CH690963A5 - Dispositif pour la finition du reprofilage en voie et en continu de la surface du champignon d'au moins un rail d'une voie ferrée. - Google Patents

Description

  



  La présente invention se rapporte aux dispositifs permettant le reprofilage en voie et en continu par meulage de la surface du champignon d'un ou de deux rails d'une voie ferrée. Plusieurs installations de reprofilage montées ou tractées par des véhicules ferroviaires ont été proposées à ce jour telles que celles décrites par exemple dans les brevets CH 606 616; CH 626 673; CH 633 336; CH 653 073; CH 654 047; CH 655 528. 



  Tous ces dispositifs de meulage conventionnels ont en commun le fait qu'ils comportent au moins une unité de meulage qui présente (les moyens de guidage le long du rail; des moyens d'accouplement à un châssis d'un véhicule ferroviaire pour sa traction le long de la voie; des moyens pour déplacer une unité de meulage en hauteur par rapport au châssis et pour l'appliquer contre le rail à reprofiler; des organes d'appui sur le rail définissant une base de référence d'une longueur suffisante pour que le positionnement de l'unité de meulage sur le rail soit sensiblement indépendant des ondulations à éliminer de ce rail; un outil de meulage; et des moyens d'entraînement de cet outil de meulage dans un ou plusieurs déplacements relatifs par rapport à l'unité de meulage et donc au rail à reprofiler. 



  Ces installations de reprofilage d'un rail par meulage se différencient d'une part par la réalisation pratique des moyens et organes précités qu'elles comportent et également par le type d'outils de meulage qu'elles utilisent, à savoir soit des sabots abrasifs, des meules lapidaires ou périphériques, ou des fraises. 



  L'inconvénient le plus grave de ces dispositifs connus, notamment de ceux utilisant des outils rotatifs tels que des meules, résident dans le fait que la précision de reprofilage n'est pas suffisante notamment pour les voies des trains à grande vitesse. 



  Les fig. 1 à 3 et 4 à 6 illustrent schématiquement l'influence du jeu dans les paliers du moteur entraînant la meule périphérique respectivement lapidaire sur le fini du travail de reprofilage. Ce jeu dans les paliers de l'axe d'entraînement de la meule provoque des oscillations de celle-ci qui sont la cause de micro-ondes sur le champignon du rail reprofilé (fig. 3 et 6). 



  On peut montrer que pour un ébat de l'axe de la meule de l'ordre de 0,25 mm, les ondulations ou micro-ondes provoquées sur la surface de roulement du rail peuvent présenter une profondeur de l'ordre de 0,1 mm et une longueur d'ondes située entre 18 et 20 mm. 



  Ces micro-ondes sont la cause de nuisances sonores lors du passage des trains d'une fréquence de l'ordre de 1200 Hz pour des trains roulant à 100 km/h pouvant aller jusqu'au-delà de 3000 Hz pour des trains roulant à 250 km/h. 



  Ce phénomène de création de micro-ondes sur la surface de roulement du champignon du rail se retrouve obligatoirement lors de l'utilisation de n'importe quel dispositif de reprofilage utilisant un outil rotatif en contact avec le rail, meule ou fraise. Ces déformations du rail se voient très bien en plan aux fig. 2 et 5 et en coupe longitudinale du rail aux fig. 3 et 6. 



  On constate ce même phénomène de création de micro-ondes à la surface du rail lorsque le reprofilage de celui-ci est effectué à l'aide de sabots ou racloirs en contact avec le rail. 



  A l'heure actuelle le reprofilage du rail à l'aide de sabots abrasifs soumis à un mouvement continu ou alternatif dans le sens de l'axe longitudinal du rail est complètement abandonné car la capacité d'abrasion et donc d'enlèvement de métal de ces sabots est totalement insuffisante ce qui immobilise la voie beaucoup trop longtemps. 



  On a également proposé d'utiliser comme outil abrasif pour le reprofilage des rails une bande abrasive mais ces tentatives n'ont pas donné satisfaction. Le brevet CH 356 483 décrit un dispositif de reprofilage dans lequel une bande abrasive est tendue sous un patin muni de galets de roulement à ses extrémités. La bande abrasive est fixe, la portion en contact avec le rail peut être remplacée par une nouvelle portion manuellement après usure. Le brevet EP 0 512 159 décrit un dispositif de meulage de rail comportant une bande abrasive continue, enroulée autour de galets, dont trois sont au contact du rail.

   Ces deux dispositifs CH 356 483 et EP 0 512 159, présentent le même inconvénient que les dispositifs précédemment discutés car ils comportent des roues ou galets appliquant la bande abrasive contre le rail, ces galets ont forcément du jeu et cela entraîne comme indiqué la création de micro-ondes sur la surface du rail. 



  Le brevet EP 0 371 328 décrit un dispositif de meulage d'un rail à l'aide d'une bande abrasive continue, fermée sur elle-même et entraînée par ce moteur. Cette bande abrasive se déplace dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal du rail ce qui oblige à avoir des galets inférieurs sur lesquels passe la bande abrasive qui soient disposés latéralement par rapport au rail et légèrement plus bas que la surface de roulement. Ceci présente un inconvénient sérieux car un tel dispositif ne peut pas être tracté le long de la voie sans devoir être relevé fréquemment pour éviter les obstacles situés le long du rail. 



  Ainsi aucune des solutions proposées à ce jour pour le reprofilage ou le meulage du rail ne permet d'éviter la création ou d'éliminer, les micro-ondes formées le long de la surface de roulement et qui induisent des nuisances sonores inacceptables lorsque le convoi ferroviaire se déplacent à grande vitesse. 



  La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif de meulage de finition permettant de supprimer les micro-ondes formées à la surface de roulement du rail par les opérations de reprofilage du rail. De plus, ce dispositif de finition doit pouvoir effectuer cette opération de finition en étant tracté le long de la voie par un véhicule ferroviaire à une vitesse similaire à la vitesse des machines de reprofilage actuelles et ne pas présenter d'organes s'étendant latéralement de chaque côté du rail et qui entreraient en collision avec des obstacles de la voie. 



  La présente invention a pour objet un dispositif de meulage à l'aide d'une bande abrasive fermée sur elle-même et entraînée en mouvement dans un plan sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du rail, susceptible d'être monté sur un véhicule ferroviaire pour être tracté le long de la voie et ainsi permettre un meulage de finition ou polissage en continu de la surface de roulement du rail pour en éliminer les micro-ondes dues aux outils rotatifs de reprofilage du rail. Ce dispositif présente les caractéristiques définies dans la revendication 1. 



  Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple deux formes d'exécution du dispositif de meulage de finition de la surface de roulement d'un rail d'une voie ferrée. 
 
   Les fig. 1 et 4 illustrent schématiquement une meule tangentielle, respectivement une meule lapidaire et son moteur d'entraînement illustrant le balourd de la meule dû aux jeux des paliers de l'axe de la meule. 
   Les fig. 2, 5 respectivement 3, 6 illustrent en plan et en coupe longitudinale la surface de roulement du rail sur laquelle des micro-ondes ont été crées par les défauts de rotation des meules. 
   La fig. 7 est une vue de côté du dispositif de finition selon l'invention. 
   La fig. 8 est une vue de A de la fig. 7. 
   La fig. 9 est une vue de dessus du dispositif illustré à la fig. 7. 
   La fig.

   10 est un détail à plus grande échelle du patin d'appui de la bande abrasive illustrée à la fig. 7. 
   La fig. 11 illustre un patin articulé appuyant la bande abrasive. 
   Les fig. 12 et 13 illustrent le montage de quatre dispositifs tels qu'illustrés à la fig. 7 sous un véhicule ferroviaire. 
   Les fig. 14 et 15 sont des vues similaires aux fig. 12 et 13 pour une seconde forme d'exécution du dispositif de finition et de son montage sur un véhicule ferroviaire. 
 



  La solution proposée par la présente invention pour le reprofilage en continu en voie des rails de chemin de fer consiste à reprofiler les rails à l'aide de machines de meulage du rail en continu conventionnelles puis ensuite de faire un travail de finition au moyen d'un dispositif de finition selon la présente invention utilisant une bande abrasive, ce dispositif de finition pouvant être monté et tracté par le même véhicule ferroviaire que celui tractant les dispositifs de meulage. 



  Le dispositif de finition illustré aux fig. 7 à 9 comporte une poutre longitudinale 1 portant à chacune de ses extrémités un patin de guidage 2 entrant, en position de travail, en contact avec la surface supérieure et latérale interne du champignon 3 du rail. Les extrémités de la poutre longitudinale 1 portent chacune encore un galet 4 comportant une surface périphérique légèrement bombée. Ces galets 4 sont destinés à coopérer avec une bande abrasive sans fin 5 et n'entrent jamais en contact avec le rail. 



  La poutre longitudinale 1 porte dans sa partie centrale un cadre 6 dont la partie supérieure sert de support à son moteur 7 entraînant une poulie 8 destinée à coopérer avec la bande abrasive sans fin 5. 



  La bande abrasive sans fin 5 passe autour des galets 4 et de la poulie 8 qui l'entraîne en rotation. Cette bande sans fin 5 est soumise à l'action de rouleaux tendeurs 9 portés par l'extrémité des bras 10 articulés sur les parties latérales de la poutre longitudinale 1 et soumis à l'action de vérins hydrauliques 11. 



  La partie inférieure du cadre 6 porte un patin d'appui 12. Comme on le voit à la fig. 10, le patin d'appui 12 présente une partie inférieure 12a sous la surface de laquelle la bande abrasive 5 glisse. Cette partie inférieure 12a est située sous une lame flexible 13 et fixée à celle-ci par boulonnage sur la partie supérieure 12b du patin d'appui 12. La lame d'acier flexible 13, pincée entre les pièces 12a et 12b du patin 12 est fixée par ses extrémités au cadre 6. 



  La partie supérieure 12b de ce patin 12 est reliée au cadre 6 par un vérin hydraulique 14 permettant, le dispositif étant fixé sous un véhicule ferroviaire comme on le verra plus loin, d'appliquer le patin 12, et donc la bande abrasive sans fin 5 contre la surface de roulement du champignon 3 du rail avec une force déterminée. Ce vérin sert également d'amortisseur de sorte que le patin 12 soit appliqué continuellement sans vibration ou oscillation, avec une force constante contre le rail. 



  Généralement l'entraînement de la bande abrasive 5 s'effectue de manière à ce que le brin 5a de cette bande 5 en contact avec le rail se déplace dans le même sens que l'avancement du véhicule ferroviaire le long de la voie de manière à faciliter l'évacuation de la limaille ou pous sière de métal enlevée du rail. 



  Le patin d'appui 12 comporte un circuit de refroidissement intégré alimenté, en fluide de refroidissement par une canalisation 15. Ceci permet, si la température de la bande abrasive devait dépasser une valeur fixée d'avance, de provoquer son refroidissement pour éviter sa détérioration et ne pas abaisser son pouvoir d'abrasion. 



  Grâce à cette construction la bande abrasive 5 est appliquée contre le rail à l'aide du patin 12 sans vibration et aucun des organes rotatifs d'entraînement de la bande abrasive n'entrant en contact avec le rail il est possible de supprimer totalement les micro-ondes résiduelles laissées sur la surface de roulement du rail par les meules de reprofilage. 



  La fig. 11 illustre une variante de patin d'appui 12 dans laquelle sa partie inférieure 12a est divisée longitudinalement en trois parties. Ces trois parties inférieures 12a sont fixées sur la lame flexible 13 sur des parties supérieures 12b articulées entre elles et par rapport à la tige 14a du vérin de pression de telle manière que sous la poussée du vérin 14 les parties inférieures 12a du patin 12 épousent la forme bombée de la surface de roulement de manière à appliquer la bande abrasive uniformément sur toute la surface de roulement du champignon 3 du rail. 



  Le patin d'appui 12 et notamment ses parties inférieures 12a peuvent être réalisées en un matériau spécial, tel que de la céramique, résistant à la chaleur et au frottement. 



  Les fig. 12 et 13 illustrent comment quatre unités telles que décrites en référence aux fig. 7 à 9, deux pour chaque file de rails, sont montées sous un véhicule ferroviaire V. 



  Deux vérins de relevage 15 sont fixés de chaque côté sous le châssis du véhicule ferroviaire V et portent un cadre mobile 16 comportant deux roues 17 destinées à rouler sur les rails ainsi que des butées 18 coopérant avec le flanc interne du champignon 3 des rails. 



  Le cadre mobile 16 est relié au véhicule V également par un timon 19. De cette façon le cadre mobile 16 peut être tracté le long de la voie ou relevé, et maintenu en position haute à l'aide d'une tige 20 et d'une goupille 21 venant se loger dans un trou 22 de cette tige. 



  Le cadre mobile 16 présente des supports 23 sur lesquels sont montées les unités de finissage de façon pivotante sous l'action de vérins 24. Lorsque les unités de finissage sont pivotées en position haute elles peuvent être maintenues dans cette position de repos à l'aide de crochets 25 actionnés par des vérins 26, puis les quatre unités de finissage sont relevées pour la marche haut-le-pied à l'aide des vérins 15. 



  En position de travail illustrée aux fig. 12 et 13, le support 16 est en position basse, les roues 17 reposent sur les rails et les unités de finissage sont en position de travail reposant sur les rails à l'aide des patins de guidage 2. Dans cette position, la bande abrasive 5 est appliquée contre le rail 3 par les patins d'appui 12 sous l'action de la poussée des vérins 14. 



  Pour que les unités de finissage soient en position de travail sur les rails des dispositifs d'écartement sont prévus pour écarter deux dispositifs de finissage opposés de manière à appliquer les patins de guidage 2 contre le flanc intérieur des rails 3. 



  De même, des dispositifs d'inclinaison sont prévus pour incliner les unités de finissage d'un angle déterminé pour que celles-ci soient situées dans le plan de symétrie de chaque rail. Ces dispositifs d'écartement et d'inclinaison sont du même type que ceux utilisés pour le positionnement des unités de meulage et ne seront pas décrits en détail ici. 



  Dans la seconde forme d'exécution, illustrée aux fig. 14 et 15, chaque unité de finition comporte deux poulies 30 entraînées chacune par un moteur 31 monté sur une poutre 32. Une bande abrasive sans fin 33 entoure ces deux poulies 30, est soumise à l'action d'un galet tendeur 34 et passe sur un patin d'appui 12 comme dans la première forme d'exécution. La poutre 32 portant l'unité de finissage est reliée à un chariot 35 par des bielles 36 formant un parallélogramme déformable actionné par un vérin 37 pour le relevage de l'unité. 



  Le chariot 35 est muni de galets 38 roulant sur les rails, de butées de guidage 39 et d'un dispositif d'écartement comportant les guides 40 et les vérins 41 reliant les deux moitiés du chariot 35 opposées portant chacune deux unités de finissage. 



  Ce chariot 35 est relié au véhicule ferroviaire V d'une part par des vérins de relevage 42 et d'autre part par un limon 43. 



  Dans les deux formes d'exécution des deux paires de galets 4 ou poulies 30, de la bande abrasive 5, 33 sont relevés par rapport au plan de roulement pour ne pas entrer en contact avec le rail et faciliter le passage des décalés des rails. Le patin d'appui 12 est situé au milieu entre ces deux galets ou poulies 4, 30 ce qui amène une même efficacité dans les deux sens de marche du véhicule ferroviaire V le long de la voie ferrée. 



  Aucune pièce en rotation des unités de finissage n'est en contact ou en appui sur le rail. 



  Dans les deux formes d'exécution les unités de finissage sont montées pivotantes entre une position de travail et une position de repos sur leur support, support qui est lui en appui sur le rail par des galets en position de travail. Ce support est par ailleurs relié au véhicule ferroviaire à l'aide d'un timon et de vérins de relevage.

Claims (14)

1. Dispositif pour la finition du reprofilage en voie et en continu de la surface du champignon d'au moins un rail d'une voie ferrée comportant au moins une unité de finition par file de rails, caractérisé par le fait que chacune de ces unités de finition comporte une poutre sur la quelle sont montés de façon rotative au moins deux poulies ou galets, situés légèrement en dessus du rail, autour desquels est disposée une bande abrasive sans fin travaillant dans le sens longitudinal du rail; par le fait qu'entre deux de ces poulies ou galets se trouve un patin d'appui soumis à l'action d'un vérin prenant appui sur ladite poutre et agissant sur le patin avec une force déterminée pour appliquer la bande abrasive contre la surface de roulement du rail sans aucune vibration;

et par le fait qu'au moins une des poulies est entraînée en rotation par un moteur pour mettre la bande abrasive en mouvement.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque unité de finition comporte deux galets situés en position de travail légèrement en dessus de la surface de roulement entre lesquels se trouve le patin d'appui ainsi qu'une poulie entraînée en rotation par un moteur situé entre lesdits galets et en dessus de ceux-ci, ce moteur et cette poulie étant fixés sur ladite poutre.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de finition comporte encore deux rou leaux tendeurs soumis à l'action de vérins pour ajuster la tension de la bande abrasive.

4.

Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque unité de finition comporte au moins deux patins de guidage qui, en position de travail de l'unité, sont en contact avec la surface de roulement du rail et avec le flanc interne du champignon du rail.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que quatre unités de finissage sont montées basculantes sur un support central relié à un véhicule ferroviaire par deux vérins de relevage et un timon.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que chaque unité de finition est reliée au support central par un vérin de basculement; et par le fait qu'un crochet permet de maintenir chaque unité en position relevée par rapport au support central.

7.

Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque unité de finition comporte deux poulies entraînées chacune par un moteur, ces poulies étant situées en dessus de la surface de roulement du rail; par le fait que la bande abrasive est tendue autour de ces poulies par un galet tendeur soumis à l'action d'un vérin et par le fait que le patin d'appui est situé entre les deux poulies.

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la poutre de l'unité de finition est reliée par deux bielles constituant un parallélogramme déformable au bâti d'un chariot roulant sur la voie ferrée à l'aide de roues; et par le fait que ce chariot est relié à un véhicule ferroviaire par des vérins de relevage et par un timon.

9.

Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'un vérin relie l'une des bielles au chariot et permet de relever l'unité de finition par rapport à ce chariot.

10. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 9, caractérisé par le fait que le support ou le chariot porte quatre unité de finition et qu'il est muni d'un dispositif d'écartement positionnant les unités de finition au droit des rails.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque patin d'appui est muni d'un circuit de refroidissement.

12.

Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 11, caractérisé par le fait que chaque patin d'appui est constitué par une partie inférieure appliquant la bande abrasive sur le rail et d'une partie supérieure reliée au vérin de poussée, par le fait que ces deux parties sont fixées ensemble et serrent entre elles une lame flexible, dont les extrémités sont solidaires d'un cadre fixé à la poutre.

13.

Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le patin d'appui est constitué en trois parties s'étendant parallèlement les unes aux autres, ainsi qu'à l'axe du rail, par le fait que les parties supérieurs de ces trois parties longitudinales sont pivotées par l'intermédiaire de trois bielles sur l'extrémité du vérin de poussée de telle sorte que les parties longitudinales du patin s'orientent automatiquement sous la poussée du vérin en fonction de la courbure de la surface de roulement du rail en faisant fléchir la lame flexible transversalement par rapport à l'axe du rail.

14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le patin d'appui est en un matériau spécial résistant à la chaleur et au frottement.