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DISPOSITIF POUR LA FINITION DU REPROFILAGE EN VOIE ET EN
CONTINU DE LA SURFACE DU CHAMPIGNON D'AU MOINS UN RAIL
D'UNE VOIE FERREE
La présente invention se rapporte aux dispositifs per-
mettant 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 mon-
tées 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 des 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 re-
latifs 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
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des moyens et organes précités qu'elles comportent et éga-
lement 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 préci-
sion de reprofilage n'est pas suffisante notamment pour
les voies des trains à grande vitesse.
Les figures 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 cham-
pignon du rail reprofilé (figures 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 pro-
voquées sur la surface de roulement du rail peuvent pré-
senter 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 obligatoi-
rement lors de l'utilisation de n'importe quel dispositif
de reprofilage utilisant un outil rotatif en contact avec
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le rail, meule ou fraise. Ces déformations du rail se
voient très bien en plan aux figures 2 et 5 et en coupe
longitudinale du rail aux figures 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 alterna-
tif dans le sens de l'axe longitudinal du rail est complè-
tement abandonné car la capacité d'abrasion et donc d'en-
lèvement de métal de ces sabots est totalement insuffi-
sante 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 com-
portant une bande abrasive continue, enroulée autour de
galets, dont trois sont au contact du rail. Ces deux dis-
positifs 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.
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Le brevet EP O 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 in-
férieurs 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 in-
convénient sérieux car un tel dispositif ne peut pas être
tracté le long de la voie sans devoir être relevé fréquem-
ment 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
créaction 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 dé-
placent 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 opéra-
tion 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
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et entraînée en mouvement dans un plan sensiblement paral-
lèle 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 carac-
téristiques 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 figures 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 figures 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 figure 7 est une vue de côté du dispositif de fini-
tion selon l'invention.
La figure 8 est une vue de A de la figure 7.
La figure 9 est une vue de dessus du dispositif illus-
tré à la figure 7.
La figure 10 est un détail à plus grande échelle du
patin d'appui de la bande abrasive illustrée à la figure
7.
La figure 11 illustre un patin articulé appuyant la
bande abrasive.
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Les figures 12 et 13 illustrent le montage de quatre
dispositifs tels qu'illustrés à la figure 7 sous un véhi-
cule ferroviaire.
Les figures 14 et 15 sont des vues similaires aux
figures 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 figures 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 laté-
rale 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 cen-
trale 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.
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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 par-
ties 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 figure 10, le patin d'appui 12
présente une partie inférieure 12a sous la surface de la-
quelle 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 dispo-
sitif 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-
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sière de métal enlevée du rail.
Le patin d'appui 12 comporte un circuit de refroidis-
sement 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 détériora-
tion et ne pas abaisser son pouvoir d'abrasion.
Grâce à cette construction la bande abrasive 5 est ap-
pliquée 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 lais-
sées sur la surface de roulement du rail par les meules de
reprofilage.
La figure 11 illustre une variante de patin d'appui 12
dans laquelle sa partie inférieure 12a est divisée longi-
tudinalement en trois parties. Ces trois parties infé-
rieures 12a sont fixées sur la lame flexible 13 sur des
parties supérieures 12b articulées entre elles et par rap-
port 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 unifor-
mément sur toute la surface de roulement du champignon 3
du rail.
Le patin d'appui 12 et notamment ses parties infé-
rieures 12a peuvent être réalisées en un matériau spécial,
tel que de la céramique, résistant à la chaleur et au
frottement.
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Les figures 12 et 13 illustrent comment quatre unités
telles que décrites en référence aux figures 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 rou-
ler 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 fa~on 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 les-
quels sont montées les unités de finissage de facon pivo-
tante 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 figures 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.
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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'incli-
naison sont du même type que ceux utilisés pour le posi-
tionnement des unités de meulage et ne seront pas décrits
en détail ici.
Dans la seconde forme d'exécution, illustrée aux
figures 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 finis-
sage 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'écar-
tement 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
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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 re-
levés par rapport au plan de roulement pour ne pas entrer
en contact avec le rail et faciliter le passage des joints
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 finis-
sage 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.
