INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Traverse monobloc possédant des évidements Domaine de l’invention La présente invention concerne une traverse de chemin de fer monobloc en béton destinée à être ancrée dans du ballast et à supporter des rails de chemin de fer. L’invention porte également sur une voie de chemin de fer comportant une telle traverse.
Arrière-plan technologique Les voies de chemin de fer sont généralement formées par deux rails le long desquels se déplacent les trains. Les rails sont fixés à des traverses qui s’étendent dans une direction perpendiculaire aux rails et qui sont ancrées dans un lit de ballast. Le ballast est formé d’une multitude de cailloux encore appelés grains de ballast.
Lors de leur passage sur les voies de chemin de fer, les trains génèrent beaucoup de vibrations et exercent des forces importantes sur les rails, notamment des forces latérales dans les courbes. Les traverses ont alors pour fonction de maintenir les rails parallèles entre eux et également de maintenir l’ensemble traverses/rails solidement ancré dans le ballast dans une position fixe et avec une bonne stabilité, et ce, malgré les vibrations et forces exercées sur les rails. Pour les trains circulants à grande vitesse, l’ensemble traverses/rails est soumis à des vibrations et des forces d’autant plus importantes.
Les traverses peuvent être réalisées en différents matériaux comme par exemple du bois, du béton ou plus récemment des matériaux polymères ou composites. Cependant, le bois, les matériaux polymères et les matériaux composites ne sont pas suffisamment lourds et/ou solide pour pouvoir être utilisés pour des voies de chemins de fer sur lesquelles circulent des trains à grande vitesse et/ou des voies avec des longs rails soudés. En effet, les traverses étant légères, elles ne sont pas suffisamment ancrées dans le ballast pour assurer une bonne stabilité de l’ensemble traverses/rails. Les traverses en béton possédant une densité élevée, notamment comprise entre 2 et 2,5, et une bonne solidité, sont ainsi préférées, en particulier pour les voies de chemin de fer sur lesquelles circulent des trains à grande vitesse et/ou des voies avec des longs rails soudés.
Afin d’améliorer encore l’ancrage des traverses en béton dans le ballast ainsi que leur stabilité, des traverses comprenant des reliefs sur leur face inférieure, destinée à être en contact avec le ballast, ont été développées. De telles traverses représentées sur la , comprennent une portion centrale 2, deux portions d’extrémités 3 et deux portions de support de rail 4 positionnées chacune entre la portion centrale 2 et une des portions d’extrémité 3. Les portions de support 4 comportent chacune un dispositif d’attache de rail 5 et sont élargies par rapport au reste de la traverse 1 car c’est au niveau des rails que les forces, notamment latérales, exercées par le train, sont les plus importantes.
La traverse 1 comporte également une face inférieure 6 comportant une alternance de sillons 7 et de nervures 7’ s’entendant dans une direction transversale par rapport à la traverse et permettant d’améliorer l’ancrage de la traverse 1 dans le ballast et donc sa stabilité.
Cependant, la fabrication de traverses en béton implique la consommation de ressources naturelles telles que de l’eau, du gravier, du sable ainsi que les constituants du ciment (argile et calcaire) et entraine donc une empreinte carbone conséquente. A titre d’exemple, une traverse répondant au gabarit standard utilisé par la SNCF possède une longueur de 2260 mm et une section en forme de trapèze ayant une base de 300 mm et une hauteur de 170 mm. Une telle traverse standard possède un poids de 290 kg et sa fabrication génère typiquement une quantité de CO 2 de 46 kg.
Un objectif de l’invention est de diminuer la quantité de matériaux utilisés dans la fabrication de la traverse en béton en maintenant, voire en améliorant, la stabilité de ladite traverse en position fonctionnelle, et notamment son ancrage dans le ballast.
De préférence, la traverse en béton doit posséder des dimensions correspondant aux traverses standards de manière à ce qu’elle puisse être manipulée et mise en place selon les procédés habituels.
A cet effet, l’invention a pour premier objet une traverse de chemin de fer monobloc et en béton destinée à être ancrée dans le ballast et à supporter des rails de chemin de fer, ladite traverse comprenant une portion centrale et deux portions de support de rail positionnées de part et d’autre de la portion centrale, chacune des deux portions de support de rail comportant au moins un évidement, ledit évidement étant formé par un flanc latéral de la portion de support de rail et par trois parois émergeant dudit flanc latéral et étant configuré pour pourvoir accueillir des grains de ballast lorsque la traverse est en position fonctionnelle sur le ballast du chemin de fer.
Les bras 5, 6 peuvent être disposés selon différentes variantes. Ils peuvent être disposés en papillon, (ou en X) comme représenté figures 1, 2 et 4 du document EP 1 570 275 B1, cette disposition signifiant que le premier point d'attache B du premier bras 5 à la terminaison 4 est situé plus près de l'axe de symétrie A que son deuxième point d'attache C à la masse sismique 1. Dans ce cas, une translation de la masse sismique 1 vers les poutres 30 provoque alors une compression des poutres.
Comme mentionné au paragraphe [0011] du document EP 1 570 275 B1, en raison de la symétrie de cette structure, les déplacements de la masse sismique, des terminaisons d'encastrement et du résonateur sont parfaitement axiaux, en d'autres termes, il y a un déplacement axial selon un seul axe, en l'espèce l'axe A parallèle à Oy de la , mais pas de sensibilité selon les deux autres axes transverses, en l'espèce les axes Ox et Oz de la . Cette propriété est fondamentale dans le cadre de cette invention car elle participe à la détection de défauts de montage.
L’axe de mesure OY d’un ensemble capteur de mesure d'accélération est toujours donné par rapport à une référence, généralement son mode de fixation, un ou plusieurs pions de centrage, un plan ou surface de référence ... comme illustré sur la
L’assemblage ou le mode de réalisation de l’accéléromètre conduit toujours à un certain niveau d’erreur de calage de l’axe sensible Oy par rapport à l'axe de mesure OY à utiliser.
Comme illustré sur la l'axe sensible ou principal A, parallèle à l'axe Oy est vertical mais décalé de l'axe de mesure OY d'un angle α dans le plan XOY, et d'un angle β dans le plan YOZ, après des projections orthogonales AXY, AYZ respectives sur ces plans de l'axe sensible A.
Les angles sont des angles orientés, mesurés soit dans le sens horaire, soit dans le sens trigonométrique.
Pour chacun des axes transverses, grâce à l’insensibilité transverse des capteurs tels que décrits dans le document EP 1 570 275 B1, l’accélération fournie en sortie du capteur est mathématiquement entachée d’une erreur uniquement due au mésalignement lors du montage en cas d’accélération transverse.
Cette erreur est donnée par la relation suivante : Erreur = γ x .sin(α) - γ Z .sin(β) dans laquelle : γ x représente l'accélération selon l'axe transverse X, en m.s -2 , et γ Z représente l'accélération selon l'axe transverse Z, en m.s -2 .
En raison de l’insensibilité transverse de l'accéléromètre principal, dans l’équation, on ne retrouve pas de composante d’erreur transverse intrinsèque aux défauts de l’accéléromètre principal comme c’est normalement le cas avec des technologies d’accéléromètres différentes des accéléromètres selon le document EP 1 570 275 B1.
Cette erreur, physiquement inévitable, s’avère rapidement rédhibitoire pour une application nécessitant une faible erreur de mesure sous accélération transverse, typiquement cette erreur doit être inférieure à 1mg, soit 10 -2 m/s 2 pour des applications aéronautiques civiles certifiées.
Le g est une unité d’accélération correspondant approximativement à l’accélération de la pesanteur à la surface de la Terre. Sa valeur conventionnelle, définie par la troisième conférence générale des poids et mesures de 1911, est de 9,806 65 m.s −2
La présente problématique concerne notamment les boîtiers capteurs pour commandes de vol. Une telle application nécessite une précision de calage de l’axe sensible inférieure à 3mrad, i.e. de l'axe sensible principal A par rapport à l’axe de mesure OY.
Ce faible niveau d’erreur de calage d’axe, lorsque l’accéléromètre est d’une technologie présentant une sensibilité transverse non nulle, ne s’obtient pas naturellement à l’issue du procédé de réalisation et d’assemblage, quelles que soient les précautions d’assemblage, et nécessite un réglage manuel par des opérateurs. Cette opération manuelle s’avère coûteuse en regard du coût de fabrication du produit.
Plus généralement, la tenue du calage de l’axe principal sensible A, inférieur à une ou plusieurs dizaines de mrad, est compliquée à obtenir sans opérations de réglages mécaniques, de coûts élevés.
Ce problème est généralement traité par : - de fortes contraintes d’assemblage/réalisation pour garantir la tenue du calage d’axe ; - du tri et du rebut ; - du réglage mécanique au montage du capteur, pour obtenir un alignement précis de l’axe principal sensible du capteur selon l’axe de mesure du produit ; ou - du surfaçage d’une face de référence, comme par ponçage d'une partie de l'enveloppe du capteur, pour compenser l’erreur.
Par exemple, pour un accéléromètre basé sur un système pendulaire, l’opération de réglage nécessite un dispositif de réglage mécanique, avec rotation autour des deux axes transverses (système de rotule par exemple), avec une amplitude dépendante du désalignement initial lors de l’assemblage.
Selon un exemple, la bande d’ancrage comprend un grammage par unité de surface compris entre 25 et 350 g/m², notamment entre 30 et 220 g/m², ou entre 50 et 220 g/m².
Selon un exemple, la bande d’ancrage comprend une densité apparente, calculé par le ratio du grammage par unité de surface (en g/m²) et de la hauteur de la bande d’ancrage (en mm) comprise entre 1 et 500 kg/m 3 , en particulier entre 2 et 200 kg/m 3 , 3 et 100 kg/m 3 .
Selon un exemple, les deux portions de boucles agencées entre la tête de la boucle et respectivement les pieds de boucle s’étendent selon une direction non perpendiculaire au plan formé par le fond et/ou une direction non perpendiculaire au plan comprenant la direction longitudinale et la direction transverse.
Selon un exemple, les deux portions de boucles agencées entre la tête de la boucle et respectivement les pieds de boucle présentent une forme différente, par exemple, l’une rectiligne ou sensiblement rectiligne et l’autre est courbe ou sensiblement courbe.
Selon un exemple, le fond présente une épaisseur comprise entre 30 micromètres et 1200 micromètres, en particulier entre 50 micromètres et 800 micromètres.
Selon un exemple, les boucles comprennent un croisement de pieds.
Selon un exemple, la bande d’ancrage, en particulier le fond, comprend, selon une vue perpendiculaire au plan comprenant la direction longitudinale et transversale, un nombre d’ouvertures compris entre 5 et 100 ouvertures par cm², avec notamment chaque ouverture ayant une surface d’au moins 1,0 mm² ou un nombre d’ouvertures compris entre 5 et 60 ouvertures par cm², avec notamment chaque ouverture ayant une surface d’au moins 1,5 mm², ou un nombre d’ouvertures compris entre 5 et 50 ouvertures par cm², avec notamment chaque ouverture ayant une surface d’au moins 1,8 mm². Selon un exemple, les ouvertures présentent une forme générale de carré, de rectangle, de trapèze, de cercle ou autre. Dans un cas particulier, la forme de l’ouverture présente une dissymétrie dans la direction longitudinale et/ou transverse permettant de faciliter l’introduction de l’enveloppe dans la bande d’ancrage, laquelle enveloppe étant formée par exemple d’une matière en mousse et/ou en plâtre et/ou en béton et/ou d’une matière plastique réticulable (« crosslinked » selon la désignation usuelle en langue anglaise) et/ou d’une matière thermodurcissable.
Selon un exemple, la bande d’ancrage, en particulier le fond, comprend, selon une vue perpendiculaire au plan comprenant la direction longitudinale et transversale, un taux d’ouverture (surface du fond ouvert / surface considérée) compris entre 50% et 90% par cm², en particulier entre 60% et 90% par cm², plus particulièrement entre 70% et 90% par cm².
Selon un exemple, les têtes des boucles sont solidarisées à la face inférieure de la base de manière à ne pas faire saillie de la face supérieure de la base.
Selon un exemple, au moins 50% des boucles de la bande d’ancrage sont solidarisées à la face inférieure de la base, ou typiquement au moins 75% des boucles de la bande d’ancrage sont solidarisées à la face inférieure de la base ou encore dans certains cas, 100% des boucles de la bande d’ancrage sont solidarisées à la face inférieure de la base.
Selon un exemple, la face supérieure de la base est munie d’éléments de retenue.
Selon un exemple, la bande d’ancrage comprend une pluralité de boucles de pieds qui sont agencées dans le plan du fond et/ou s’étend en saillie de la face inférieure du fond (ou de la bande d’ancrage).
Selon un exemple, les boucles de pieds présentent une forme dont les dimensions sont toutes inférieures aux dimensions des boucles s’étendant en saillie de la face supérieure.
Selon un exemple, les boucles de pieds et les boucles en saillie de la face supérieure sont issues du même fil ; il y a donc typiquement une continuité de matière entre les boucles de pied et les boucles en saillie de la face supérieure.
Selon un exemple, la base est formée d’un matériau tissé et/ou tricoté, chaque élément de retenue comprend une tige et une tête, la tige s’étendant depuis la face supérieure de la base, et la tête étant formée à une extrémité libre de la tige opposée à la face supérieure de la base, les tiges des éléments de retenue s’étendant au moins en partie dans le matériau tissé et/ou tricoté de la base.
La base est typiquement formée de fils synthétiques monofilaments et/ou multifilaments, typiquement entrelacés, notamment par tissage et/ou tricotage, par exemple un multifilaments avec un nombre de filament compris entre 2 et 25 filaments, en particulier entre 2 et 15 filaments.
Ceci utilise les états d’activation des voisins et sur l’élément PE lui-même en provenance de la couche précédente, qui sont soit encore stockés localement depuis le passage avant dans chaque élément PE ou alternativement chargés à partir d’une mémoire externe, par exemple en fonction de la capacité de mémoire de l’élément PE. Par exemple, comme le représente la figure 17, l’activation est utilisée au niveau de l’élément de traitement pendant une itération. Les états d’activation d’éléments PE voisins d’un élément PE donné sont par exemple fournis à cet élément PE au cours d'un certain nombre d’itérations, comme on l’a décrit en relation avec les figures 5 à 10 ci-dessus, faisant intervenir des opérations 1603, 1604, 1605 et une répétition de l’opération 1602.
A l’opération 1603, on détermine par exemple si le paramètre n est égal à 8, qui est le nombre d’éléments PE voisins en provenance desquels l'état d'activation doit être reçu. Si tel n’est pas le cas (branche N), à l’opération 1604 on incrémente n, puis à une opération 1605, une translation est effectué pour importer par translation l’état d’activation en provenance de l’un des huit voisins. On répète ensuite l’opération 1602 à partir du nouvel état d’activation et l’on répète les opérations 1603 à 1605. Cette boucle est répétée jusqu’à ce que les états d’activation de tous les éléments PE voisins, ainsi que de l’élément PE lui-même, ont été traités et utilisés pour générer les gradients correspondants.
A la suite de la génération de chaque gradient à l’opération 1602, le poids correspondant dans la matrice de pondération est par exemple mis à jour, par exemple à partir de l’équation suivante : [Math 8] où est un taux d’apprentissage. Dans certains modes de réalisation, ceci fait intervenir le chargement des sous-matrices de pondération de chacune des couches à partir de la mémoire incorporée, telle que la mémoire 1212 de la .
Une fois que n a atteint 8 à l’opération 1603, à une opération ultérieure 1606, chaque élément PE est configuré pour générer dans chaque élément PE une matrice phi, , qui est un ensemble de neuf vecteurs, par exemple une matrice de vecteurs 3x3 – un pour chacune des sous-matrices de pondération sur chaque élément PE pour chaque couche. Phi correspond à un signal d’erreur qui est utilisé par l’élément PE voisin pour calculer le signal delta dans la couche précédente . Phi est par exemple calculé à partir de l’équation suivante :
Comme le représente la figure 17, les paramètres , sont calculés localement pour une couche courante puis utilisés dans la couche pour calculer le vecteur delta pour chaque élément PE. La figure 17 illustre un exemple pour le paramètre pour l’élément PE à i = 2, j = 2, qui est utilisé dans la couche par l’élément PE i = 3, j = 3.
Après l’opération 1606, le traitement passe à la couche suivante et à une opération 1607, le paramètre n est par exemple de nouveau fixé à zéro.
Après l’opération 1607, une série d’opérations 1608, 1609, 1610 et 1611 est répétée par chaque élément PE du réseau matriciel, pendant plusieurs itérations pour générer la valeur . Par exemple, la valeur est calculée en utilisant l’équation suivante :
Ceci fait intervenir l’addition d’un ensemble de neuf variables différentes de à partir des éléments PE voisins déterminés à l’opération 1606 de la couche suivante dans la matrice de pondération pour les éléments PE i,j avec chacun de ses huit voisins en i et j.
Les valeurs de en provenance des éléments PE voisins d’un élément PE donné qui sont utilisées pour générer sont par exemple importées dans cet élément PE par translation pendant un certain nombre d’itérations, comme on l’a décrit en relation avec les figures 5 à 10 ci-dessus. Par exemple, à l’opération 1609, on détermine si le paramètre n est égal à 8, qui est le nombre d’éléments PE voisins à partir desquels les valeurs doivent être reçues. Si tel n’est pas le cas (branche N), à l’opération 1610 on incrémente n, puis à une opération 1611, une translation est effectué pour importer par translation les valeurs de en provenance de l’un des huit voisins. L’opération 1608 est ensuite répétée à partir des nouvelles valeurs de pour générer partiellement une nouvelle partie de la valeur , ceci est cumulé avec la ou les valeurs partielles, puis les opérations 1609 à 1611 sont répétées. Cette boucle est répétée jusqu’à ce que les valeurs de en provenance de tous les éléments PE voisins aient été traitées et le résultat cumulé est égal à .
Une fois que n a atteint 8 à l’opération 1609, à une opération ultérieure 1612, la variable n est par exemple de nouveau fixée à zéro.
A une opération 1613 après l’opération 1609, les gradients de poids locaux sont calculés pour chaque élément PE. Pour un élément PE donné, ceci fait intervenir le calcul des gradients de poids locaux pour chacune des neuf sous-matrices de l’élément PE donné au moyen des états d’activation à partir de la couche L-1. Par exemple, chaque gradient est calculé à partir de l’équation suivante :
Comme à l’opération 1602, ceci utilise les états d’activation des voisins, qui sont toujours localement stockés par chaque élément PE. Par exemple, comme le représente la figure 17, l’activation est utilisée par l’élément de traitement de la couche L-1. Les états d’activation des éléments PE voisins d’un élément PE donné sont par exemple fournis à cet élément PE pendant un certain nombre d’itérations, comme on l’a décrit en relation avec les Figures 5 à 10 ci-dessus, faisant intervenir les opérations 1614, 1615, 1616 et une répétition de l’opération 1613.
A l’opération 1614, on détermine par exemple si le paramètre n est égal à 8, qui est le nombre d’éléments PE voisins à partir desquels l'état d'activation doit être reçu. Si tel n’est pas le cas (branche N), à l’opération 1615 on incrémente n, puis à une opération 1616, une translation est effectué pour importer par translation l’état d’activation en provenance de l’un des huit voisins. On répète ensuite l’opération 1613 à partir du nouvel état d’activation et les opérations 1614 à 1616 sont répétées. Cette boucle est répétée jusqu’à ce que les états d’activation de tous les éléments PE voisins ont été traités et utilisés pour générer les gradients correspondants.
A la suite de la génération de chaque gradient à l’opération 1613, le poids correspondant dans la matrice de pondération est par exemple mis à jour comme on l’a décrit en relation avec l’opération 1602.
Une fois que n a atteint 8 à l’opération 1614, à une opération ultérieure 1617, chaque élément PE est configuré pour générer dans chaque élément PE la matrice phi , qui est un ensemble de neuf vecteurs, par exemple une matrice de vecteurs 3x3 – un pour chacune des sous-matrices de pondération sur chaque élément PE pour chaque couche. Phi est par exemple calculée à partir de l’équation suivante : [Math 12]
La figure 17 illustre un exemple pour le paramètre , pour l’élément PE à i = 3, j = 3, qui est utilisé dans la couche par l’élément PE i = 4, j = 4.
A une opération 1618 suivant l’opération 1617, on détermine par exemple si la couche courante est la couche d’entrée. Si tel n’est pas le case (branche N), à une opération 1619, la variable n est fixée à zéro, puis les opérations 1608 à 1617 sont répétées à partir de la couche précédente .
Quand, à l’opération 1618, on détermine que la couche courante est la couche d’entrée (branche Y), le procédé prend fin par exemple à une opération 1611.
La est un graphe représentant des résultats de tests selon un exemple de réalisation de la présente description. En particulier, pour une tâche de segmentation multi-classes grossière pour les éléments PE, on a étudié comment les couches cachées affectaient les performances du réseau neuronal DLM, et la illustre le résultat de test d’intersection sur union (TEST IoU) en fonction de l’époque des données de test (EPOCH). On voit que, bien qu’en partagent les mêmes poids cachés, la chute de performances est relativement ténue, et est par exemple tolérable pour au moins certaines applications étant donné le gain de rendement d'exécution en n’ayant pas à charger de nouvelles matrices de pondération pour chaque couche.
Un avantage des mode de réalisation décrits ici est que la mise en œuvre de réseau neuronal utilisant un réseau matriciel d’éléments PE peut avoir une latence relativement faible, en partie du fait qu’au moins certaines des données à traiter en relation avec chaque couche du réseau restent à l’intérieur de ou à proximité de l’élément PE qui l’utilisera, et en conséquence relativement peu de transferts de données sont requis. En outre, ceci permet également une réduction des exigences en termes de mémoire et de la consommation du circuit.
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. L’homme de l’art comprendra que certaines caractéristiques de ces modes de réalisation peuvent être combinées et d’autres variantes apparaîtront à l’homme de l’art. Par example, alors qu’on a décrit des modes de réalisation dans lesquels une opération MAC est appliquée après chaque itération de mélange latéral vers l’avant de sorte que seul le résultat cumulé est stocké après chaque itération, dans des variantes de réalisation, chaque opération de mélange latéral avant pourrait faire intervenir uniquement le stockage dans la mémoire locale des vecteurs cachés des éléments PE voisins. Les vecteurs cachés sont alors par exemple concaténés ensemble et l’opération MAC est par exemple appliquée une seule fois sur une matrice plus grande. Cette variante implique l’utilisation d’une plus grande mémoire locale 502 dans chaque élément PE pour stocker toutes les données de couche cachée.