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WO 2020/169319 PCT/EP2020/052352
DISPOSITIF MOBILE DE CHAUFFAGE D'UN RAIL DE VOIE FERRÉE PAR LAMPES
ÉLECTRIQUES A RAYONNEMENT INFRAROUGE ET PROCÉDÉ DE CHAUFFAGE ASSOCIÉ
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[0001] L'invention se rapporte au chauffage d'un rail d'une voie de chemin
de fer,
en vue de sa neutralisation ou de sa préneutralisation, avant sa fixation à
une traverse
de chemin de fer. Elle se rapporte à la fois à un dispositif mobile de
chauffage se
déplaçant le long de la voie et à un procédé de pose incluant un chauffage du
rail.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
[0002] Les rails des voies ferroviaires sont soumis à d'importantes
variations de
température selon les saisons et les conditions météorologiques. Les rails
tendent à
s'allonger et à se dilater sous l'effet d'une hausse de température, et, à
l'inverse, à se
contracter sous l'effet d'une chute de température.
[0003] Autrefois, on prévoyait des joints de dilatation entre rails
successifs d'une
file de rails de chemin de fer. De nos jours, les rails sont soudés bout à
bout sur de très
grandes longueurs et fixés ainsi sur les traverses de voie. Sous l'effet d'une
température ambiante supérieure à la moyenne annuelle, les rails, ne pouvant
se
dilater, subissent une force de compression alors que les traverses subissent
des
efforts tendant à les écarter les unes des autres. A l'inverse, sous l'effet
d'une
température ambiante inférieure à la moyenne annuelle, les rails, ne pouvant
se
contracter, subissent une force de traction, alors que les traverses subissent
des
efforts tendant à les rapprocher les unes des autres.
[0004] Lorsque l'on ne maîtrise pas la température du rail lors de la
pose, il est
nécessaire de procéder à des opérations dites de neutralisation mécanique
après
la pose, et de limiter la vitesse de circulation tant que ces opérations ne
sont pas
finalisées. La neutralisation mécanique consiste à couper une tranche du rail
dont
l'épaisseur est fonction d'une différence constatée entre la température au
moment
de l'intervention et la température neutre du lieu, à déboulonner le rail
et à le
tendre à l'aide d'un tire-rail pour combler l'espace laissé par la tranche
découpée,
avant de reboulonner et le cas échéant de ressouder le rail. Tant que cette
opération
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de neutralisation n'est pas intervenue, la vitesse de circulation sur la voie
doit être
limitée, le plus souvent à 50 km/h. On comprend qu'une telle organisation des
travaux provoque des perturbations importantes du trafic, tant durant
l'intervention
de neutralisation que durant la phase précédente, entre la pose du rail et la
neutralisation.
[0005] Une fixation directe des rails chauffés en continu à une valeur
proche ou
égale à la température neutre permet d'atteindre les meilleurs résultats
en termes
de minimisation des perturbations de trafic. On appelle une telle opération
une
neutralisation thermique.
[0006] Une solution de chauffe continue des rails exploitée à ce jour fait
appel à la
technologie de l'induction. Cette méthode permet d'obtenir des chauffes
suffisamment précises pour garantir la pose des rails dans la tolérance exigée
de la
température neutre . On peut alors parler de neutralisation thermique
directe fine.
Mais le matériel nécessaire à l'intervention est relativement complexe,
puisqu'il
nécessite un générateur de puissance, ainsi qu'un refroidissement des circuits
de
puissance, du générateur et des inducteurs.
[0007] Pour les chantiers nécessitant une stabilisation ultérieure du
ballast, il a
été proposé une procédure de pré-neutralisation thermique, qui consiste à
amener le rail, avant sa fixation aux traverses, à une température
suffisamment
proche de la température neutre du lieu, sans pour autant garantir
l'atteinte de la
température neutre . L'intérêt d'une telle pré-neutralisation est de
permettre
immédiatement une circulation à une vitesse de l'ordre de 80 km/h au lieu de
50
km/h, en attendant les opérations de neutralisation finale mécanique décrites
précédemment. Une méthode pour effectuer cette préneutralisation thermique
consiste à arroser les rails avec de l'eau chaude, solution simple, mais
présentant
néanmoins des inconvénients d'exploitation, notamment en termes de rendement
et
d'acheminement et d'évacuation de l'eau, qui réduisent son intérêt.
[0008] Par ailleurs, il a été proposé dans le document US6308635 de
procéder à
un chauffage du rail déjà posé au sol à l'aide d'un module de chauffage
radiant
électrique comportant des éléments chauffants électriques au carbure de
silicium,
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chacun associé à un réflecteur parabolique dédié. Les performances d'un tel
dispositif
ne sont toutefois pas documentées.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
[0009] L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la
technique et à
proposer un mode de chauffage qui soit puissant, précis en termes de quantité
de
chaleur transmise, et réactif dans les périodes transitoires, de changement de
vitesse
de pose ou de changement de température ambiante.
[0010] Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de
l'invention, un
dispositif mobile de chauffage d'un rail d'une voie ferrée, comportant : au
moins un
module de chauffage comportant au moins une zone de chauffage et au moins une
source de chaleur rayonnante orientée vers la zone de chauffage ; et un
véhicule de
transport du module de chauffage, apte à circuler le long d'une voie ferrée
suivant
une direction de pose, de manière qu'à chaque instant une portion d'un rail de
la voie
ferrée, non fixée à une traverse de la voie ferrée, traverse la zone de
chauffage suivant
une direction de progression. De façon caractéristique, le module de chauffage
comporte au moins une unité de chauffage, l'unité de chauffage comportant une
pluralité de lampes électriques à rayonnement infrarouge réparties à la
périphérie de
la zone de chauffage et orientées vers la zone de chauffage, chacune des
lampes
électriques à rayonnement infrarouge comportant au moins une source de
rayonnement apte à émettre un rayonnement infrarouge ayant un maximum de
densité spectrale de puissance pour une longueur d'onde inférieure à 2 m, de
préférence inférieure à 1,4 m, de façon très préférentielle inférieure à 1,2
m, et au
moins un réflecteur primaire orienté pour réfléchir le rayonnement infrarouge
émis
par la source de rayonnement vers la zone de chauffage, la source de
rayonnement
étant disposée entre le réflecteur primaire et la zone de chauffage,
directement en
regard de la zone de chauffage, l'unité de chauffage comportant en outre un
réflecteur
secondaire présentant une surface réfléchissante concave entourant la zone de
chauffage et apte à renvoyer vers la zone de chauffage des rayons réfléchis
passant
entre les lampes électriques à rayonnement infrarouge.
[0011] Un rail de chemin de fer en acier présente une absorbance qui
augmente
lorsque la longueur d'onde diminue, au moins pour les longueurs d'onde
supérieures
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à 0,5 m. En sélectionnant des lampes à infrarouge dont le pic de rayonnement
se
situe dans l'infrarouge proche (notamment IR A ou NIR), on obtient une
meilleure
absorption que pour des lampes qui émettent dans l'infrarouge moyen ou
lointain.
[0012] La présence de réflecteurs primaires individualisés et d'un
réflecteur
secondaire commun permet d'augmenter considérablement le rendement, en
renvoyant vers le rail le rayonnement que celui-ci réfléchit.
[0013] En effet, une partie du rayonnement incident sur le rail, est
réfléchie par
celui-ci. Ceci est particulièrement vrai pour le dessus du rail qui est
brillant, et pour
lequel le taux de réflexion peut atteindre 65%. Le réflecteur primaire intégré
à
chaque lampe à infrarouge est destiné en premier lieu à diriger le rayonnement
émis
par la lampe vers le rail, mais il a également une fonction de réflecteur
secondaire
pour rediriger vers le rail le rayonnement que le rail à précédemment
réfléchi. Le
réflecteur secondaire commun vient compléter l'action des réflecteurs
primaires pour
rediriger vers le rail le rayonnement qui n'a pas été absorbé. Cette
disposition permet
d'obtenir un très bon rendement avec des lampes qui ne sont pas jointives.
[0014] Les lampes électriques à rayonnement infrarouge proches
présentent un
temps de réponse extrêmement rapide par rapport à la vitesse d'avance des
travaux
de pose ferroviaire, ce qui permet d'envisager non seulement des opérations de
préneutralisation, mais également des opérations de neutralisation fine.
[0015] Suivant un mode de réalisation, il existe au moins un point de la
zone de
chauffage qui est situé à une distance inférieure à 160 mm, et de préférence
inférieure à 120 mm, de la source de rayonnement de chacune des lampes
électriques
à rayonnement infrarouge.
[0016] Suivant un mode de réalisation, il existe au moins un point de
la zone de
chauffage qui est situé à une distance inférieure à 160 mm, et de préférence
inférieure à 120 mm de tout point de la surface réfléchissante du réflecteur
secondaire.
[0017] Suivant un mode de réalisation, certaines au moins des lampes
sont
réparties à distances les unes des autres à la périphérie de la zone de
chauffage.
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Suivant un mode de réalisation, certaines au moins des lampes électriques à
rayonnement infrarouges sont jointives deux à deux
[0018] Pour limiter les déperditions, le réflecteur secondaire doit de
préférence
entourer au maximum le rail positionné au centre de la zone de chauffage.
Ainsi, on
peut prévoir de façon préférentielle que la surface réfléchissante du
réflecteur
secondaire présente, en coupe par un plan perpendiculaire à la direction de
progression, une section en arc de cercle d'angle supérieur à 1800, de
préférence
supérieur à 240 ou une section circulaire. De préférence, la surface
réfléchissante du
réflecteur secondaire présente, en coupe par un plan perpendiculaire à la
direction de
progression un rayon de courbure inférieur à 160 mm, de préférence inférieur à
120
mm, et supérieur à 70 mm, de préférence supérieur à 100 mm.
[0019] La surface réfléchissante du réflecteur secondaire doit de
préférence
présenter une réflectance importante dans le domaine spectral considéré. En
pratique, on choisira de préférence une surface réfléchissante présentant une
réflectance supérieure à 80% dans le domaine spectral compris entre 0,5 et 2
m, ce
qui peut être obtenu à un coût raisonnable notamment avec une surface en
aluminium poli, ou le cas échéant avec une surface argentée ou dorée.
[0020] De façon similaire, on a intérêt à ce que la réflectance des
réflecteurs
primaire soit très élevée, de préférence supérieure à 90% dans le domaine
spectral
compris entre 0,5 et 2 m. De préférence, le réflecteur primaire de chacune des
lampes électriques à rayonnement infrarouge est en argent ou en or.
[0021] Pour une redirection optimale du flux émis par chaque source de
rayonnement vers la zone de chauffage, le réflecteur primaire de chacune des
lampes
électriques à rayonnement infrarouge est, en coupe suivant un plan de coupe
perpendiculaire à la direction de progression, parabolique, ou en arc
d'ellipse ou de
cercle. La source de rayonnement est de préférence située au niveau d'un foyer
de la
parabole ou de l'ellipse ou du centre de l'arc de cercle.
[0022] En pratique, le maximum de densité spectrale de puissance est
observé
pour une longueur d'onde supérieure à 0,7 m. On pourra notamment choisir comme
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source de rayonnement des lampes à incandescence halogènes émettant dans
l'infrarouge proche.
[0023] De préférence, le nombre de lampes électriques à rayonnement
infrarouge
est supérieur à 2, et de préférence supérieur à 4.
[0024] Suivant un mode de réalisation particulièrement simple à réaliser,
le
réflecteur secondaire entoure les lampes électriques à rayonnement infrarouge.
Le
réflecteur secondaire peut alors être constitué par une pièce unique sans
découpes.
[0025] Alternativement, on peut prévoir que le réflecteur secondaire
s'étende
entre les lampes électriques à rayonnement infrarouge. Dans cette hypothèse,
il est
.. nécessaire de prévoir des découpes ou des emboutissages dans le déflecteur
secondaire pour loger les lampes électriques à rayonnement infrarouge.
[0026] De préférence, le véhicule de transport du module de chauffage
comporte
des moyens pour soulever la portion du rail située dans la zone de chauffage
par
rapport à la voie ferrée, et des moyens pour positionner la portion du rail
après
apport de la chaleur sur une traverse de la voie ferrée et pour fixer la
portion du rail
sur la traverse.
[0027] De préférence, le véhicule de transport du module de chauffage
comporte
des moyens pour soulever la portion du rail située dans la zone de chauffage
par
rapport à la voie, et des moyens pour positionner la portion du rail après
apport de la
.. chaleur sur la traverse avant de fixer la portion du rail sur la traverse.
Comme on l'a
précédemment exprimé, le soulèvement de la portion du rail dans la zone de
chauffage permet de mieux entourer le rail en le chauffant non seulement par
le
dessus, mais également par les côtés, et le cas échéant par le dessous, pour
uniformiser l'apport de chaleur sur le pourtour de la portion du rail et
minimiser les
pertes. Le fait que la zone de chauffage soit éloignée de la voie, et
notamment des
traverses, permet de mettre en uvre le cas échéant une puissance de chauffage
élevée, sans risque pour la voie.
[0028] Suivant un mode de réalisation, le module de chauffage comporte
au
moins deux unités de chauffage alignées suivant la direction de progression
pour
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définir la zone de chauffage. De préférence, le module de chauffage est pourvu
de
moyens de guidage pour assurer le guidage de la portion du rail dans la zone
de
chauffage du module chauffage guidé, les moyens de guidage comportant de
préférence des galets roulant sur la portion du rail.
[0029] Naturellement, la puissance de chauffe devra être modulée en
fonction des
conditions extérieures pour obtenir une température de consigne souhaitée pour
le
rail.
[0030] Suivant un mode de réalisation, la pluralité de lampes
électriques à
rayonnement infrarouge comporte au moins deux lampes électriques à rayonnement
infrarouge, de préférence au moins quatre lampes électriques à rayonnement
infrarouge, et de manière particulièrement préféré davantage.
[0031] Le cas échéant on peut moduler le nombre de lampes électriques à
rayonnement infrarouge activées en fonction d'un ou plusieurs paramètres de
commande.
[0032] De préférence, le ou les paramètres de commande incluent un ou
plusieurs
des paramètres mesurés ou estimés suivants : une température de la portion du
rail
avant le chauffage, une température de la portion du rail après le chauffage,
une
température de la portion du rail durant le chauffage, une température
ambiante
extérieure, une vitesse de déplacement du véhicule de transport du module de
chauffage, une vitesse de déplacement du rail par rapport au dispositif de
chauffage,
une durée de chauffage, un écart entre une température de consigne et une
température mesurée de la portion du rail avant chauffage, un écart entre une
température de consigne et une température mesurée de la portion du rail après
chauffage, un écart entre une température de consigne et une température
mesurée
de la portion du rail durant l'apport de la chaleur, une humidité ambiante, ou
une
vitesse de vent. On pourra notamment prévoir une ou plusieurs de modalités
suivantes :
- on mesure au moins une température de la portion du rail après
l'apport de chaleur à l'aide d'un capteur de température disposé au
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niveau d'une zone de sortie de la zone de chauffage ou derrière la zone
de chauffage dans la direction de pose ;
- on mesure au moins une température de la portion du rail avant
l'apport de chaleur à l'aide d'un capteur de température disposé au
niveau d'une zone d'entrée de la zone de chauffage ou devant la zone de
chauffage dans la direction de pose ;
- on mesure au moins une température de la portion du rail durant
l'apport de chaleur à l'aide d'un capteur de température disposé à
l'intérieur de la zone de chauffage.
[0033] Pour obtenir un positionnement reproductible de la portion du rail à
fixer
transitant par la zone de chauffage, on pourra notamment prévoir une ou
plusieurs
des modalités suivantes :
- on guide la portion du rail par rapport à un bâti du véhicule de
transport du module de chauffage de manière que la portion du rail
traverse la zone de chauffage lors du déplacement du véhicule de
transport du module de chauffage.
- on guide le module de chauffage par rapport à un bâti du véhicule de
transport du module de chauffage de manière à ce que la portion du rail
traverse la zone de chauffage lors du déplacement du véhicule de
transport du module de chauffage.
- on guide le module de chauffage par rapport à la portion du rail, de
préférence en faisant rouler le module de chauffage sur la portion du
rail, de manière à ce que la portion du rail traverse la zone de chauffage
lors du déplacement du véhicule de transport du module de chauffage.
[0034] Suivant un mode de réalisation, le déplacement du véhicule de
transport
du module de chauffage dans la direction de pose est effectué sans arrêt.
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[0035] L'invention peut être mise en uvre notamment pour une première
pose
d'une voie nouvelle, ou pour un renouvellement ou une rénovation. En
particulier, et
suivant un aspect préféré de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0036] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à
la
lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui
illustrent :
[Fig. 11: une vue schématique d'un chantier de pose d'un rail de voie de
chemin de
fer, mettant en uvre un dispositif de chauffage selon l'invention ;
[Fig. 21: une vue schématique de détail du chantier de la figure 1, illustrant
la chauffe
d'un rail à fixer par le dispositif de chauffage de l'invention ;
[Fig. 31: une vue schématique du dessus d'un module de chauffage d'un
dispositif de
chauffage se l'invention ;
[Fig. 41: une vue schématique de face du module de chauffage de la figure 3;
[Fig. SI: une vue schématique d'une commande du module de chauffage des
figures 3
et 4 ;
[Fig. 61: une vue schématique de face d'une lampe à rayonnement infrarouge
d'un
module de chauffage selon une première variante de réalisation ;
[Fig. 71: une vue schématique de face d'un module de chauffage selon une
deuxième
variante de réalisation.
[Fig. 81: une vue schématique de face d'un module de chauffage selon une
troisième
variante de réalisation.
[0037] 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
[0038] Sur la figure 1 est illustrée une vue globale d'un chantier de
renouvellement d'une voie de chemin de fer 2 dans lequel on procède, au moyen
d'un
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train de travaux 4 (représenté partiellement), à la dépose d'anciens rails 6
(secteur
avant) et d'anciennes traverses 8 et à leur remplacement par de nouvelles
traverses
et de nouveaux rails 12, le tout en continu au fur et à mesure de l'avancée du
train
dans la direction de pose 100. Le train de travaux 4 comporte des wagons 16
5 reposant sur des bogies 18, 20 roulant sur les anciens rails 6 en partie
avant du train
de travaux 4 et sur les nouveaux rails 12 en partie arrière du train de
travaux 4. Une
partie médiane train de travaux 4 repose quant à elle sur des chenilles 22
qui, en
l'absence de rails sur la voie 2 dans cette partie du chantier, roulent
directement sur
les anciennes traverses 8 avant leur dépose.
10 [0039] Sur un tronçon avant du chantier, des outils permettent de
désolidariser
les anciens rails 6 des traverses 8. Au fur et à mesure de leur démontage, les
anciens
rails 6 sont soulevés et reposés sur le ballast 24 sur les côtés de la voie.
Sur le tronçon
suivant du chantier, les anciennes traverses 8 sont à nu, ce qui permet de
procéder à
leur dépose à l'aide d'un groupe d'outils de dépose et leur remplacement par
les
nouvelles traverses 10 à l'aide d'un groupe d'outils de pose. Les nouveaux
rails 12,
qui, avant le passage du train de travaux 4, ont été disposés au sol de part
et d'autre
de la voie 2, sont soulevés et positionnés en respectant la géométrie
souhaitée de la
voie 2, avant d'être posés sur les nouvelles traverses 10. La fixation finale
des
nouveaux rails 12 est effectuée au moyen d'attaches après le passage du train
de
travaux 4.
[0040] Afin d'éviter ou de limiter les risques d'interruptions ou de
rupture de la
voie susceptibles d'être provoquées par les variations dimensionnelles des
rails 12
sous l'effet de conditions climatiques ou météorologiques plus sévères, il est
prévu de
procéder à la fixation définitive des rails nouveaux ou rénovés 12 sur les
traverses en
portant ces profilés métalliques à une température moyenne du lieu de pose,
dite de
pré-neutralisation ou de neutralisation .
[0041] Dans ce but, le tronçon de rail nouveau ou rénové à poser 12 est
porté à
une température de consigne dans une zone de conditionnement 28 située en
avant
et à proximité de sa zone de fixation 30 sur une ou plusieurs traverses 10.
Lorsque
l'intervention sur le chantier a lieu à un moment où la température ambiante
est
inférieure à la température consignée dite de pré-neutralisation ou de
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neutralisation , ce réglage comporte un chauffage du rail, la zone de
conditionnement 28 étant alors une zone de chauffage.
[0042] A cet effet, il est proposé, selon l'invention, d'utiliser un
dispositif de
chauffage 32 illustré schématiquement sur les figures 2 à 4, fonctionnant
essentiellement par rayonnement thermique dans l'infrarouge proche. Le
dispositif
de chauffage 32 comporte au moins un module de chauffage 34 porté par un des
wagons 16 du train de travaux 4. Chaque module de chauffage est composé d'au
moins une, et de manière préférentielle, comme illustré sur la figure 3, d'au
moins
deux unités de chauffage 36, délimitant une zone de chauffage longiligne 28
située à
distance de la voie et orientée suivant une direction de progression 200, de
préférence parallèle à la direction de pose 100 du train de travaux 4. La zone
de
chauffage 28 est ouverte à une extrémité avant 38 et à une extrémité arrière
40 de
façon à permettre à une portion du rail 12 de pénétrer par une extrémité 38 et
de
ressortir par l'autre 40. Les deux unités de chauffage 36 sont disposées l'une
derrière
l'autre le long de la zone de chauffage, et chacune entoure au moins
partiellement la
zone de chauffage 28.
[0043] Chaque unité de chauffage 36 comporte plusieurs lampes
électriques à
rayonnement infrarouge 42 réparties à la périphérie de la zone de chauffage 28
et
orientées vers la zone de chauffage 28. Chacune des lampes électriques 42
comporte
un tube 44 orienté parallèlement à la direction de progression 200 et
renfermant un
au moins un filament 46. Le filament 46 constitue une source de rayonnement
apte à
émettre un rayonnement infrarouge proche, ayant un maximum de densité
spectrale
de puissance pour une longueur d'onde inférieure à 2 m, de préférence
inférieure à
1,4 m, de façon très préférentielle inférieure à 1,2 m. Une face concave
intérieure du
tube est tapissée d'un matériau de haute réflectivité constituant un
réflecteur
primaire 48, orienté pour réfléchir le rayonnement émis par la source de
rayonnement 46 vers la zone de chauffage 28, le ou les filaments 46 étant
disposés
entre le réflecteur primaire 48 et la zone de chauffage 28, directement en
regard de la
zone de chauffage 28. Le réflecteur primaire peut avoir, en coupe par un plan
perpendiculaire à la direction de progression, un rayon de courbure constant.
Toutefois, selon différents modes de réalisation, on utilisera un réflecteur
ayant un
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profil parabolique, elliptique ou multi-foyer en coupe par un plan
perpendiculaire à la
direction de progression 200. Le filament 46 passe alors de préférence par le
foyer de
la parabole ou de l'ellipse.
[0044] Les lampes électriques à rayonnement infrarouge 42 sont
jointives ou
disposées à distance les unes des autres, et s'étendent chacune parallèlement
à la
direction de progression 200. Chaque unité de chauffage 36 comporte en outre
un
réflecteur secondaire 50 présentant une surface réfléchissante cylindrique
concave
en aluminium poli, qui entoure la zone de chauffage 28 et les lampes
électriques à
rayonnement infrarouge 42. Le réflecteur secondaire 50 peut être un cylindre
complet entourant totalement la zone de chauffage 28. Alternativement, si l'on
souhaite conserver un accès au rail pour son guidage, il peut s'agir d'une
portion de
cylindre couvrant, dans un plan de section perpendiculaire à la direction de
progression 200, un angle cl) supérieur à 1800, et de préférence supérieur à
240 . Le
rayon de courbure du réflecteur secondaire 50, dans un plan de section
perpendiculaire à la direction de progression, et de préférence compris entre
70mm
et 160mm. La longueur des lampes électriques à rayonnement infrarouge 42 et du
réflecteur secondaire 50, mesurée parallèlement à la direction de progression
200,
est de préférence supérieure à 80cm.
[0045] Des moyens de guidage 52 sont prévus à l'entrée 38 et à la
sortie 40 de la
zone de chauffage 28 du dispositif de chauffage pour assurer le guidage du
rail 12
dans la zone de chauffage 28. Dans ce mode de réalisation préféré, la portion
du rail
12 traversant la zone de chauffage 28 est soulevée, c'est-à-dire située
verticalement à
distance au-dessus de sa position finale à la fin du processus de pose. Le
module de
chauffage 34 peut lui-même être pourvu d'un ou plusieurs actionneurs 54 ou
d'un
mécanisme de positionnement passif pour assurer son bon positionnement par
rapport au rail 12, et compenser les variations de positionnement du véhicule
de
transport 16 des unités de chauffage 36 par rapport à la trajectoire souhaitée
de la
voie. De préférence, les moyens de guidage 52 incluent des galets roulant sur
le rail
12 et supportant le cas échéant le module de chauffage 34.
[0046] Des capteurs de température 56 sont positionnés à l'entrée 38 de la
zone
de chauffage 28, à l'intérieur de la zone de chauffage 28 et à la sortie 40 de
la zone de
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chauffage 28, et le cas échéant directement à proximité de la zone de fixation
30. Ces
capteurs de température 56 sont reliés à une unité de commande 58 illustrée
sur la
figure 5, qui reçoit des signaux d'autres capteurs 60 tels que, par exemple :
un
capteur de vitesse du véhicule de transport 16 des unités de chauffage 36, un
capteur
.. de vitesse du rail à fixer, un capteur de température ambiante, un capteur
de pression
atmosphérique, et/ou un capteur d'humidité ambiante. L'unité de commande 58
est
ainsi apte à mesurer, estimer ou calculer un ou plusieurs des paramètres
suivants :
une température de la portion du rail à fixer avant le chauffage, une
température de la
portion du rail à fixer après le chauffage, une température de la portion du
rail à fixer
durant le chauffage, une température ambiante extérieure, une vitesse de
déplacement du véhicule de transport des unités de chauffage 16, une vitesse
de
déplacement du rail par rapport au dispositif de chauffage, une quantité de
chaleur
transmise à la portion du rail par le dispositif de chauffage.
[0047] Par ailleurs, l'unité de commande 58 contient en mémoire une
température de consigne qui peut avoir été saisie ou programmée, et est
représentative de la température de pré-neutralisation ou de
neutralisation
recherchée dans la zone de fixation 30, ce qui permet le cas échéant une
détermination d'un écart entre la température de consigne et une température
mesurée de la portion du rail à fixer avant chauffage, d'un écart entre la
température
de consigne et une température mesurée de la portion du rail à fixer après
chauffage,
ou d'un écart entre la température de consigne et une température mesurée de
la
portion du rail à fixer durant le chauffage.
[0048] Enfin, l'unité de commande 58 est reliée à une source de
puissance
(source de tension ou de courant alternatif ou continu) 62 associée à un
dispositif de
modulation 64 pour moduler la puissance électrique d'alimentation des lampes
électriques à rayonnement infrarouge 42.
[0049] Il est ainsi possible de moduler chaque lampe électrique à
rayonnement
infrarouge 42 de façon relativement continue en puissance électrique, sur une
plage
autour d'une valeur nominale, par exemple entre 10% et 100% de la valeur
maximale, en faisant varier l'amplitude et/ou la fréquence du courant et/ou de
la
tension d'alimentation au niveau du dispositif de modulation 58. En dehors de
cette
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plage de modulation, de plus grandes variations peuvent être obtenues en
procédant
à l'extinction complète de certaines lampes 42, voire d'une unité de chauffage
36
complète.
[0050] Lorsque le véhicule de transport 16 des unités de chauffage 36
avance
dans une direction de pose 100, le rail à fixer 12 se déplace, par rapport au
dispositif
de chauffage 28, dans la direction opposée, et est guidé de sorte qu'à chaque
instant
une portion soulevée du rail à fixer 12 traverse la zone de chauffage 28. Le
cas
échéant, le positionnement du module de chauffage 34 est ajusté grâce aux
actionneurs 54 ou au mécanisme de positionnement. On fait en sorte que les
lampes
électriques à rayonnement infrarouge 42 soient proches de la portion du rail à
fixer
12, de préférence à une distance inférieure à 20cm, de préférence inférieure à
10cm,
mais sans contact.
[0051] On fait ainsi en sorte qu'à chaque instant, et en fonction de
l'avancement
du véhicule de transport 16 des unités de chauffage 36, une portion du rail à
fixer 12
traverse la zone de chauffage 28, où elle est chauffée par l'unité de
chauffage 36 avant
de ressortir de la zone de chauffage 28 et d'être acheminée vers la zone de
fixation
30, où elle est posée sur une traverse 10 de la voie ferrée.
[0052] L'unité de commande 54 détermine par un algorithme de calcul, en
fonction de tout ou partie des paramètres discutés précédemment, le nombre de
lampes électriques à rayonnement infrarouge 42 et/ou la puissance électrique
nécessaire au chauffage du rail à fixer 12.
[0053] En concentrant le rayonnement infrarouge dans l'infrarouge
proche pour
se trouver dans un domaine de forte absorption du rayonnement par le rail, et
en
disposant le réflecteur secondaire de façon à réfléchir vers la zone de
chauffage au
moins 50% du rayonnement non absorbé, on augmente considérablement le
rendement du dispositif. En disposant les lampes à rayonnement infrarouge à
faible
distance de l'axe central de la zone de chauffage, et autour de la zone de
chauffage, on
limite le transfert de chaleur par convection.
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[0054] De préférence, le déplacement du véhicule de transport des
unités de
chauffage dans la direction de pose est effectué sans arrêt, à une vitesse en
pratique
supérieure à 30 mm/s, de préférence supérieure 100 mm/s.
[0055] Naturellement, les exemples représentés sur les figures et
discutés ci-
dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif et non limitatif.
[0056] Chacune des lampes électriques peut comporter plus d'un
filament. On
peut notamment mettre en uvre des lampes électriques à rayonnement infrarouge
dites jumelées, comportant deux tubes accolés et un réflecteur primaire
commun,
comme illustré sur la figure 6.
[0057] Le réflecteur secondaire peut être situé à la même distance de l'axe
central
de la zone de chauffage que les lampes et s'étendre entre les lampes de façon
à
constituer avec les déflecteurs primaires une surface réfléchissante quasi
continue, de
laquelle le rayonnement ne peut s'échapper. A cet effet, on peut prévoir un
réflecteur
secondaire 50 dont la paroi est pourvue de découpes 150 pour encastrer les
lampes
électriques à rayonnement infrarouge 42, comme illustré sur la figure 7.
Alternativement, on peut prévoir un déflecteur secondaire 50 dont la paroi est
pourvue de logements 250 formés par exemple par emboutissage, pour loger les
lampes électriques à rayonnement infrarouge 42, comme illustré sur la figure
8.
[0058] Le nombre de lampes électriques à rayonnement infrarouge 42 et
leur
positionnement dans chaque unité de chauffage 36 peuvent varier. On peut
notamment profiter du soulèvement de la portion du rail 12 traversant la zone
de
chauffage 28 pour orienter au moins une partie du rayonnement thermique de
manière atteindre la face inférieure du rail, comme illustré sur les figures 7
et 8. A cet
égard, des dispositions. Il est également avantageux d'avoir plusieurs unités
de
chauffage 36 disposées en enfilade dans le sens longitudinal d'avancement du
véhicule, comme illustré sur la figure 3, voire plusieurs modules de chauffage
34
comme illustré sur la figure 2, pour permettre un chauffage progressif en
plusieurs
étapes ou atteindre une plus grande puissance de chauffage. Les modules de
chauffage 34 situés en enfilade peuvent être directement adjacents ou séparés
par un
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tronçon isotherme d'isolation. Ils peuvent être également séparés par un
tronçon à
l'air libre.
[0059] Le véhicule de transport du module de chauffage peut être
constitué par
un wagon 16 du train de travaux 4. Il peut également s'agir d'un véhicule
autonome
sur roues ou sur chenilles avançant sur la voie.
[0060] Le cas échéant, seulement certaines des lampes électriques à
rayonnement
infrarouge 42 peuvent être équipées d'un dispositif de modulation 64.
[0061] On peut également envisager que les dispositifs de modulation 64
ne
soient pas proportionnels, mais fonctionnent en tout ou rien, pour éteindre ou
allumer les lampes électriques à rayonnement infrarouge 42 en nombre
correspondant aux besoins. On pourra également envisager un mode de
fonctionnement pulsé, dans lequel certaines des lampes électriques à
rayonnement
infrarouge 42 sont allumées en intermittence. On pourra également envisager
d'articuler les unités de chauffage 36 de manière à pouvoir les écarter
rapidement de
la zone de chauffage 28 lorsque l'on souhaite diminuer la quantité de chaleur
transmise au rail à poser 12.
[0062] Du fait du temps de réponse très rapide des lampes électriques à
rayonnement infrarouge 42, on pourra mettre en uvre le procédé selon
l'invention
non seulement pour une préneutralisation thermique, mais également pour une
neutralisation thermique fine directe.
[0063] La direction de progression 200 du rail 12 dans la zone de
chauffage 28
peut être légèrement inclinée par rapport à la direction de pose 100, tout en
restant
globalement parallèle à un plan vertical longitudinal.
[0064] En variante, l'opération de chauffage du rail à fixer 12 peut
avoir lieu alors
que le rail à fixer 12 est déjà posé sur les traverses.
[0065] Le mode de chauffage des rails qui a été décrit précédemment
pour une
rénovation de voie ferrée avec remplacement des rails, vaut également pour une
rénovation de la voie avec replacement des rails anciens, ou pour une première
pose.
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