu du véhicule ferroviaire 1. Le véhicule ferroviaire 1 comporte ainsi deux brancards 2 25 rectilignes et parallèles. Les deux brancards 2 présentent chacun une âme 4, une semelle inférieure 6 et une semelle supérieure 8. Tels que représentés sur les figures 1 à 3, les brancards 2 sont rectilignes et présentent donc des semelles et une âme qui sont rectilignes également. Les coupes de la figure 1 illustrent une section droite de chaque 30 brancard 2. L'âme 4, la semelle inférieure 6 et la semelle supérieure 8 sont ainsi représentées chacune par un segment formé dans le plan perpendiculaire à la direction longitudinale des brancards 2. La semelle inférieure 6 et la semelle supérieure 8 forment des segments sensiblement horizontaux, et parallèles entre eux. 35 Les semelles supérieures 8 sont dimensionnées et positionnées de manière à remplir les normes notamment relatives au transport de 3054 5 15 6 conteneurs. Ainsi, les semelles supérieures 8 sont positionnées de manière classique, et comportent des pions 10 pivotants permettant de solidariser un ou des conteneurs 9 sur la surface de chargement du véhicule 1. Cependant, et comme cela est visible sur la partie gauche de la 5 figure 1, la semelle supérieure 8 peut venir en partie au-dessus des roues d'un bogie 3, en particulier dans les virages, ce qui empêche de réaliser les semelles inférieures 6 par simple translation des semelles supérieures 8 vers le bas. Au contraire, les semelles inférieures 6 doivent être écartées l'une de l'autre afin de pouvoir loger le bogie 3 entre elles, y 10 compris lors des virages, lorsque le bogie 3 pivote autour de son axe de rotation. Ainsi, l'âme 4 forme un segment qui n'est pas disposé perpendiculairement aux segments des semelles 6, 8 : le segment de l'âme 4 n'est pas orienté verticalement mais présente un angle par rapport 15 à la verticale, compris entre 20° et 40°, de préférence entre 25° et 35°. Dans le cas du brancard 2 situé sur la gauche de la figure 1, l'angle formé par le segment de l'âme 4 avec la verticale est compris entre 20° et 40°, de préférence entre 25° et 35°, en tournant dans le sens horaire (sens des aiguilles d'une montre), tandis que pour le brancard 2 situé à droite 20 de la figure 1, l'angle formé par le segment de l'âme 4 avec la verticale est compris entre 20° et 40°, de préférence entre 25° et 35°, en tournant dans le sens antihoraire (sens inverse des aiguilles d'une montre). Grâce à l'inclinaison des âmes 4 des deux brancards 2, il est alors possible de décaler la semelle inférieure 6 par rapport à la semelle 25 supérieure 8, et plus particulièrement de décaler les semelles inférieures 6 vers l'extérieure du véhicule ferroviaire 1. Ainsi, la distance séparant les semelles inférieures 6 du véhicule ferroviaire 1 est supérieure à la distance séparant les semelles supérieures 8. Par ailleurs, le point de contact entre l'âme 4 et les semelles 6, 8 30 n'est pas centré par rapport aux segments formés par les semelles 6, 8, mais est choisi également spécifiquement pour améliorer l'espace disponible pour le bogie 3. Ainsi, en section droite, le point de contact 12 entre l'âme 4 et la semelle inférieure 6 est choisi proche du centre du segment de la semelle inférieure 6, tandis que le point de contact 14 35 entre l'âme 4 et la semelle supérieure 8 est choisi à proximité de l'extrémité extérieure du segment de la semelle supérieure 8, c'est-à-dire 3054515 7 à proximité de l'extrémité de la semelle supérieure 8 qui est tournée vers l'extérieur du véhicule ferroviaire 1. On obtient alors un décalage de la semelle inférieure 6 par rapport à la semelle supérieure 8 qui est dû non seulement à l'inclinaison de l'âme 5 4 mais également au décalage du point de contact 14 par rapport au centre de la semelle supérieure 8. Un tel décalage aurait pu être augmenté en prévoyant un point de contact 12 entre l'âme 4 et la semelle inférieure 6 à proximité de l'extrémité intérieure du segment de la semelle inférieure 6, c'est-à-dire à 10 proximité de l'extrémité de la semelle inférieure 6 qui est tournée vers l'intérieur du véhicule ferroviaire 1. Dans le cas présent, le point de contact 12 a été choisi à proximité du centre de la semelle inférieure 6. Toutefois, et afin d'augmenter l'espace disponible pour la rotation du bogie 3, la section droite de la semelle inférieure 6 est réduite au niveau 15 du bogie 3, par diminution de la partie de segment située entre le point de contact 12 et l'extrémité intérieure de la semelle inférieure 6. Il s'agit ici d'une modification locale du brancard 2 permettant d'augmenter l'espace disponible pour la rotation du bogie 3: comme on peut le constater sur la figure 1, l'extrémité latérale extérieure du bogie 3 vient 20 approcher la semelle inférieure 6 et l'âme 4 dont la géométrie permet une telle rotation du bogie 3. La distance séparant les extrémités intérieures des deux semelles inférieures 6 est donc plus grande au niveau des bogies 3 qu'au milieu du véhicule ferroviaire 1. 25 La position de l'extrémité intérieure de la semelle inférieure 6 est donc déterminée par les déplacements autorisés par le bogie 3, tandis que l'extrémité extérieure de la semelle inférieure 6 est déterminée par le gabarit cinématique souhaité pour le véhicule ferroviaire 1. Toutefois, une telle géométrie de la section droite des brancards 2 30 permet de garder des brancards 2 rectilignes tout en ayant une longueur de véhicule ferroviaire 1 importante avec un gabarit cinématique limité, qui est compatible notamment avec le transport de deux conteneurs de quarante pieds par exemple. La figure 2 représente un châssis 16 comportant deux brancards 2 35 tels que décrits précédemment, parallèlement et maintenus à distance par des traverses 18, au nombre de sept sur la figure 2. En particulier, les 305 4 5 1 5 8 deux traverses 18 à chaque extrémité du châssis 16 permettent la fixation d'ensembles de traction. La figure 3 représente un véhicule ferroviaire 1 comportant notamment des brancards 2 tels que décrits précédemment. Plus 5 précisément, le véhicule ferroviaire 1 comprend, à chaque extrémité, un attelage ferroviaire 2 avec un ensemble de traction 22 et un ensemble de compression comportant deux tampons 24. Le véhicule ferroviaire 1 comporte un châssis 16 et deux bogies 3 montés à chaque extrémité du châssis 16. 10 On peut ainsi obtenir un châssis 16 présentant une longueur utile supérieure ou égale à 24 mètres, de préférence supérieure ou égale à 24,38 mètres. Une telle longueur permet alors de positionnement sur le véhicule ferroviaire 1 jusqu'à deux conteneurs de quarante pieds (ou huit conteneurs de vingt pieds). Par ailleurs, le piètement du véhicule 15 ferroviaire 1 peut être supérieur ou égal à 16 mètres, voire 17,80 mètres, ce qui conduit à un porte-à-faux inférieur ou égal à 4 mètres, voire inférieur ou égal à 3,7 mètres. Le véhicule ferroviaire 1 est de préférence choisi avec un poids à vide, ou tare, supérieur ou égal à 20 tonnes, voire supérieur ou égal à 22 20 tonnes. De plus, la hauteur de chargement vide est avantageusement inférieure ou égale à 1200mm, voire inférieure ou égale à 1090mm. Grâce aux caractéristiques des brancards, il est ainsi possible d'obtenir un véhicule ferroviaire, et plus particulièrement un wagon pour le transport de fret, pouvant transporter jusqu'à deux conteneurs de 25 quarante pieds, tout en gardant des brancards longitudinaux droits, et en respectant les contraintes de sécurité et de normes pour circuler en tant que véhicule de fret. REVENDICATIONS1. Brancard (2) pour châssis (16) de véhicule ferroviaire (1), comportant une âme (4) dont la section droite forme un segment, disposée entre une semelle supérieure (8) et une semelle inférieure (6) sensiblement parallèles dont les sections droites forment également un segment, caractérisé en ce que, lorsque les semelles (6, 8) sont disposées horizontalement, la section droite de l'âme (4) forme un angle compris entre 20° et 40°, de préférence entre 25° et 35°, avec la direction verticale. 2. Brancard (2) selon la revendication 1, dans lequel l'âme (4) et/ou les semelles (6, 8) sont rectilignes. 3. Brancard (2) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la section droite de la semelle inférieure (6) présente une longueur inférieure à celle de la semelle supérieure (8). 4. Brancard (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section droite d'au moins une des semelles (6, 8) présente une épaisseur supérieure à celle de l'âme (4). 5. Brancard (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le point de contact (12, 14) entre l'âme (4) et au moins une des semelles (6, 8), par exemple la semelle supérieure (8), ne se situe pas au milieu de la section droite de ladite semelle (6, 8). 6. Châssis (16) pour véhicule ferroviaire (1), notamment wagon, comportant deux brancards (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, les deux brancards (2) étant disposés parallèlement et alignés horizontalement. 305 4 5 1 5 10 7. Châssis (16) selon la revendication 6, dans lequel la distance entre les semelles supérieures (8) des brancards est inférieure à celle entre les semelles inférieures (6). 5 8. Véhicule ferroviaire (1) comportant un châssis (16) selon la revendication 6 ou 7. 9. Véhicule ferroviaire (1) selon la revendication précédente, comprenant également deux bogies (3). 10 10. Véhicule ferroviaire (1) selon la revendication 8 ou 9, présentant un poids à vide supérieur ou égal à 20 tonnes, de préférence supérieur ou égal à 22 tonnes, et éventuellement une hauteur de chargement à vide inférieure ou égale à 1200mm, de 15 préférence inférieure ou égale à 1090mm.