Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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WO 2012/072901
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PROCEDE DE CONSTRUCTION DE VOIE FERREE.
L'invention concerne un procédé de construction de voie ferrée et un
train spécialement adapté pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle
s'applique à la construction d'une ligne à voie unique ou d'une ligne à deux
voies.
La construction d'une nouvelle voie ferrée, par exemple une ligne de
TGV, est un très gros chantier mettant en oeuvre des équipements spécifiques
et une infrastructure lourds et onéreux qui représentent un coût très élevé.
Il
est important d'optimiser l'emploi de ces moyens pour réduire les coûts.
Après construction de la plateforme en granulat compacté sur laquelle
reposeront les voies de la ligne à construire, l'état de l'art en la matière
consiste à:
- poser une première voie provisoire constituée de panneaux provisoires. Ces
panneaux sont fabriqués dans une base arrière et sont apportés sur place par
un
train qui avance sur la voie au fur et à mesure de sa construction ; ils sont
constitués de rails d'environ 18 m de long montés sur des traverses en bois ou
en béton et déposés sur la plateforme grâce à des portiques montés sur pneus
ou des poutres ferroviaires ;
- déposer le long de cette première voie provisoire des longs rails soudés
(LRS) définitifs,
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- mettre en place un chantier de substitution des rails et/ou des panneaux
provisoires, de façon à remplacer les rails et/ou les panneaux provisoires par
le
matériel définitif ;
- à partir de la première voie ainsi construite, poser les traverses de la
seconde
voie,
- toujours à partir de la première voie, poser les rails définitifs de la
seconde
voie sur les traverses,
- ballaster.
La construction d'une ligne à deux voies suivant cet état de l'art
s'effectue donc en deux étapes différentes et décalées dans le temps. Elle
nécessite la fabrication de panneaux provisoires en base arrière qui doivent
être apportés sur le chantier à l'aide d'un train spécial.
La logistique d'un tel chantier est très lourde car quatre types de trains
doivent
circuler sur la voie en construction :
- les trains qui apportent les panneaux,
- les trains qui apportent les traverses définitives,
- les trains de longs rails soudés,
- les trains de ballast.
L'invention se propose d'optimiser le procédé de construction d'une voie
ferrée. A cet effet, elle propose un procédé de construction d'une voie de
chemin de fer sur une plateforme, comportant les étapes consistant à:
- extraire au moins un rail dans l'axe d'un train de stockage et de pose de
rails
et en avant de celui-ci, ledit train étant à l'arrêt sur une première portion
déjà
construite de ladite voie en construction, en utilisant des moyens
d'extraction
solidaires dudit train,
- déplacer longitudinalement l'au moins un rail au moins indirectement sur
des
traverses de ladite voie en construction, de façon à construire une deuxième
portion de ladite voie dans le prolongement de la première portion.
Dans le procédé selon l'invention, le train de stockage et de pose de rails
progresse sur la voie en cours de construction. Une première portion de la
première voie a déjà été construite et le train stationne sur cette première
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portion. Cette étape du procédé consiste, à partir des wagons de stockage du
train, à extraire les deux rails dans l'axe des wagons de stockage et en avant
du
train, de façon à les poser dans le prolongement des rails de la première
portion de la première voie et à constituer la portion suivante, ou deuxième
portion, de la première voie. Le train est doté des moyens, qui seront décrits
plus loin, pour procéder à cette extraction.
Un avantage provient du fait que l'on n'utilise plus de panneaux
préfabriqués en base arrière, les rails qui sont posés pour construire cette
première voie sont les rails définitifs. Ceci procure des économies
importantes
de main d'oeuvre, car il n'est plus nécessaire de construire ces panneaux, en
terme de logistique car cela supprime le train d'approvisionnement des
panneaux, et en terme d'emprise car la base arrière sera plus petite.
Avantageusement, les traverses peuvent avoir été préalablement
déposées sur la plateforme à leur emplacement sensiblement définitif dans
ladite voie en construction.
Dans le procédé selon l'invention, les traverses définitives sont posées à
leur emplacement définitif, aux ajustements près, avant la dépose des rails,
ce
qui constitue également un avantage important du procédé.
L'étape de dépose des traverses comporte les phases suivantes :
- constituer des dépôts de traverses sur la plateforme grâce à des engins
routiers ; ces engins peuvent par exemple accéder à la plateforme de la voie
en
construction par des accès routiers latéraux ; l'écartement de ces dépôts et
le
nombre de traverses déposées sont adaptés pour que ces dépôts soient utilisés
ultérieurement par les engins de pose de traverses sans avoir à
réapprovisionner entre deux dépôts ;
- déposer sur la platefotme deux couches de ballast longitudinales par
camion routier ;
- reprise d'un stock de traverses par un engin de travaux routier et
dépose de ce stock sur un convoyeur ; l'engin de travaux est par exemple une
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pelle mécanique munie d'un bras articulé et d'un palonnier ; le convoyeur est
par exemple monté sur une remorque routière ;
- dépose des traverses à leur emplacement définitif ; cette dépose utilise
un engin de pose associé au convoyeur, monté sur pneus et adapté pour
respecter l'écartement normalisé de 60 cm entre les traverses.
Le convoyeur et l'engin de pose sont attelés à l'engin de travaux, qui
assure donc la progression du chantier de pose.
L'avantage de ce procédé est qu'il ne fait intervenir que des engins
routiers, c'est à dire munis de roues à pneus. Il contribue à la suppression
des
panneaux préfabriqués et des trains de convoyage de ces panneaux.
Avantageusement, l'étape consistant à déplacer ledit rail sur les traverses
de la voie en construction peut comporter le fait de guider ledit rail par une
extrémité avant.
Dans l'étape d'extraction des rails destinés à constituer une deuxième
portion de la première voie, il est avantageux de guider chaque rail au fur et
à
mesure de son extraction des wagons de stockage, par exemple à l'aide d'un
engin de travaux doté d'un bras pivotant et de roues sur-écartées lui
permettant
d'enjamber les traverses sur lesquelles le rail se déplace.
Il est à noter que cet engin n'exerce pas d'effort de traction sur le rail :
l'effort exercé sur le rail pour son déplacement ne passe pas par les roues de
l'engin, qui ainsi ne dégrade pas la plateforme.
Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape consistant à:
- fixer des moyens de roulement sur des traverses de la voie en construction,
- déplacer ledit rail sur lesdits moyens de roulement.
Il est avantageux de réduire le frottement du rail sur les traverses sur
lesquelles il est déplacé. A cet effet, on aura fixé au préalable des moyens
de
roulement, par exemple des cavaliers support de rouleaux, sur certaines des
traverses. On fixera ces cavaliers à une distance l'un de l'autre qui permette
au
rail de se déplacer librement sans frotter les traverses. Le déplacement du
rail
sur ces traverses est ainsi facilité.
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Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape ultérieure consistant
à repositionner les rails de la voie en construction à leur emplacement
définitif
sur les traverses.
Une fois les deux rails de la première voie extraits du train et déposés sur
5 les
traverses, ceux-ci sont repositionnés à leur emplacement définitif sur les
traverses en utilisant des engins et un procédé connus. Il reste à assembler
les
rails de la deuxième portion de voie, qui viennent d'être posés, aux rails de
la
première portion déjà posée. Le train peut alors progresser sur cette deuxième
portion de voie sans attendre le ballastage.
L'invention propose également un procédé de construction d'une
première et d'une seconde voie de chemin de fer, ladite première voie étant
construite par le procédé décrit plus haut, la construction de la seconde voie
comportant l'étape consistant à:
- déposer sur une plateforme de ladite seconde voie au moins un rail
sensiblement parallèle à la direction de ladite première voie de façon à
construire une portion de seconde voie parallèle à la première voie, l'au
moins
un rail étant déposé à partir d'un train de stockage et de pose de rails
progressant sur ladite première voie.
Une fois construite la première voie grâce au procédé précédent, le train
peut avancer sur cette voie et déposer les rails de la seconde voie qui lui
est
parallèle.
Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape consistant à:
- faire avancer le train de stockage et de pose de rails sur ladite première
voie,
et
- déposer sur la plateforme de la seconde voie au moins un rail à proximité de
l'emplacement prévu pour la seconde voie par glissement dudit rail hors du
train de stockage et de pose de rails selon une direction vers l'arrière du
train
et en biais par rapport à l'axe du train.
Lors de l'avancée du train sur la première voie, les rails sont extraits des
wagons de stockage vers l'arrière du train et en biais, c'est à dire dans
l'axe
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des wagons de stockage et avec une composante latérale. Ils sont guidés vers
les traverses de la seconde voie, pour être déposés à proximité de ces
traverses.
Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape consistant à déposer
sur la platefoime des traverses à leur emplacement sensiblement définitif dans
ladite seconde voie.
Comme pour la construction de la première voie, les traverses définitives
de la seconde voie sont posées à leur emplacement définitif, aux ajustements
près, avant la dépose des rails, ce qui constitue également un avantage
important du procédé.
Avantageusement, les rails de la seconde voie peuvent être déposés de
part et d'autres desdites traverses de la seconde voie.
Les rails sont déposés de part et d'autre des traverses pour pouvoir être
repositionnés ultérieurement sur ces traverses, mais ils pourraient être
déposés
du même côté des traverses.
Lors de leur extraction hors du train de stockage et de pose de rails par
glissement, les rails peuvent être guidés latéralement pour les déporter vers
la
seconde voie, car le train circule alors sur la première voie. Le train est
doté à
cet effet de moyens de guidage qui seront décrits plus bas. On joue pour cela
sur l'élasticité des longs rails soudés qui sont en cours de pose.
Le procédé peut ensuite comporter l'étape consistant à repositionner les
rails à leur emplacement définitif sur les traverses de la seconde voie en
utilisant des engins et un procédé connus.
L'invention porte également sur un procédé de construction d'une
première et d'une seconde voie ferrée dans lequel on peut construire
alternativement une portion de première voie, puis une portion de seconde
voie, à l'aide du même train de stockage et de pose de rails progressant sur
une
portion de première voie déjà construite.
Dans le procédé selon l'invention, on construit alternativement une
portion de première voie puis une portion de seconde voie, à l'aide du même
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train de stockage et de pose de rails qui progresse sur la première voie en
construction, et non plus en deux opérations distinctes. Ce procédé permet de
poser une plus grande longueur de voie par jour.
L'invention porte également sur un train de stockage et de pose de rails
pouvant comporter, à son extrémité avant, des moyens pour extraire des
wagons de stockage de rails, dans l'axe et en avant dudit train, au moins un
premier rail en vue de construire une portion de voie.
Le train comporte classiquement des wagons de stockage de rails et une
ou plusieurs locomotives. A son extrémité avant, le train comporte des moyens
pour saisir et extraire un rail des wagons de stockage dans le prolongement du
train. Ces moyens permettent donc de pousser un rail à l'avant du train
quand le train est à l'arrêt.
Avantageusement, les moyens pour extraire au moins un premier rail
peuvent comporter au moins deux rouleaux presseurs adaptés pour presser
ledit premier rail entre deux faces opposées et l'entraîner par rotation
desdits
rouleaux.
A l'extrémité avant du train, le rail est saisi par des rouleaux presseurs
qui exercent une pression suffisante sur le rail pour l'extraire des wagons de
stockage par glissement du rail sur les racks de stockage.
Avantageusement, le train peut en outre être prolongé, à son extrémité
avant, par un support pour ledit premier rail comportant un plan incliné, de
façon à guider ledit premier rail des wagons de stockage vers la face
supérieure des traverses sur lesquelles il est déposé.
Le support est par exemple une structure mécano soudée comportant une
face supérieure inclinée, la partie haute étant au niveau des racks de
stockage
des rails et la partie basse légèrement au dessus de la face supérieure des
traverses. Cette structure permet de guider le rail vers la face supérieure
des
traverses tout en respectant les normes en matière de courbure de rail dans un
plan vertical.
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La structure peut être dotée de roues pour lui permettre d'être poussée
par le train sur la voie en construction.
Avantageusement, le train de stockage et de pose de rails peut comporter
en outre, à son extrémité arrière, des moyens pour guider transversalement au
moins un deuxième rail extrait desdits wagons de stockage de rails, de façon à
guider ledit deuxième rail vers l'emplacement prévu pour une seconde voie.
A son extrémité arrière, le train comporte habituellement la/les
locomotives pour la propulsion du train et des wagons à ridelles qui
comportent des moyens de guidage des rails en vue de leur extraction en biais.
Avantageusement, les moyens de guidage transversal peuvent comporter
au moins une potence fixé audit train de stockage et de pose de rails et
débordant latéralement dudit train.
Ces potences ont pour fonction de guider transversalement et vers le sol
les rails qui sont extraits du train en biais. Ils permettent de respecter les
normes en matière de courbure de rail dans les plans vertical et horizontal.
Avantageusement, au moins une potence peut comporter une jambe
dotée de roues à pneus, de façon à rouler sur la platefoime au fur et à mesure
que le train avance.
Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre
d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Les figures 1A, 1B et 1C représentent un chantier de pose de
traverses respectivement en élévation, vu de dessus et en
perspective,
Les figures 2A et 2B représentent un chantier de pose de rails sur
une première voie respectivement en élévation et vu de dessus, et
une vue élargie d'une partie de ce chantier en perspective,
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Les figures 2C et 2D représentent en perspective des vues élargies
du chantier de pose de rails sur une première voie,
Les figures 3A et 3B représentent un chantier de pose de rails sur
une seconde voie respectivement vu de dessus et en perspective,
La figure 3C représente en perspective une vue élargie d'une
portion du chantier de pose d'une seconde voie,
La figure 4 illustre schématiquement la séquence de pose
alternative des rails de deux voies selon le procédé.
Le procédé de construction d'une nouvelle ligne ferrée, par exemple une
ligne de TGV, selon l'invention comporte trois grandes étapes :
- pose des traverses des deux voies, à l'aide d'engins routiers,
- pose des rails de la première voie, à l'aide d'un train qui progresse sur
cette première voie,
- pose des rails de la seconde voie, à l'aide du même train progressant sur
la première voie.
Dans la première grande étape, la première phase consiste à constituer
sur la plateforme 5 et le long des deux voies V1 et V2 des dépôts 10 de
traverses. Ces dépôts sont effectués par des engins routiers qui accèdent à la
plateforme 5 par des accès routiers, par exemple un accès routier latéral 4
existant ou créé à l'occasion du chantier. Ces dépôts 10 sont caractérisés par
leur écartement D le long des voies et la quantité de traverses qu'ils
contiennent. Sachant que les traverses une fois posées sont distantes de 60
cm,
un dépôt prévu pour construire une longueur D de voie doit comporter N =
D/0,6 traverses. De cette façon, l'engin qui pose ensuite les traverses n'a
pas
besoin de se réapprovisionner entre deux dépôts.
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Dans les dépôts 10, les traverses sont assemblées et gerbées de façon à
pouvoir être reprises facilement pas un palonnier adapté.
La deuxième phase consiste à déposer sur la plateforme deux couches de
ballast 11 et 12 d'environ 5 à 8 cm d'épaisseur, sous la forme de bandes
5 suivant
la future file de rail. Ces couches de ballast ont pour objet de procurer
aux traverses en béton arillé monobloc (TBA) une assise sans aspérité ; elles
sont disposées de façon à constituer deux assises pour environ chacune 1/3 (à
confirmer) de la longueur des traverses en partant de chaque extrémité. Ces
couches de ballast sont réalisées par camion routier (non représenté).
10 Les
première et deuxième phases peuvent être interverties ou même
concomitantes.
A l'occasion de la première ou deuxième phase, l'axe médian de la
future voie est matérialisé par une ligne de couleur 13 qui constituera un
guide
pour la mise en place des traverses.
Les figues lA à 1C illustrent la troisième phase de l'étape de pose des
traverses. Elle fait intervenir une pelle mécanique classique 20 équipée d'un
palonnier 21 au bout de son bras articulé. Cette pelle mécanique est attelée à
un convoyeur 30 monté sur une remorque routière. La pelle mécanique 20
reprend les traverses des dépôts 10 grâce à son palonnier 21 et les dépose à
une extrémité du convoyeur 30. Un engin de pose de traverses 40, appelé
pondeuse , monté sur pneus 41, est attelé à l'autre extrémité du convoyeur
30. Cet engin de pose reprend les traverses du convoyeur et les dépose en
respectant le travelage, c'est à dire leur écartement, et l'équerrage, c'est à
dire
leur orientation. Un dispositif d'indexage (non représenté) solidaire de
l'engin
de pose 40 contrôle en permanence ce travelage. L'ensemble pelle mécanique
20, convoyeur 30 et engin de pose 40 progresse le long de la future voie en se
repérant sur la ligne de couleur 13.
Le résultat de cette première grande étape est une pose des traverses
définitives des deux voies V1 et V2 à leur emplacement définitif grâce à des
engins 20, 30, 40 qui sont tous routiers, c'est à dire sans l'intervention
d'un
train.
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Les figures 2A à 2D illustrent la deuxième grande étape du procédé selon
l'invention. Elle fait intervenir un train 50 de stockage et de pose de rail
et un
engin routier de guidage 60. Ce train 50 comporte, à partir de son extrémité
avant :
- un wagon d'extraction longitudinale 52,
- des wagons de stockage de rails 51,
- des wagons d'extraction des rails en biais 53,
- un ou deux locomotives Li, L2.
Le train et le chantier de pose progressent dans la direction illustrée par
la flèche Fi sur la première voie V1 en construction. Il roule sur les rails
R11
et R21 d'une portion de voie déjà posée. L'extrémité avant de train 50 est
définie comme celle qui fait face à la direction de la voie à construire.
Les rails à poser sont des longs rails soudés (LRS) de 400 m qui ne
sont pas manipulables par des engins classiques et qui sont stockés sur les
racks des wagons de stockage 51.
Le wagon d'extraction longitudinale 52 se trouve en tête du train ; il est
précédé par une structure mécano soudée 54 montée sur roues ferrées, qui
forme une rampe 55 pour les rails en cours d'extraction. Ce wagon 52
comporte des rouleaux presseurs (non représentés) qui sont adaptés pour saisir
un rail R12 qui constituera une partie de la première voie V1 et, grâce à une
pression suffisante exercée sur deux faces opposées du rail, le pousser
hors
du wagon 52 dans l'axe du train et devant lui, par conséquent dans le
prolongement de la première portion de voie déjà construite. La mise en place
des rails hors de leur zone de stockage peut s'effectuer à l'aide d'un câble
muni d'une pince à rail et d'un treuil.
Grâce à son élasticité, le rail R12 rejoint le niveau de la face supérieure
des traverses en glissant sur la rampe 55 de la structure 54. Un engin de
guidage 60 saisit l'extrémité avant du rail R12 et le guide en progressant
dans
la direction de la voie à construire. Pour réduire le frottement des rails sur
les
traverses, des cavaliers à rouleaux (non représentés) ont été au préalable
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clipsés sur certaines traverses, en dehors de l'emplacement définitif des
rails,
la distance les séparant étant suffisante pour permettre au rail de se
déplacer
librement sans frotter les traverses.
L'engin de guidage 60 présente deux particularités : d'une part le bras 61
est monté rotatif sur le châssis de façon à pouvoir saisir et guider chacun
des
rails, compte tenu de leur écartement, d'autre part les roues 62 sont sur-
écartées pour lui permettre d'enjamber les traverses.
Dans cette deuxième grande étape, le train de stockage et de pose 50 est
immobile sur la portion de première voie V1 déjà construite. Les opérateurs
commencent par poser les cavaliers à rouleaux sur les traverses, le rail R12
est
poussé hors du train 50, glisse sur la rampe 55 puis roule sur les cavaliers
munis de rouleaux installés sur les traverses, en même temps qu'il est guidé
par l'engin de guidage 60; le second rail R22 est à son tour poussé hors du
train et guidé. Lorsque les deux rails R12, R22 sont totalement extraits du
train
50 et posés sur les traverses, un engin de repositionnement classique (non
représenté) intervient pour poser les rails à leur emplacement définitif sur
les
traverses (opération de repositionnement). Une fois les rails à leur
emplacement définitif, les opérateurs récupèrent les cavaliers à rouleaux et
les
stockent dans des caisses 63 prévues à cet effet sur l'engin de guidage 60.
Les
rails R12, R22 sont ensuite fixés aux traverses et assemblés aux rails
correspondants de la portion de voie V1 déjà construite. On a ainsi construit
une longueur supplémentaire de la première voie V1 correspondant à la
longueur d'un LRS, sur laquelle le train 50 peut progresser.
Dans une variante améliorée, le wagon d'extraction 52 dispose de deux
jeux de rouleaux presseurs lui permettant d'extraire les deux rails R12 et R22
simultanément, et le bras 61 de l'engin de guidage 60 comporte un palonnier
lui permettant de guider les deux rails R12 et R22 simultanément.
Les figures 3A à 3C illustrent la troisième grande étape du procédé selon
l'invention. Les rails R31 et R41 de cette seconde voie sont déjà posés, et
dans
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cette étape, le train 50 dépose simultanément les rails R32 et R42 de la
seconde voie V2 en progressant sur la première voie Vl.
A son extrémité arrière, le train 50 comporte quatre wagons plats 53
munis de potences 56 et 57 en débord en direction de la future voie V2. Les
rails R32 et R42 sont extraits du train 50 en biais en direction de l'arrière
du
train ; ces potences ont pour fonction de les guider latéralement hors du
train
50 vers la platefonne 5 en jouant sur leur élasticité. A cet effet, elles
comportent des ouvertures à galets 59 à l'intérieur desquels les rails
coulissent.
Les potences 56 sont en porte à faux sur les wagons 53, les potences 57,
appelées bicyclettes , sont munies de roues à pneus 58 pour rouler sur la
plateforme 5.
Pour extraire les rails de leur stockage, on fait passer une élingue dans les
ouvertures à galets, puis le train recule suffisamment afin de recouvrir la
zone
de décharge précédente. L'élingue est maintenue sur les rails au moyen de
pinces à rail. Entre deux rails déchargés bout à bout, une élingue courte
munie
de deux pinces à rail peut permettre de les solidariser.
Les rails R32 et R42 sont déposés de part et d'autre des traverses de la
seconde voie V2, mais ils pourraient être déposés du même côté. Une fois leur
dépose terminée, un engin classique intervient pour les repositionner à leur
emplacement définitif sur les traverses. Ils sont ensuite fixés aux traverses
et
assemblés aux rails R31 et R41 déjà posés. Cette phase de repositionnement et
d'assemblage peut intervenir ultérieurement car le train de travaux n'a pas un
besoin immédiat de cette seconde voie V2. Elle peut par exemple intervenir en
temps masqué, alors que le train 50 est retourné en base arrière pour se
réapprovisionner en rails. La mise en place des rails de la seconde voie
directement sur les traverses à leur emplacement définitif peut être également
envisagée.
Comme illustré en figure 4, le procédé est répété pour poser les rails
suivants R13 et R23 de la première voie V1, puis les rails R33 et R43 de la
seconde voie V2. Les rails de la première voie V1 et de la seconde voie V2
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sont posés décalés longitudinalement de la longueur de train de stockage et de
pose.
Le procédé est bien sûr applicable à la construction d'une première voie
unique.
