FR3108343A1 - MACHINE DE BOURRAGE, convoi ferroviaire DE TRAVAUX ET PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT D’UN TEL convoi - Google Patents
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Abstract
Une machine de bourrage (14) pour un convoi de travaux (10) pour la pose, la réfection ou le remplacement d’une voie ferrée (12) comporte un premier bogie (20) et un deuxième bogie (22) situés longitudinalement à distance l’un de l’autre, un châssis de machine (24) et une navette de bourrage (18), la navette de bourrage (18) comportant châssis de navette (38) et une ou plusieurs unités bourrage (40) mobiles verticalement par rapport au châssis de navette (38), le châssis de navette (38) étant lié au châssis de machine (24) par des moyens de guidage longitudinal (56, 58) permettant un mouvement relatif entre le châssis de navette (38) et le châssis de machine (24) dans une direction longitudinale (100) de la machine de bourrage (14) en va et vient entre deux positions de fin de course. Le châssis de machine (24) est entièrement supporté par le châssis de navette (38) qui est porté par le premier bogie (20) et le deuxième bogie (22). (Fig. 3)
Description
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte notamment à des travaux de pose, d’entretien ou de réfection d’une voie ferrée. Elle se rapporte plus spécifiquement à des opérations dites de bourrage, qui consistent à faire pénétrer des outils de bourrage dans le ballast dans l’intervalle entre les traverses de la voie ferrée, pour compacter mécaniquement le ballast sous les traverses.
état de la technique antérieure
Les machines de bourrage sont habituellement intégrées à des trains de travaux, qui comportent plusieurs véhicules attelés les uns aux autres, pour procéder à des opérations successives nécessaires à la pose, la réfection ou le remplacement de la voie ferrée. Un tel convoi de travaux a vocation à avancer continûment à faible vitesse sur la voie ferrée, sans arrêt, et de préférence à une vitesse de travail constante, chaque machine de train devant assurer ces fonctions propres à cette vitesse de travail. L’opération de bourrage nécessite quant à elle que la partie de la machine de bourrage qui supporte les outils de bourrage reste stationnaire par rapport à la voie ferrée pendant le temps nécessaire à la pénétration des outils de bourrage dans le ballast entre deux traverses successives de la voie, à la génération d’un mouvement vibratoire des outils de bourrage dans le ballast, puis à la rétractation des outils de bourrage hors du ballast.
Pour concilier ces impératifs antagonistes, on connaît des architectures de machines de bourrages, illustrées par exemple par les documents FR2476708 et FR2556752, dans lesquelles la machine de bourrage comporte un châssis de machine porté par deux bogies disposés à ses extrémités, et une navette de bourrage comportant un châssis de navette suspendu au châssis de machine et guidé longitudinalement en translation par rapport au châssis de machine par des glissières entre deux positions de fin de course, le châssis de navette portant des outils de bourrage mobiles perpendiculairement au plan de la voie ferrée. Le châssis de machine est destiné à être attelé à d’autres véhicules d’un convoi de travaux et à avancer à vitesse de travail constante sur la voie ferrée. Lors d’un cycle de bourrage, la navette de bourrage se déplace par rapport au châssis de machine dans le sens opposé au sens d’avancement du train de machine à partir d’une position initiale, à une vitesse égale en module à la vitesse d’avancement, de façon à rester immobile par rapport à la voie pendant la phase de pénétration des outils dans le ballast, de génération du mouvement vibratoire des outils dans le ballast puis de rétractation des outils de bourrage hors du ballast. Puis, une fois que les outils de bourrage sont rétractés, le châssis de navette retourne vers sa position initiale pour entamer un nouveau cycle sous la traverse suivante de la voie. Avec une machine de ce type, les glissières de guidage longitudinal du châssis de navette par rapport au châssis de machine doivent permettre un mouvement longitudinal relatif entre les deux châssis tout en supportant les efforts de réaction à aux efforts de pénétration des outils de bourrage dans le ballast, dans une direction verticale perpendiculaire à la direction du mouvement longitudinal du châssis de navette. Les efforts appliqués aux glissières de guidage varient donc fortement durant les cycles de fonctionnement, susceptibles d’entraîner une usure rapide des glissières.
Suivant une variante illustrée dans le document FR2 550 808, le châssis de machine reste porté par deux bogies d’extrémité, mais ne porte plus intégralement le châssis de navette qui est porté par montés sur deux bogies porteurs additionnels roulant sur la voie ferrée, équipés le cas échéant de moyens de freinage et d’entraînement. La seule liaison subsistant entre les deux châssis est un vérin agissant longitudinalement pour permettre le mouvement alternatif du châssis de navette par rapport au châssis de machine. Avec une telle machine à quatre bogies, c’est le poids du châssis de navette qui équilibre seul l’effort de pénétration des outils de bourrage dans le ballast, sans mettre à profit la masse du châssis de machine. Le nombre élevé de bogies rend ce concept complexe et onéreux.
L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique et à proposer une architecture alternative de machine de bourrage, permettant une avancée continue, de préférence sans arrêt, de la machine de bourrage tout en assurant une avance pas-à-pas de la navette de bourrage qui porte les outils de bourrage.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, une machine de bourrage pour un convoi de travaux pour la pose, la réfection ou le remplacement d’une voie ferrée, la machine de bourrage comportant un premier bogie et un deuxième bogie situés longitudinalement à distance l’un de l’autre pour supporter la machine de bourrage, un châssis de machine et une navette de bourrage, la navette de bourrage comportant châssis de navette et une ou plusieurs unités bourrage mobiles verticalement par rapport au châssis de navette, le châssis de navette étant lié au châssis de machine par des moyens de guidage longitudinal permettant un mouvement relatif entre le châssis de navette et le châssis de machine dans une direction longitudinale de la machine de bourrage en va et vient entre deux positions de fin de course, caractérisée en ce que le châssis de machine est entièrement supporté par le châssis de navette qui est porté par le premier bogie et le deuxième bogie. On réalise ainsi une machine de bourrage ayant un nombre limité de bogies, et dont les moyens de guidage longitudinal sont soumis à des efforts verticaux qui ne varient pas au cours des cycles de fonctionnement de la machine, puisque ces efforts sont uniquement ceux résultant du poids du châssis de machine et des éléments que ce châssis porte.
Suivant un mode de réalisation, les moyens de guidage longitudinal comportent une première interface de roulement longitudinal plus proche du premier bogie que du deuxième bogie, et une deuxième interface de roulement longitudinal plus proche du deuxième bogie que du premier. De préférence, la première interface de roulement et la deuxième interface de roulement comportent chacune au moins une piste longitudinale de roulement et au moins un galet associé, apte à rouler sur la piste de roulement pour permettre le mouvement relatif en va-et-vient entre le châssis de navette et le châssis de machine, la piste longitudinale de roulement étant solidaire d’un des deux sous-ensembles constitués par le châssis de machine et le châssis de navette, le galet associé étant soit solidaire en translation de l’autre des sous-ensembles constitués par le châssis de machine et le châssis de navette, soit guidé de façon à rouler simultanément sur la piste longitudinale de roulement et une piste longitudinale de roulement opposée solidaire de l’autre des sous-ensembles constitués par le châssis de machine et le châssis de navette.
De préférence, la piste longitudinale de roulement de chacune des première et deuxième interfaces de roulement est solidaire du châssis de machine et le galet associé est monté de manière à tourner autour d’un axe de rotation horizontal fixe par rapport au châssis de navette, et situé longitudinalement entre au moins un train de roues du premier bogie et un train de roue du deuxième bogie. Pour un bon équilibre des efforts, le châssis de machine a un centre de gravité situé de préférence entre la première interface de roulement et la deuxième interface de roulement.
De façon plus générale, les masses sont réparties de préférence de manière telle que dans une position relative médiane du châssis de machine et du châssis de navette, à mi-distance des deux positions de fin de course, à l’arrêt sur une voie ferrée horizontale, chacun des premier et deuxième bogies supporte au moins 40% et au plus 60% de la masse totale de la machine de bourrage.
En dehors des phases de travail proprement dit, il peut être nécessaire à la machine de circuler sur une voie ferrée à une vitesse de circulation substantiellement supérieure à la vitesse de travail. À cet effet, on peut prévoir un dispositif de verrouillage longitudinal apte à solidariser le châssis de machine au châssis de navette dans une position dite de déplacement, le dispositif de verrouillage comportant au moins un verrou apte à supporter un cas de charge critique dépassant 500 kN, de préférence 900 kN, et de manière encore préférentielle 1500 kN, en direction longitudinale. Le cas de charge critique correspondra par exemple à un arrêt brutal du châssis de machine rencontrant un obstacle.
Suivant un mode de réalisation, la machine de bourrage comporte au moins actionneur d’assistance, comportant de préférence un ou plusieurs vérins hydrauliques, liant le châssis de machine au châssis de navette, apte à effectuer une ou plusieurs des opérations suivantes :
- bloquer le châssis de navette par rapport au châssis de machine dans toute position intermédiaire entre les deux positions de fin de course ;
- entraîner le châssis de navette par rapport au châssis de machine dans une direction longitudinale de la machine de bourrage en va-et-vient entre les deux positions de fin de course.
La fonction de blocage par l’actionneur d’assistance sera mise en œuvre notamment à très basse vitesse lorsque, au cours d’une séquence de travail, la machine de bourrage doit passer un équipement de voie, par exemple un aiguillage.
Suivant un mode de réalisation, les positions de fin de course sont distantes l’une de l’autre d’au moins 1 mètre, de préférence d’au moins 1,5 mètre.
Suivant un mode de réalisation, le premier bogie est guidé en rotation par rapport au châssis de navette de façon à pivoter au moins autour d’un premier axe de pivotement vertical, le deuxième bogie est guidé en rotation par rapport au châssis de navette de façon à pivoter au moins autour d’un deuxième axe de pivotement vertical, le deuxième axe de pivotement vertical étant de préférence situé à une distance (D) du premier axe de pivotement vertical supérieure à 10 mètres, de préférence supérieure à 12 mètres.
On a intérêt ce que les bogies de la machine de bourrage assurent une suspension de la machine de bourrage dans les phases de déplacement de la machine de bourrage à une vitesse supérieure à la vitesse de travail. Par contre, dans les phases de travail, on a intérêt à supprimer la suspension de façon à obtenir une grande précision de positionnement des outils de bourrage entre les traverses. À cet effet, et suivant un mode de réalisation préférentiel, on prévoit que le premier bogie et le deuxième bogie comportent chacun un châssis de bogie, au moins deux trains de roues, une suspension primaire entre les deux trains de roues et le châssis de bogie. De préférence, la suspension primaire de chacun des premier et deuxième bogies comporte un mécanisme de blocage apte à bloquer verticalement chacun des trains de roues par rapport au châssis de bogie au moins dans un sens d’appui du châssis de bogie sur chacun des trains de roues. De préférence, au moins un bogie de référence parmi les premier et deuxième bogies comporte un mécanisme de verrouillage en rotation apte à solidariser le châssis de bogie du bogie de référence par rapport au châssis de navette.
Suivant divers modes de réalisation :
- le châssis de machine comporte un attelage de liaison à un véhicule adjacent du convoi de travaux ;
- au moins une extrémité longitudinale du châssis de machine est équipée d’un ou plusieurs tampons de chocs ;
- la navette de bourrage est entièrement située entre deux extrémités longitudinales opposées du châssis de machine, au moins dans une position relative médiane du châssis de machine et de la navette de bourrage à mi-chemin entre les deux positions de fin de course, et de préférence dans les deux positions de fin de course ;
- le châssis de machine comporte une cabine de conduite ou un poste de commande.
Suivant un mode de réalisation préféré, au moins un bogie parmi le premier bogie et le deuxième bogie est un bogie motorisé comportant au moins un train de roues motorisé. De préférence, chaque bogie motorisé comporte deux trains de roues motorisés, chacun entraîné par un moteur de traction, de préférence un moteur hydraulique. De préférence les deux bogies sont des bogies motorisés. Les bogies motorisés peuvent être utilisés notamment dans les phases de travail, le cas échéant en complément de l’actionneur décrit plus haut, pour effectuer le travail mécanique nécessaire au déplacement relatif entre le châssis de navette et le châssis de machine. Ils peuvent également être utilisés également dans les phases de déplacement de la machine de bourrage à une vitesse supérieure à la vitesse de travail, de préférence après avoir verrouillé en position le châssis de machine par rapport au châssis de navette. De préférence, au moins un bogie parmi le premier bogie et le deuxième bogie est équipé d’un frein un bogie motorisé comportant au moins un train de roues motorisé entraîné par au moins un moteur.
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un convoi ferroviaire de travaux comportant une machine de bourrage telle que décrite précédemment et au moins un véhicule additionnel comportant un châssis additionnel attelé au châssis de machine de la machine de bourrage et au moins un bogie additionnel de support du châssis additionnel.
Suivant un autre aspect de l'invention, celle-ci a trait à un procédé de fonctionnement d’un convoi de travaux tel que précédemment défini sur une voie ferrée, procédé suivant lequel, dans un mode de travail, le châssis de machine est tracté ou poussé par le châssis additionnel du véhicule additionnel sur la voie ferrée dans une direction de travail, de préférence sans arrêt, de préférence à vitesse constante, le châssis de navette se déplaçant longitudinalement en va et vient par rapport au châssis de machine, de manière à avoir par rapport à la voie ferrée des phases d’arrêt durant lesquelles les unités de bourrage pénètrent dans le ballast de la voie ferrée, et des phases de mouvement dans la direction de travail. De préférence, on fait en sorte que dans le mode de travail, la navette de bourrage est entraînée par un ou plusieurs bogies motorisés parmi le premier et le deuxième bogie, et/ou par un ou plusieurs actionneurs d’assistance liant le châssis de machine au châssis de navette. De préférence, le procédé comporte également un mode de déplacement, dans lequel le châssis de machine est verrouillé longitudinalement en position par rapport au châssis de navette.
brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui va suivre, en référence à la figure annexée et détaillée ci-après.
la figure 1 est une vue de côté d’une partie d’un convoi comportant une machine de travaux et au moins un véhicule additionnel, selon un mode de réalisation de l’invention, la machine de travaux comportant un châssis de machine et une navette de travail dans une première position de fin de course.
la figure 2 est une vue de côté du convoi de la figure 1, la navette de travail étant dans une deuxième position de fin de course.
la figure 3 est une vue éclatée de la machine de travaux du convoi de la figure 1.
la figure 4 est une vue schématique d’un premier bogie supportant le châssis de navette de la machine de travaux de la figure 3.
la figure 5 est une vue schématique d’un deuxième bogie supportant le châssis de navette de la machine de travaux de la figure 3.
la figure 6 est une vue schématique du dessus des deux bogies des figures 4 et 5.
la figure 7 est une vue en coupe transversale dans un plan de coupe VII-VII de la figure 1, permettant de visualiser une première interface de roulement ainsi qu’un premier dispositif de verrouillage entre le châssis de machine et le châssis de navette.
la figure 8 est une vue isométrique de la coupe de la figure 7.
la figure 9 est une vue en coupe transversale dans un plan de coupe IX-IX de la figure 1, permettant de visualiser une première interface de roulement ainsi qu’un premier dispositif de verrouillage entre le châssis de machine et le châssis de navette.
la figure 10 est une vue isométrique de la coupe de la figure 7.
la figure 11 est une vue de détail d’une interface alternative de roulement entre un châssis de machine et un châssis de navette de la machine de bourrage de la figure 3.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE de modes de réalisation
Sur les figures1et2est illustré un convoi ferroviaire de travaux10pour l’entretien ou la réfection d’une voie ferrée12, ce convoi comportant plusieurs véhicules ferroviaires attelés les uns aux autres, à savoir ici une machine de travaux14qui est ici une machine de bourrage, et au moins un véhicule additionnel16, par exemple une machine de compactage située derrière la machine de travaux14dans un sens dit de travail100sur la voie ferrée12.
La machine de travaux14, illustrée en éclaté sur la figure3, comporte une navette de travail18, ici plus spécifiquement une navette de bourrage, portée par un premier bogie20et un deuxième bogie22situés longitudinalement à distance l’un de l’autre, ainsi qu’un châssis de machine24porté par la navette de travail18.
Le châssis de machine24présente un évidement longitudinal25pour loger la navette de travail18, cet évidement longitudinal25étant enjambé par un pont longitudinal125de faible section constituant une partie médiane du châssis de machine24et reliant deux portions d’extrémité longitudinale126,128opposées de section transversale plus importante. Les portions d’extrémité avant126et arrière128du châssis de machine24peuvent être équipées d’équipement d’interfaçage avec d’autres véhicules ferroviaires ou avec des équipements de voie, par exemple des tampons de choc26à l’extrémité avant126et un attelage28de liaison au véhicule additionnel16à l’extrémité arrière128. Comme illustré sur la figure, le véhicule additionnel16comporte un châssis additionnel30, attelé au châssis de machine24de la machine de travaux14et supporté de façon indépendante de la machine de travaux12par au moins un bogie additionnel32. Le châssis de machine24a vocation à supporter divers équipements, tels qu’une cabine de conduite34et un poste de commande36, ainsi le cas échéant qu’un groupe hydraulique37pouvant comporter par exemple une pompe hydraulique pour l’alimentation de divers moteurs hydrauliques situés notamment sur la navette de travail18.
La navette de travail18comporte un châssis de navette38porté par le premier bogie20et le deuxième bogie22, ainsi qu’une ou plusieurs unités de travaux40, ici des unités de bourrage, suspendues au châssis de navette38et mobiles par rapport au châssis de navette38dans une direction perpendiculaire au plan défini par les rails de la voie ferrée12(c’est à dire une direction verticale lorsque la machine de travaux14circule sur une voie ferrée12horizontale). Le premier bogie20est guidé en rotation par rapport au châssis de navette38de façon à pivoter autour d’un premier axe de pivotement vertical120, le deuxième bogie22est guidé en rotation par rapport au châssis de navette de façon à pivoter autour d’un deuxième axe de pivotement vertical122, le deuxième axe de pivotement122étant de préférence situé à une distanceDdu premier axe de pivotement vertical120supérieure à 10 mètres, de préférence supérieure à 12 mètres.
Le premier bogie20illustré en détail sur la figure4et le deuxième bogie22illustré sur la figure5comportent chacun un châssis de bogie42, deux trains de roues motorisés44et une suspension primaire46entre les deux trains de roues44et le châssis de bogie42. Les trains de roues44sont pourvus de freins de service48. Les suspensions primaires46du premier bogie20et du deuxième bogie22comportent de préférence un mécanisme de blocage50apte à bloquer verticalement chacun des trains de roues44par rapport au châssis de bogie42dans au moins le sens descendant d’appui du châssis de bogie42sur chacun des trains de roues44. Ce mécanisme de blocage50peut être constitué par des vérins hydrauliques dont le piston est solidaire par exemple de la boîte d'essieu et le cylindre est solidaire du châssis de bogie42. Les deux châssis de bogie42sont liés au châssis de navette38par une crapaudine142.
Par ailleurs, au moins un des deux bogies20,22, par exemple le premier bogie20, destiné à être positionné à l’avant de la machine lorsque celle-ci avance dans le sens de travail100sur la voie ferrée12, peut être équipé d’un dispositif de blocage vertical52, pour empêcher un mouvement vertical relatif entre le bogie20et châssis de navette38. Ce dispositif50peut comprendre deux vérins latéraux d’appui escamotables54qui peuvent être pilotés hydrauliquement pour passer d’une position de retrait à une position opérationnelle dans laquelle ils constituent deux appuis latéraux entre le châssis de navette38et le châssis de bogie42solidarisant ainsi verticalement le châssis de bogie42au châssis de navette38, comme illustré sur la figure6, alors que la partie arrière du châssis de navette38repose sur des lisoirs55qui équipent le châssis de bogie42du deuxième bogie22. Le châssis de navette38peut ainsi garder son horizontalité sur une voie horizontale ou garder un angle prédéterminé maîtrisé sur une voie en dévers.
Le châssis de navette38est lié au châssis de machine24par des moyens de guidage longitudinal permettant un mouvement relatif entre la navette de travail18et le châssis de machine24dans une direction longitudinale de la machine de travaux14en va-et-vient entre deux positions de fin de course, tout en empêchant les mouvements verticaux et latéraux. Ces moyens de guidage longitudinal comportent une première interface de roulement longitudinal56plus proche du premier bogie20que du deuxième bogie22, et une deuxième interface de roulement longitudinal58plus proche du deuxième bogie22que du premier20, comme illustré sur les figures3et7à10.
La première interface de roulement56, illustrée en détail sur les figures7et8, et la deuxième interface de roulement58, illustrée en détail sur les figures9et10, comportent chacune au moins une piste longitudinale de roulement60, et en l’occurrence chacune deux pistes longitudinales horizontales de roulement parallèles60, deux pistes longitudinales verticales de roulement parallèles61et au moins un galet62,63associé à chaque piste longitudinale de roulement60,61, le galet62,63étant apte à rouler sur la piste de roulement associée60,61pour permettre le mouvement relatif en va-et-vient entre le châssis de navette38et le châssis de machine24, la piste longitudinale de roulement60,61étant solidaire d’un des deux sous-ensembles constitués par le châssis de machine24et le châssis de navette38, en l’occurrence le châssis de machine24, alors que le galet associé62,63est solidaire en translation de l’autre des sous-ensembles, à savoir le châssis de navette38.
En variante, illustrée sur la figure11, on peut prévoir un ou plusieurs galets62,63qui roulent simultanément sur une piste longitudinale de roulement60,61solidaire du châssis de machine24et une piste longitudinale de roulement160opposée solidaire du châssis de navette38.
Le poids du corps de machine, constitué par le châssis de machine24et les éléments de machine qu’il porte, est intégralement transmis au châssis de navette38par les deux interfaces de roulement56,58, qui sont situées de part et d’autre du centre de gravité du corps de machine, de telle manière qu’à l’arrêt sur une voie ferrée horizontale, un ratio de répartition de charge entre la première interface de roulement56et la deuxième interface de roulement58soit compris entre 60% et 140% pour toute position relative du châssis de machine24et de la navette de travail18entre les deux positions de fin de course. Par ailleurs, la répartition des charges sur la navette de travail18et le châssis de machine24est telle que dans une position relative médiane du châssis de machine24et de la navette de travail18, à mi-distance des deux positions de fin de course, à l’arrêt sur une voie ferrée horizontale, chacun des bogies20,22supporte au moins 40% et au plus 60% de la masse totale de la machine de travaux14.
La machine de travaux14est équipée d’un dispositif de verrouillage longitudinal apte à solidariser le châssis de machine au châssis de navette dans une position dite de déplacement. Ce dispositif de verrouillage comporte au moins deux verrous66,68, situés chacun à proximité d’une extrémité longitudinale du châssis de navette38et de l’une des interfaces de roulement56,58, comme illustré en particulier sur les figures7et8. Le verrou66comporte un pêne70monté sur l’un des deux sous-ensembles constitués par le châssis de machine24et le châssis de navette38, ici le châssis de navette38, et une gâche72montée sur l’autre des deux sous-ensembles, dans l’exemple le châssis de machine24. Le pêne70est mobile par rapport au sous-ensemble sur lequel il est monté entre une position de retrait et une position de verrouillage, et lié à un actionneur74constitué ici par un vérin hydraulique. De façon similaire, on retrouve pour le verrou68illustré sur les figures9et10un pêne70monté sur l’un des deux sous-ensembles constitués par le châssis de machine24et le châssis de navette38, ici le châssis de machine24, et une gâche72montée sur l’autre des deux sous-ensembles, dans l’exemple le châssis de navette38. Le pêne70est mobile par rapport au sous-ensemble sur lequel il est monté entre une position de retrait et une position de verrouillage, et lié à un actionneur74constitué ici par deux vérins hydrauliques parallèles.
Lorsque le châssis de machine24est positionné par rapport au châssis de navette38dans la position de déplacement, les pênes70des verrous66,68, en passant de leur position de retrait à leur position de verrouillage, pénètrent dans les gâches72et réalisent la solidarisation souhaitée respectivement entre la portion d’extrémité longitudinale avant124du châssis de machine24et le châssis de navette38et entre la portion d’extrémité longitudinale arrière126du châssis de machine24et le châssis de navette38. Le châssis de navette38et le châssis de machine24forment alors un tout structurel, de sorte qu’une partie des efforts exercés sur les tampons de chocs26ou plus généralement l’interface à l’extrémité126du châssis de machine24est transmis à l’attelage28, ou plus générale à l’interface à l’extrémité128du châssis de machine, en passant par les verrous66,68et le châssis de navette38, soulageant d’autant le pont125du châssis de machine24.
La machine de travaux14est de préférence équipée d’au moins actionneur d’assistance82liant le châssis de machine24au châssis de navette38et ayant une course correspondant à la course relative entre le châssis de navette38et le châssis de machine24entre les deux positions de fin de course. Cet actionneur d’assistance82peut être constitué par un vérin hydraulique, de préférence un vérin à deux chambres. Un tel vérin permet, en isolant chacune des chambres, de bloquer le châssis de machine24par rapport au châssis de navette38dans toute position intermédiaire entre les deux positions de fin de course. Il permet également d’entraîner le châssis de machine24par rapport au châssis de navette38en va-et-vient entre les deux positions de fin de course. En variante, on peut prévoir un actionneur constitué de deux vérins hydrauliques disposés en opposition, chacun des vérins prenant en charge le blocage dans une direction et le déplacement dans la direction opposée.
Les unités de travail40portées par le châssis de navette comportent des pioches84montées sur un bâti commun86guidé de manière à se déplacer verticalement par rapport au châssis de navette entre une position de retrait, verticalement à distance de la voie ferrée, et une position de travail, plongeant dans le ballast entre deux traverses adjacentes88de la voie ferrée12. Ces pioches84sont motorisées de façon à pouvoir vibrer autour d’une position moyenne lorsqu’elles sont plongées dans le ballast, afin de réaliser l’opération de travaux. Mais il n’est pas prévu que le bâti86des unités de travail40soit mobile longitudinalement par rapport au châssis de navette38.
Le cas échéant, la machine de travaux14et le véhicule additionnel16peuvent être prévus pour fonctionner en tandem, par exemple si l’on prévoit que le véhicule additionnel16porte un groupe de motorisation pour alimenter en puissance hydraulique des moteurs hydrauliques de propulsion montés sur les bogies20,22, ou les unités de travail40.
La machine de travaux14fonctionne de la manière suivante.
Dans un mode de fonctionnement que l’on peut qualifier de mode de travail, le convoi10avance à une vitesse de travail constante dans une direction de travail prédéterminée100, par exemple vers la gauche sur la figure1. Cette vitesse constante est notamment celle du véhicule additionnel attelé à la machine de travaux, et est donc également celle du châssis de machine24. Elle est en pratique faible, à titre indicatif inférieure à 5 km/heure.
Dans le mode de travail, le châssis de machine24est poussé par le châssis du véhicule additionnel16situé directement derrière la machine de travaux14, ou tracté par un véhicule additionnel situé directement devant la machine de travaux14, et avance donc à la vitesse de travail dans la direction de travail100. Les unités de travail40doivent quant à elles alterner des phases stationnaires par rapport à la voie, pour permettre une pénétration des pioches84dans le ballast et l’opération de bourrage, et des phases d’avancée rapide. Durant les phases stationnaires, les bogies20,22sont stationnaires et le châssis de navette38, à l’arrêt par rapport à la voie ferrée12, recule progressivement par rapport au châssis de machine24, vers la position de fin de course arrière. Durant les phases d’avancée rapide, les unités de travail40sont à distance de la voie et le châssis de navette38accélère rapidement depuis sa position arrêtée dans la direction de travail100, pour atteindre une vitesse supérieure à la vitesse de travail et progresser vers l’avant par rapport au châssis de machine et par rapport à la voie, avant de décélérer rapidement jusqu’à l’arrêt, de manière à positionner les unités de travail40au-dessus de la portion de la voie ferrée12directement adjacente à la portion déjà traitée. L’entraînement du châssis de navette38peut être effectué par les moteurs hydrauliques d’entraînement des trains de roues motorisés44des bogies20,22, le cas échéant assistés par le vérin hydraulique82. Les décélérations peuvent également être obtenues par les moteurs hydrauliques pilotés pour fonctionner en pompe s’il s’agit de machines hydrauliques réversibles ou par les freins de services48, ou par le vérin hydraulique d’assistance82, ou par une combinaison de ces différents moyens.
La course que doit parcourir le châssis de navette38par rapport au châssis de machine24à chaque phase d’avancée rapide dans la direction de travail est sensiblement égale à la course parcourue par le châssis de machine24par rapport à la voie ferrée12dans la direction de travail100pendant la phase stationnaire, et donc au produit de la vitesse de travail par le temps d’arrêt du châssis de navette38par rapport à la voie ferrée12dans la phase stationnaire. Ces courses doivent naturellement rester dans l’intervalle délimité par les positions de fin de course. En pratique, les positions de fin de course sont distantes l’une de l’autre d’au moins 1 mètre, de préférence d’au moins 1,5 mètre.
En mode de travail, on peut avantageusement mettre en œuvre le mécanisme de blocage50des suspensions primaires des deux bogies20,22, pour rigidifier les bogies20,22. On peut également mettre en œuvre le dispositif de blocage vertical52d’un des bogies20par rapport au châssis de navette38, , pour un contrôle plus précis de la position du châssis de navette38par rapport à la voie ferrée12, dans toutes les directions de l’espace. Idéalement le dispositif de blocage est actionné de façon intermittente, uniquement lorsque les bogies20,22sont à l’arrêt, et relâché lorsque la navette avance vers sa prochaine position de travail.
Il va sans dire que dans le mode de fonctionnement de travail, le dispositif de verrouillage longitudinal66,68n’est pas enclenché. S’il s’avère nécessaire, sur un chantier, d’interrompre le mode de travail sur quelques mètres, par exemple pour le passage d’un appareil de voie tel qu’un aiguillage, on peut utiliser le vérin hydraulique d’assistance82comme dispositif de verrouillage longitudinal d’appoint.
Lorsqu’ils ne sont pas en mode de travail, la machine de travaux14et le convoi10ont vocation à circuler sur la voie ferrée12à une vitesse significativement supérieure à la vitesse de travail, par exemple à plus de 10 km/heure, afin par exemple de rejoindre ou quitter un chantier de travaux. Pour permettre un tel déplacement, on libère le mécanisme de blocage50des suspensions primaires46ainsi que le dispositif de verrouillage en rotation54de l’un des bogies et l’on solidarise le châssis de machine24au châssis de navette38dans la position de déplacement à l’aide du dispositif de verrouillage longitudinal66,68.
En pratique, on positionne le châssis de machine24par rapport au châssis de navette38précisément dans la position de déplacement à l’aide du vérin hydraulique d’assistance82, ou des bogies motorisés20,22, puis on engage l’un des dispositifs de verrouillage66,68. Un très léger jeu constructif est préservé entre le pêne et la gâche, pour permettre, le cas échéant après une très léger ajustement en position à l’aide du vérin hydraulique d’assistance82, ou des bogies motorisés20,22, d’engager l’autre dispositif de verrouillage.
Les verrous66,68du dispositif de verrouillage longitudinal sont dimensionnés pour résister à des efforts importants correspondant à un arrêt brutal du châssis de machine24lorsque les tampons26entrent en collision avec un obstacle alors que le convoi10se déplace à une vitesse de déplacement supérieure à la vitesse de travail. En pratique, chacun de ces verrous66,68est apte à supporter un cas de charge critique dépassant 500 kN (en l’occurrence dépassant 900 kN, et de préférence dépassant 1500 kN) en direction longitudinale. Ainsi, les verrous66,68du dispositif de verrouillage longitudinal permettent de faire transiter au moins une partie des efforts de tamponnage longitudinalement depuis les tampons26jusqu’à l’attelage28en transitant par les verrous66,68et le châssis de navette38. On peut ainsi accepter un dimensionnement relativement léger du châssis de machine24dans sa partie la plus fine125, car le châssis de machine24n’a pas à transférer la totalité des efforts de tamponnage.
Naturellement, les exemples représentés sur les figures et discutés ci-dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif et non limitatif. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux les différents modes de réalisation illustrés pour en proposer d'autres.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.
Claims (16)
- Machine de bourrage (14) comportant un premier bogie (20) et un deuxième bogie (22) situés longitudinalement à distance l’un de l’autre pour supporter la machine de bourrage (14), un châssis de machine (24) et une navette de bourrage (18), la navette de bourrage (18) comportant un châssis de navette (38) et une ou plusieurs unités bourrage (40) mobiles verticalement par rapport au châssis de navette (38), le châssis de navette (38) étant lié au châssis de machine (24) par des moyens de guidage longitudinal (56, 58) permettant un mouvement relatif entre le châssis de navette (38) et le châssis de machine (24) dans une direction longitudinale (100) de la machine de bourrage (14) en va et vient entre deux positions de fin de course, caractérisée en ce que le châssis de machine (24) est entièrement supporté par le châssis de navette (38) qui est porté par le premier bogie (20) et le deuxième bogie (22).
- Machine de bourrage (14) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de guidage longitudinal (56, 58) comportent une première interface de roulement longitudinal (56) plus proche du premier bogie (20) que du deuxième bogie (22), et une deuxième interface de roulement longitudinal (58) plus proche du deuxième bogie (22) que du premier (20).
- Machine de bourrage (14) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première interface de roulement (56) et la deuxième interface de roulement (58) comportent chacune au moins une piste longitudinale de roulement (60, 61) et au moins un galet associé (62, 63), apte à rouler sur la piste de roulement (60, 61) pour permettre le mouvement relatif en va-et-vient entre le châssis de navette (38) et le châssis de machine (24), la piste longitudinale de roulement (60, 61) étant solidaire d’un des deux sous-ensembles constitués par le châssis de machine (24) et le châssis de navette (38), le galet associé (62, 63) étant soit solidaire en translation de l’autre des sous-ensembles constitués par le châssis de machine (24) et le châssis de navette (38), soit guidé de façon à rouler simultanément sur la piste longitudinale de roulement (60) et une piste longitudinale de roulement opposée (160) solidaire de l’autre des sous-ensembles constitués par le châssis de machine (24) et le châssis de navette (38).
- Machine de bourrage (14) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la piste longitudinale de roulement (60) de chacune des première et deuxième interfaces de roulement (56, 58) est solidaire du châssis de machine (24) et le galet (62) associé est monté de manière à tourner autour d’un axe de rotation horizontal fixe par rapport au châssis de navette (38), et situé longitudinalement entre au moins un train de roues (44) du premier bogie (20) et un train de roue (44) du deuxième bogie (22).
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le châssis de machine (24) a un centre de gravité situé entre la première interface de roulement (56) et la deuxième interface de roulement (58).
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans une position relative médiane du châssis de machine (24) et du châssis de navette (38), à mi-distance des deux positions de fin de course, à l’arrêt sur une voie ferrée horizontale, chacun des premier et deuxième bogies supporte au moins 40% et au plus 60% de la masse totale de la machine de bourrage.
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un dispositif de verrouillage longitudinal (66, 68) apte à solidariser le châssis de machine (24) au châssis de navette (38) dans une position dite de déplacement, le dispositif de verrouillage (66, 68) comportant au moins un verrou apte à supporter un cas de charge critique dépassant 500 kN, de préférence 1000 kN, de préférence 1500 kN en direction longitudinale.
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un actionneur d’assistance (82), comportant de préférence un ou plusieurs vérins hydrauliques (82), liant le châssis de machine (24) au châssis de navette (38), apte à effectuer une ou plusieurs des opérations suivantes :
- bloquer le châssis de navette (38) par rapport au châssis de machine (24) dans toute position intermédiaire entre les deux positions de fin de course ;
- entraîner le châssis de navette (38) par rapport au châssis de machine (24) dans une direction longitudinale (100) de la machine de bourrage (14) en va-et-vient entre les deux positions de fin de course.
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes sont réalisées :
- les positions de fin de course sont distantes l’une de l’autre d’au moins 1 mètre, de préférence d’au moins 1,5 mètre;
- le premier bogie (20) est guidé en rotation par rapport au châssis de navette (38) de façon à pivoter au moins autour d’un premier axe de pivotement vertical (120), le deuxième bogie (22) est guidé en rotation par rapport au châssis de navette (38) de façon à pivoter au moins autour d’un deuxième axe de pivotement vertical (122), le deuxième axe de pivotement vertical (122) étant de préférence situé à une distance (D) du premier axe de pivotement vertical (120) supérieure à 10 mètres, de préférence supérieure à 12 mètres.
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier bogie (20) et le deuxième bogie (22) comportent chacun un châssis de bogie (42), au moins deux trains de roues (44), une suspension primaire (46) entre les deux trains de roues (44) et le châssis de bogie (42), une ou plusieurs des caractéristiques suivantes étant de préférence réalisées :
- la suspension primaire (46) de chacun des premier et deuxième bogies (20, 22) comporte un mécanisme de blocage (50) apte à bloquer verticalement chacun des trains de roues (44) par rapport au châssis de bogie (42) au moins dans un sens d’appui du châssis de bogie (42) sur chacun des trains de roues (44) ;
- au moins un bogie de référence (20) parmi les premier et deuxième bogies (20, 22) comporte un mécanisme de blocage vertical (52) apte à solidariser le châssis de bogie (42) du bogie de référence (20) par rapport au châssis de navette (38) en direction verticale.
- Machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes sont réalisées :
- le châssis de machine (24) comporte un attelage (28) de liaison à un véhicule adjacent (16) du convoi de travaux (10) ;
- au moins une extrémité longitudinale du châssis de machine (24) est équipée d’un ou plusieurs tampons de chocs (26) ;
- la navette de bourrage (18) est entièrement située entre deux extrémités longitudinales opposées du châssis de machine (24), au moins dans une position relative médiane du châssis de machine (24) et de la navette de bourrage (38) à mi-chemin entre les deux positions de fin de course, et de préférence dans les deux positions de fin de course ;
- le châssis de machine (24) comporte une cabine de conduite (34) ou un poste de commande (36).
- Machine de bourrage (34) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins un bogie (20, 22) parmi le premier bogie (20) et le deuxième bogie (22) est un bogie motorisé comportant au moins un train de roues motorisé (44).
- Convoi ferroviaire de travaux (10) comportant une machine de bourrage (14) selon l’une quelconque des revendications précédentes et au moins un véhicule additionnel (16) comportant un châssis additionnel (30) attelé au châssis de machine (24) de la machine de bourrage (14) et au moins un bogie additionnel (32) de support du châssis additionnel (30).
- Procédé de fonctionnement d’un convoi de travaux (10) selon la revendication 13 sur une voie ferrée (12), caractérisé en ce que dans un mode de travail, le châssis de machine (24) est tracté ou poussé par le châssis additionnel (30) du véhicule additionnel (16) sur la voie ferrée (12) dans une direction de travail (100), de préférence sans arrêt, de préférence à vitesse constante, le châssis de navette (38) se déplaçant longitudinalement en va et vient par rapport au châssis de machine (24), de manière à avoir par rapport à la voie ferrée (12) des phases d’arrêt durant lesquelles les unités de bourrage (40) pénètrent dans le ballast de la voie ferrée (12), et des phases de mouvement dans la direction de travail (100).
- Procédé de fonctionnement selon la revendication 14, caractérisé en ce que dans le mode de travail, la navette de bourrage (38) est entraînée par un ou plusieurs bogies motorisés parmi le premier et le deuxième bogie (20, 22), et/ou par un ou plusieurs actionneurs d’assistance (82) liant le châssis de machine (24) au châssis de navette (38).
- Procédé de fonctionnement selon l’une quelconque des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que dans un mode de déplacement, le châssis de machine (24) est verrouillé longitudinalement en position par rapport au châssis de navette (38).
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