Procédé de contrôle et de commande du travail d'une bourreuse pour voie ferrée et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé Le présent brevet concerne un procédé de con- trôle et de commande du travail d'une bourreuse pour voie ferrée et un dispositif pour la mise en aeuvre de ce procédé.
On sait que pour niveler une voie, on la cale préalablement, à la hauteur voulue, par des moyens quelconques provisoires, tels que crics par exemple. Le ballast est ensuite bourré, c'est-à-dire tassé sous chaque traverse de manière à obtenir une bonne assi se, ferme et régulière, de la voie.
L'expérience a montré que cette dernière opéra tion, dite de bourrage, demeure un point particuliè rement délicat. En effet, les exigences, actuelles sur la précision sont extrêmes - de l'ordre. du millimè tre - et les opérations préliminaires de mise en hauteur des, rails sont en conséquence très, délicates, relativement longues et coûteuses, exigent un per sonnel expérimenté, etc.
Il en résulte qu'il est de toute importance de chercher à éviter de détruire le nivellement si difficilement réalisé. Or le bour rage moderne est une opération très rapide, de l'or dre de quelques secondes pour chaque traverse, et il suffit d'un. coincement accidentel entre les pierres du ballast pour provoquer un dépassement anormal et indésirable du niveau prescrit.
Ce défaut est particulièrement grave lorsqu'il fausse le nivellement voulu, transversalement à la voie, c'est-à-dire lorsqu'il provoque un écart - mê me minime - sur la dénivellation désirée entre les deux files de rails, appelée dévers en technique fer roviaire.
On a donc proposé dies appareils de contrôle du nivellement transversal durant le bourrage, basés sur la mesure directe du dévers à l'aide d'un niveau li quide à bulle gazeuse, d'un pendule ou d'un gyro scope. Dans de telles conditions d'utilisation, il en résulte une série d'inconvénients dont ICSi plus impor tants sont les suivants On souligne tout d'abord que pour mesurer le dévers avec une précision de 0,
75 mm. sur une voie présentant un écartement de 1500 mm., l'insr trument devrait avoir une précision de<B> 0,5</B> pour mille, valeur difficile sinon impossible à obtenir d'un appareil de chantier, approprié à l'usage prévu.
Il est à peine besoin d'ajouter que tout système perfectionné, par exemple de levage ou d'arrêt de montée de la voie, commandé par l'un des dispo sitifs mentionniési, ne saurait donner une meilleure précision finale que son appareil de commande.
Par ailleurs, les niveaux à bulle ont une trop grande lenteur de réponse et de stabilisation. Ils sont sensibles aux accélérations horizontales - par fois très; élevées - qui se produisent inévitablement et d'une manière irrégulière dans le sens transversal à la voie sous l'influence des outils vibrants dans le ballast et des chocs dus au travail de bourrage.
Sensibles également aux autres accélérations para sites, ces niveaux montrent fréquemment un fraction nement voire une pulvérisation momentanée de leur bulle gazeuse. Ils présentent, outre ces défauts très difficiles à corriger en pratique,
le gros inconvénient que la rupture accidentelle de leur verre provoque une panne complète du contrôle.
Dans les appareils de contrôle par pendule à courte période d'oscillation propre, la précision est défectueuse, alors que dans les pendules de grande longueur libre, la réponse est trop lente. Tous ces appareils sont également sensibles aux accélérations horizontales parasites, qui agissent dans le plan d'os cillation tant sur le point de suspension que sur l'in dispensable dispositif amortisseur.
On souligne ici que lesdites accélérations indé sirables présentent leur intensité<U>maxim</U>um en fin de bourrage, c'est-à-dire juste au moment où l'on demande la plus grande précision.
Quant au gyroscope, on sait que son défaut le plus grave est la perte de direction dont rien n'aver tit et qui se produit inévitablement à plus ou moins long terme, soit pour une raison fortuite, soit par variation des frottements dans les pivots, soit par l'effet d'un changement de la pente ou du tracé de la voie, etc.
La précision de rappareil peut encore être affectée par l'effet de précession bien connu, ainsi que par les vibrations résiduelles et chocs dus au travail de bourrage.
Le mécanisme délicat d'un gyroscope - par ailleurs coûteux de réalisation et d'entretien - le rend sensible aux pannes qui para- lisent le contrôle.
Aucun de ces trois types d'instruments proposés pour le contrôle du dévers ne permet de commander aisément un dispositif - par exemple de correction agissant sur les organes de la bourreuse, car la force de commande à disposition est extêmement faible.
Un relais de force (ou de puissance) à très grande amplification est nécessaire, ce qui complique et alourdit d'autant la construction.
Dans les appareils à lecture directe, il se pré sente en outre le grave défaut commun à toute obser vation à distance. Le dévers devant pouvoir être me suré par exemple de -i-150 mm à -150 mm, au milli- mètre près, le champ de mesure de l'instrument est relativement très étendu par rapport à (unité de graduation.
Ceci exige ou bien une seule échelle, mais de très grande dimension, parfois irréalisable ; ou bien, une des échelles fractionnées avec méca nisme de décalage du zéro et sa commande à dis tance depuis le poste de l'observateur;
ou bien, une construction encore plus délicate et plus complexe, entraînant des manipulations diverses.
C'est ainsi que, sur un niveau à bulle, la possi- bilité de lecture s'atténue très rapidement avec l'éloi gnement de l'observateur.
De nuit, ou par temps sombre, la lecture devient encore plus pénible et in- certaine. Le niveau à bulle doit être ajusté dans le champ de mesure fractionnaire à l'aide d'une trans mission à distance si l'on veut éviter des déplace ments continuels, de l'observateur, parfois d'ailleurs impossibles selon la disposition choisie.
La lecture directe des indications fournies par un pendule ou un gyroscope se heurte à des diffi cultés. analogues puisque, comme déjà dit, leur pou voir d'amplification est très faible sans relais.
L'ensemble des inconvénients relevés fait qu'on ne voit pas de solution satisfaisante en pratique si l'on cherche à perfectionner les dispositifs, connus pour le contrôle du dévers durant le bourrage.
La méthode idéale serait de permettre la réalisation d'un appareil exempt des défauts signalés et doué notam ment d'une réponse suffisamment précise, claire et rapide pour pouvoir agir correctement à temps. C'est à quoi vise le présent brevet en proposant le principe du contrôle non plus du dévers, mais de la variation de dévers ou gauche de la voie durant le bourrage.
Le brevet comprend un procédé de contrôle et de commande du travail d'une bourreuse pour voie ferrée, dans lequel on mesure, tout au long du travail de bourrage, les variations relatives éventuelles de hauteur des rails dans un plan transversal à la voie, au voisinage immédiat des outils de bourrage, varia tions provoquées, par le bourrage lui-même, pour arrêter le travail de bourrage des outils du côté et à l'instant où un excès prédéterminé est mesuré,
pro cédé caractérisé en ce qu'on fait cette mesure par une détermination du gauche de la voie sur un tronçon de voie dont une extrémité est située au voisinage des outils de bourage et l'autre en avant de ces outils, dans une région nivelée correctement de la voie.
Le brevet comprend aussi un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant un appa reil de mesure, associé à une bourreuse pour voie ferrée, pour mesurer, au cours du travail de bour rage, les variations relatives éventuelles de hauteur des rails dans un plan transversal à la voie, au voi sinage immédiat des outils de bourrage, variations provoquées par le bourrage lui-même,
caractérisé en ce que ledit appareil de mesure est un appareil de mesure de gauche de la voie, placé à l'avant de la bourreuse et dont une base est située à proximité des outils de bourrage et (autre en avant de ces ou tils et de la première base.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en aeuvre du procédé que comprend le brevet et représente également à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un dispositif pour cette mise en #uvre.
Les fig. 1 et 2 sont des vues illustrant schémati quement le principe du procédé, la fig. 1 se rappor tant au cas d'une voie nivelée horizontalement, donc en palier, tandis que la fig. 2 concerne le cas d'une courbe de raccordement, où un certain gauche bien déterminé est imposé à la voie lors du calage.
Les fig. 3 et 4 sont des schémas explicatifs concer nant le principe d'un appareil indicateur optique; la fig. 3 se rapporte à une première forme d7exécu- tion et la fig. 4 à une variante.
Les fig. 5 à 7 représentent, schématiquement, la forme d'exécution susdite du dispositif.
La fig. 5 .en est une vue latérale, la fig. 6 une vue en plan partielle, et la fig. 7 une vue de l'avant.
Sur la vue en perspective de la fig. 1, on a re présenté pair deux droites parallèles les deux files de rails 1 et la dans la position plane qu'elles doi vent occuper. Une bourreuse - censée ici être du type en porte à faux, bien souvent décrit - est figurée simplement pour la clarté du dessin par ses essieux avant 2 et arrière 3, ainsi que par les traces 4, 5,<I>6, 7, 4a, 5a,
6a</I> et<I>7a de</I> ses outils de bourrage sur le plan de roulement. Dans la position représentée en traits pleins, il est évident que les deux droites transversales avant 8 et arrière 9 sont parallèles entre elles puisqu'elles reposent en 10 et 11 sur 1 déjà cité, et en 10a et 11a sur la.
Si maintenant durant 1e bourrage, la compression des pierres devient trop forte sous l'une des files de rails, celle-ci tend à se soulever au-dessus du niveau prescrit, à l'endroit où a lieu le bourrage, en formant une ondulation du genre indiqué avec exagération sur le dessin par le trait interrompu 12. Le point lla s'élève en llb de la hauteur h mm. qui est le gauche correspondant à la distance L mètres entre 8 et 9, distance prise comme unité à laquelle on rapporte toutes les élévations de ce genre.
La droite 9 vient en 9b en formant l'angle x avec 9, dit angle de distorsion ou du. gauche de la voie.
II s'agit ici précisément de débecter ce gauchis sement durant le bourrage en contrôlant constam- ments l'écart angulaire entre les deux transversales 8, 9 séparées par une distance fixe L.
Il est clair que l'amplitude h du défaut, forte ment agrandi sur le dessin, doit rester faible pour qu'il soit possible de le corriger aisément. La pra tique montre que par exemple il suffit d'interrompre le mouvement de rapprochement des outils de bour rage pour que sous l'effet de leurs vibrations dans le ballast, combinées avec le poids propre de la voie, la charge de l'essieu avant et l'élasticité des rails, l'onde anormale disparaisse.
On cherche aussi à utiliser la forme de l'ondula tion accidentelle qui permet visiblement de choisir une distance L relativement très courte avec tous les avantages de construction et d'utilisation qui en découlent, notamment une excellente précision.
Un défaut vers le bas, par exemple produit par l'affaissement d'un cric ébranlé par les vibrations des outils voisins, peut évidemment être corrigé en forçant le bourrage.
De même, un défaut simultané, dans un sens ou dans l'autre, sur chacune des files de rails peut être rectifié de façon que le gauche soit nul.
On voit que pour limiter le défaut et ses con séquences, constamment durant le bourrage, il est nécessaire de disposer d'un appareil dé contrôle à réponse rapide, aisément réalisable d'après ce qui vient d'être dit et comme on le verra plus loin.
Ces principales particularités se retrouvent quelle que soit la forme de la voie, notamment dans les cas suivants Si le plan de roulement est incliné transversale ment, c'est-à-dire que la voie présente un certain dévers, on comprend sans peine que le gauche me sure, à une certaine échelle, la variation de dévers des droites 8 et 9b. De même, si ce plan présente une pente longitudinale, ou si la voie est en courbe régulière, etc.
Pour ne pas allonger inutilement la description, on se borne à montrer ce qui se passe au début d'une courbe de raccordement. La fig. 2 reproduit avec les mêmes désignations une partie des éléments, de fig. 1.
On a admis, que seule la file de gauche 1a - d'après la flèche du dessin - est incurvée dans ce raccordement et oc cupe la position, correcte figurée par le trait plein. On voit que la transversale 10 - 10a donne main tenant la parallèle 11 - 11b qui forme l'angle x avec la droite 11 - 11a.
En position correcte, la voie doit donc présenter un gauche de h mm., ce qui reviendra à décaler le zéro de l'appareil en imagi nant un défaut voulu et orienté vers le bas, c'est-à- dire en sens contraire au relèvement h à réaliser sur L mètres.
La mesure du gauche s'effectue ici, comme le ' montrent les fig. 1 et 2, par la mesure de la distance du point 11 b au plan contenant les trois autres points 11, 10 et 10a.
Sur la fig. 3, on a enregistré schématiquement le principe d'un appareil indicateur lumineux, de manière à en faire ressortir clairement le fonction nement.
On s'est limité à un tronçon de l'appareil pour la simplicité de la figure: On voit en 57 une source lumineuse admise à rayons parallèles (un fil incandescent par exemple) dirigés horizontalement - vers la droite sur le des sin - et sur le chemin, desquels sont placés verti calement deux organes intercepteurs 58 et 59, re présentés en coupe suivant le plan passant par le fil lumineux 57.
Pour simplifier l'exposé, ledit or gane 58 est supposé rester immobile et en outre des fentes minces qu'il présente en 60, 61 et 62 sont admises régulières, et régulièrement espacées en sorte que les arêtes- inférieures 60a respectivement<I>61a et</I> 62a sont distantes de z.
L'organe 59 est susceptible de coulisser paral 1èlement à 58 ; i1 comporte aussi des fentes, 63, 64 et 65, mais de grande largeur, et dont les arêtes supérieures 63a respectivement 64a et 65a sont placées à distance croissante l'une de l'autre en allant vers le bas de la figure.
Le fonctionnement est alors le suivant Dans la position représentée, les paires d'arêtes de découvrement 60a et 63a, 61a et 64a, 62a et 65a qui se recouvrent empêchent le passage de rayons lumineux. L'appareil est opaque pour un observateur placé à droite sur le dessin.
Si maintenant l'organe 59 se déplace progressi vement vers le haut, le recouvrement y1, de 60a et 63a finit par s'annuler en sorte qu'un rayon lumi neux filtre à travers 63 et 60. Par contre, les autres recouvrements restent suffisants pour empêcher le passage de rayons à travers les fentes inférieures 61 et 62. L'observateur ne voit ainsi qu'un seul rayon sur le tronçon de dispositif représenté.
Si l'organe 59 continue à monter, le recouvre ment suivant - soit y2 de 61a et 64a du dessin finit à son tour par s'annuler et par laisser passer à travers 64 et 61, un rayon lumineux en sorte que l'observateur en voit deux simultanément.
Et ainsi de suite. On comprend sans peine que si l'on choisit par exemple le recouvrement y1 = 1 mm; y2 = 2 mm; y3 = 3 mm ; etc., l'observateur verra succes sivement 1, puis 2, pus 3, ... rayons lumineux indi quant l'élévation en mm de l'organe 59.
On remarque alors que l'espacement z peut être choisi à volonté, aussi grand que nécessaire, par exemple z = 100 mm.
Dès lors l'appareil est un indicateur de montée en même temps qu'un amplificateur de déplacement dans le rapport de 100 à 1.
Il est clair que la descente s'indique par le pro cessus inverse.
Il est évident également que l'espacement z entre les fentes de 58 pourrait être lui-même irrégulier pour obtenir par exemple une amplification variable le long de l'échelle.
La fig. 4 reproduit, avec les mêmes désignations, une variante des éléments de la fig. 3.
Ici les fentes 63, 64 et 65 de 59 sont admises de même hauteur que les fentes 60, 61 et 62 de 58. On voit immédiatement que les arêtes de décou- vrement 63b et 60b, 64b et<I>61b,</I> 65b et 62b tra vailleront d'une manière analogue à celle décrite ci- dessus, mais en sens contraire.
En conséquence, l'ob servateur verra un nombre constant de rayons, par exemple un seul, dont la position plus ou moins élevée sur l'appareil, lui indiquera le déplacement de 59, mais avec une amplification dans les; propor tions choisies. Le principe décrit ci-dessus, est utilisé dans le dispositif représenté aux fig. 5, 6, 7.
Sur la fig. 5, on admet une voie horizontale dont seule la file de rails 13 de droite, dans le sens mon tré par la flèche, est visible. On aperçoit en 14 l'avant du châssis fixe d'une bourreuse en porte à faux devant laquelle est attelé le dispositif qu'on va décrire.
Celui-ci est admis construit symétriquement par rapport au plan milieu de la voie en sorte que les organes correspondants sur le côté gauche seront repérés comme précédemment par l'indice a. La traverse avant 15 se termine par la plaque 16 sur laquelle est fixé, par des vis 17 et 18, un patin 19 à base 20 arrondie et muni d'un guide 21.
Au milieu de 15 est soudé un tube central 22, lui- même soudé au milieu d'une plaque 23 dont l'extré mité porte une plaquette 24 formant butée.
Un crochet central 25 d'attelage, très libre en tous sens, vient s'engager dans la plaque 26 soudée à la traverse 27 arrière qui se termine également par une plaque 28 munie des vis 29 et 30 de fixation du patin 31 à base arrondie 32 et guide 33.
Au milieu de 27 est fixé un support 34 solidaire d'un boîtier 35 à cadran 36 et qui est muni d'un crochet 37 central d'attelage libre venant s'engager dans la plaquette 38 soudée contre 14. Un crochet 38 du même genre est prévu à l'extrémité de 27.
On distingue encore en 40 un doigt logé dans un guide 41 et qui supporte 24. La fig. 6 reproduit avec les mêmes désignations les organes décrits et fait ressortir la construction symétrique.
Sur la fig. 7, on voit encore avec les mêmes dési gnations une partie des organes déjà décrits, notam ment les plaquettes-butées 24 et 24a supportées par les doigts 40 et 40a qui coulissent dans 41 et 41a et s'appuient en 42 et 42a sur chacun des leviers 43 et 43a pivotés en 44 et 44a sur la traverse 27.
Les extrémités 45 et 45a de ces leviers tendent une chaîne 46 qui, passant à travers 34, vient engrener sur un pignon 47 pivoté au centre de 35 et lié à un disque 48 dont des dents spéciales 49, 50 et 50a, 51 et 51a, 52 et 52a peuvent former écrans en ob turant des fentes 53 et 53a, 54 et 54a, 55 et 55a, 56 et 56a ménagées dans le cadran 36. Une source de lumière (permanente), non représentée sur le des sin, est prévue dans la partie du boitier 35 opposée au cadran 36.
Compte tenu de ce qui a déjà été dit dans la première partie de cet exposé, le fonctionnement est alors le suivant: Dans la position représentée, le gauche est admis nul et l'appareil convenablement réglé à l'aide des vis 17, 18, 29 et 30. La traverse avant 15 étant horizontale, les deux butées 24 et 24a sont au même niveau, les leviers sont horizontaux et le dis que-écran obture toutes les fentes.
Si maintenant, pour une raison quelconque, par exemple un défaut de 1 mm de hauteur du côté gauche près des outils de bourrage, la traverse ar rière 27 pivote autour de la base 20 du patin 19 sur le rail opposé, les articulations 44 et 44a se sou lèvent. Le déplacement est plus grand pour l'arti culation 44a que pour 44. Puisque la traverse avant 15 ne change pas sa position, les butées 24 et 24a et avec elles les doigts 40 et 40a se déplacent de la même distance sur les deux côtés.
Les points de contacts 42 et 42a se trouvent ainsi sur la même hauteur, ce qui provoque le pivotement des leviers 43 et 43a, dont les bouts sont reliés ensemble par la chaîne 46 et le pignon 47. Le pignon 47 et avec lui le disque 48 se tournent dans un sens contraire au sens de pivotement de la traverse arrière 27. La position relative dès dents 49, 50 et 50a, 51 et 51a, 52 et 52a et des fentes 53 et 53a, 54 et 54a, 55 et 55a, 56 et 56a est alors changée.
Danse l'exemple supposé d'un, défaut de niveau de 1 mm du côté gauche la première fente 53a du côté gauche du cadran 36 :est découverte et laisse filtrer un rayon lumineux émis, par la source de lumière située dans le boitier 35.
Si maintenant le défaut mesure 2 mm, la rotation plus grande de l'écran fait en outre découvrir la fente 54a immédiatement au-dessus de la précédente. Et ainsi de suite.
L'ordre de succession des indications lumineuses rappelle le sens du défaut, ici vers le haut. Pour un dépassement du côté droit, ce seront les fentes de droite qui s'éclaireront selon un pro cessus analogue.
On comprend sans peine d'après la fig. 7 que moyennant un choix judicieux des bras de leviers, du diamètre du pignon 47, du rayon moyen des fen tes et de leur espacement angulaire, il est possible d'amplifier d'une manière considérable, par exemple de 1 à 100, la valeur du gauche à mesurer, et cela en conservant une très grande sensibilité, surtout si l'on utilise judicieusement des vibrations résiduelles dues au bourrage, en plaçant l'appareil indicateur à proximité des outils de bourrage,
pour qu'il subisse les vibrations produites par ces outils.
La transmission mécanique du gauche peut être extrêmement rigide et l'inertie des pièces en mouve- ment peut être très réduite, en sorte que les, indica tions sont quasi instantanées. L'absence de contacts électriques, toujours délicats, permet une construction particulièrement robuste @et simple.
Les indications discontinues présentent l'avantage de pouvoir être observées sans fatigue par le bour- reur, par ailleurs absorbé par son travail. Elles lui permettent en outre d'effectuer instantanément et sans difficulté les, corrections nécessaires. On sou ligne l'avantage important que l'appareil doit nor malement toujours, indiquer zéro, sauf dans les.
cour bes de raccordement où il suffit alors au bourreur de maintenir par exemple la même fente éclairée pour effectuer automatiquement la correction impo sée. Cette méthode permet l'avantage important de supprimer toute transmission à distance pour le ré glage du zéro, et les complications qui en résultent.
Bien entendu, l'appareil de mesure du gauche de la voie pourrait commander des moyens d'arrêt au tomatique du travail des outils de bourrage, pour arrêter automatiquement le rapprochement des ou tils du côté du rail présentant, relativement à l'autre rail, une différence de hauteur excédant une valeur fixée d'avance, 1 mm par exemple. Dans ce cas, l'appareil indicateur optique que l'on vient de dé crire pourrait être supprimé.
Quant à cet appareil indicateur, il pourrait être utilisé dans d'autres cas que celui décrit de la mesure du gauche d'une voie ferrée.