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REVENDICATIONS
1. Bourreuse de voies ferrées comprenant au moins une unité de bourrage (UB) mobile verticalement équipée d'outils de bourrage (9), et un dispositif de contrôle de l'amplitude d'au moins un mouvement opératoire desdits outils de bourrage, et sur laquelle ledit dispositif de contrôle comprend au moins un détecteur de l'arrivée de l'unité de bourrage dans une position en hauteur choisie et réglable émettant un signal de commande à ladite arrivée et un commutateur de mise en marche, d'arrêt et/ou d'inversion du mouvement opératoire des outils de bourrage sensible à ce signal de commande, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte un capteur de déplacement (PVUB) émettant en permanence un signal électrique représentatif de la distance séparant l'unité de bourrage (UB) du plan de roulement de la bourreuse,
au moins un comparateur électronique (Cl) relié au capteur du déplacement et ajusté à un niveau d'émission du signal de commande représentatif de la distance entre la position en hauteur choisie de l'unité de bourrage et le plan de roulement de la bourreuse et au moins un appareil d'ajustage (Al) de ce niveau.
2. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur de déplacement (PVUB) du dispositif de contrôle est du type analogique.
3. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur de déplacement (PVUB) du dispositif de contrôle est du type digital.
4. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte une pluralité de comparateurs électroniques (Cl, C2) équipés chacun d'un appareil d'ajustage (Ai, A2) et tous reliés au capteur de déplacement (PVUB).
5. Bourreuse selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que les appareils d'ajustage (Ai, A2) du dispositif de contrôle sont reliés entre eux par une liaison (19) ayant pour effet de rendre leurs actions interdépendantes.
6. Bourreuse selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le capteur de déplacement (PVUB) du dispositif de contrôle est constitué par un potentiomètre, en ce que la sortie dudit potentiomètre est reliée à une entrée du comparateur électronique (Cl), et en ce que l'appareil d'ajustage (Al) est constitué par un potentiomètre de réglage dont la sortie est reliée à l'autre entrée du comparateur électronique (Cl).
7. Bourreuse selon les revendications 1 et 3, caractérisée en ce que le capteur de déplacement (PVUB) du dispositif de contrôle est un codeur et en ce que ce codeur est relié au comparateur électronique par l'intermédiaire d'un convertisseur digital-analogique.
8. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un comparateur électronique (CpR) du dispositif de contrôle est relié à son appareil d'ajustage (A3) par l'intermédiaire d'un circuit de correction comprenant un premier comparateur (22) dont la sortie est reliée à une entrée du comparateur électronique (CPR) et dont une entrée est reliée à l'appareil d'ajustage (A3), un second comparateur (23) dont une entrée est reliée à la sortie du premier comparateur (22) et l'autre au capteur de déplacement (PVUB), et une logique séquentielle de commande (24) associée à deux mémoires (Ml et M2) reliées d'une part à la sortie du second comparateur (23) et d'autre part à l'autre entrée du premier comparateur (22), la logique séquentielle (24) étant synchronisée avec les opérations des cycles de bourrage de l'unité de bourrage.
9. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte deux comparateurs électroniques (27, 28 fig. 6) reliés tous deux par une entrée au capteur de déplacement (PVUB) et chacun d'eux par l'autre entrée à un appareil d'ajustage (25, 26), et en ce que les sorties de ces deux comparateurs sont reliées respectivement aux deux bobines de commande (d, m) d'un distributeur hydraulique proportionnel à trois voies (Dp) d'alimentation d'un vérin hydraulique (8, fig. 1) actionnant l'unité de bourrage (UB), par l'intermédiaire d'un transformateur (29, 30) et d'un interrupteur (K2, Kil).
10. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte un capteur de déplacement du type rotatif (11), entraîné par les déplacements de l'unité de bourrage (UB) par l'intermédiaire d'une transmission comprenant une courroie crantée (13) dont un brin rectiligne, disposé parallèlement à la direction desdits déplacements, est entraîné par l'unité de bourrage par une liaison (16), et un réducteur (18) animé par la courroie crantée (13) et dont l'arbre de sortie entraîne l'élément mobile du capteur de déplacement rotatif (11).
11. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte un appareil de lecture (V) de la position en hauteur de l'unité de bourrage signifiée par le signal de sortie du capteur de déplacement (PVUB), cet appareil de lecture étant relié audit capteur.
12. Bourreuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de contrôle comporte un capteur de déplacement (PVUB) du type linéaire dont l'élément mobile est entraîné directement par l'unité de bourrage (UB).
La présente invention a pour objet une bourreuse de voies ferrées comportant un dispositif de contrôle de l'amplitude d'au moins un mouvement opératoire de ses outils de bourrage et sur laquelle ces outils en forme de pioches sont montés à pivotement et par paires sur au moins un châssis mobile verticalement. Ce type de châssis, qui peut être équipé d'une ou de plusieurs paires d'outils de bourrage, constitue une unité de bourrage et une bourreuse peut en comporter plusieurs, réparties en travers de la voie ferrée de manière à bourrer le ballast, sous les traverses.
L'opération de bourrage de chaque traverse ou de chaque groupe de traverses se fait à chaque pas d'avance de la machine ou de translation des unités de bourrage par une succession de mouvements opératoires comprenant au moins un mouvement d'insertion des outils dans le ballast par descente des unités de bourrage, au moins un mouvement de fermeture puis d'ouverture des outils de chaque paire autour de la traverse ou des traverses à bourrer, puis au moins un mouvement de retrait de ces outils par remontée des unités de bourrage, ces mouvements pouvant être effectués à la suite ou en combinaison partielle.
Actuellement, le contrôle de l'amplitude de ces mouvements ainsi que leur commande séquentielle sont effectués par des dispositifs comprenant des fins de course électromécaniques, inductifs ou capacitifs, à commande tout ou rien effectuée par des cames réglables et équipant chaque unité de bourrage.
Les niveaux d'action particuliers de ces fins de course sont les suivants:
arrêt de la remontée des unités de bourrage à une cote MA suffisante pour permettre l'avance sur la prochaine traverse ou le prochain groupe de traverses à bourrer;
arrêt de la remontée des unités de bourrage à une cote MI inférieure à la cote MA, entre les insertions successives opérées sur la ou les mêmes traverses, dans le but de diminuer le temps d'un cycle de bourrage à plusieurs insertions;
avance de la bourreuse ou translation des unités de bourrage pendant la remontée de ces dernières avant qu'elles n'atteignent les cotes MI ou MA définies ci-avant dans le but de couvrir les temps de réaction du système d'avance du véhicule ou de translation des unités de bourrage et d'augmenter ainsi le rendement de la bourreuse;
;
- fermeture des outils de chaque paire avant qu'ils ne soient parvenus à la cote de profondeur de bourrage, pendant la descente des unités de bourrage, dans le but d'obtenir une fermeture et une pénétration plus rapides de ces outils dans le ballast;
arrêt de la descente des unités de bourrage à une cote de profondeur de bourrage présélectionnée en fonction de la hauteur du rail et de celle des traverses; en général, ce niveau d'action nécessite l'emploi de plusieurs fins de course électriquement commutables afin de permettre l'adaptation rapide aux changements de matériel de voie.
Ces dispositifs de contrôle et de commande utilisant des fins de course sont satisfaisants dans la mesure où le nombre des niveaux d'action désirés n'est pas trop élevé et lorsque le réglage des cames des fins de course peut être effectué in situ, c'est-à-dire sur les unités de bourrage qui en sont équipées. Dans les cas contraires, des problèmes se posent car le nombre des fins de course que l'on peut installer est limité par leur encombrement et leur actionnement à distance depuis la cabine de travail de la machine n'est pas économiquement réalisable.
Actuellement, ces problèmes revêtent une importance particulière car le nombre de niveaux d'action souhaitables augmente avec l'affinement des techniques du bourrage, et par le fait que la présence d'opérateurs sur la voie à côté des machines est de moins en moins tolérée par les administrations de chemins de fer, à cause du danger du trafic sur voies adjacentes.
Le dispositif de contrôle de la bourreuse selon l'invention, tel que défini dans la revendication 1, apporte une solution à ces problèmes. Le comparateur électronique et l'appareil d'ajustage du niveau d'émission du signal de commande de mise en marche, d'arrêt et/ou d'inversion de chaque mouvement opératoire des outils d'une unité de bourrage que l'on désire contrôler peuvent être installés à distance et permettre ainsi de fournir, depuis la cabine de travail de la machine, toutes les consignes de réglage relatives aux niveaux d'action telles que celles décrites précédemment, en évitant la présence d'opérateurs sur la voie.
En outre, le nombre de comparateurs électroniques que l'on peut installer à distance n'est pas limité, contrairement au nombre de fins de course que l'on peut installer actuellement le long de la course de chaque unité de bourrage. Enfin, I'action de ces comparateurs peut être déclenchée en n'importe quelle position de l'unité de bourrage par le signal électrique émis en permanence par le capteur de déplacement. De la sorte, le nombre de niveaux d'action que l'on peut obtenir est pratiquement illimité, toutes proportions gardées, par rapport aux besoins actuels.
D'autres possibilités et avantages ressortiront de la description qui suit et du dessin qui l'illustre.
Ce dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention, ainsi que deux variantes.
La fig. 1 est une vue d'ensemble d'une bourreuse de voies ferrées équipée du dispositif de contrôle, objet de l'invention.
La fig. 2 est un détail constructif de ce dispositif.
La fig. 3 est un schéma bloc de son circuit électrique.
La fig. 4 est un schéma fonctionnel se rapportant audit circuit.
La fig. 5 est un schéma fonctionnel se rapportant à une première variante.
La fig. 6 est un schéma bloc se rapportant à une seconde variante.
La bourreuse représentée (fig. 1) comporte un châssis 1 reposant par deux essieux 2 et 3 sur les rails 4 d'une voie ferrée. Cette bourreuse est équipée de manière conventionnelle d'un dispositif de déplacement de la voie 5 et d'unités de bourrage UB réparties en travers de celle-ci de manière à encadrer une traverse. Chaque unité de bourrage comprend un châssis 7 mobile en hauteur dont les mouvements de montée et de descente sont commandés par un vérin hydraulique 8, et des outils de bourrage 9 en forme de pioche montés à pivotement et par paires sur ce châssis. Les deux outils de chaque paire, vibrants, sont animés de manière conventionnelle de mouvements d'ouverture et de fermeture obtenus par un dispositif moteur 10 ayant pour effet de les rapprocher et de les écarter de la traverse qu'ils encadrent.
Chaque unité de bourrage UB est équipée d'un capteur de déplacement PVUB solidaire du châssis 1 de la bourreuse, d'un type capable de fournir directement une information électrique analogique, tel que par exemple un potentiomètre ou un capteur sans contact du type inductif, capacitif ou optique. Ce capteur
PWB est ici un potentiomètre rotatif 11 (fig. 2) à un tour entraîné par les déplacements en hauteur de l'unité de bourrage
UB par l'intermédiaire d'une transmission 12 (fig. 1).
Cette transmission, détaillée (fig. 2), comprend une courroie crantée 13 étendue parallèlement à la direction du déplacement en hauteur de l'unité de bourrage UB entre deux poulies 14 et 15 dont la position est fixe par rapport au châssis 1 de la bourreuse.
Cette courroie crantée 13 est entraînée par le châssis 7 de l'unité de bourrage UB auquel elle est reliée à cet effet par un doigt d'entraînement 16 fixé en un point de l'un de ses brins rectilignes 17.
La poulie supérieure 14 transmet le mouvement de la courroie crantée 13 à un réducteur 18 dont l'arbre de sortie entraîne l'élément mobile du potentiomètre rotatif 11. La course libre du brin 17 de la courroie crantée 13 doit être au moins égale à la course totale de l'unité de bourrage et le rapport de réduction du réducteur 18 doit donner pour cette course totale un tour au potentiomètre rotatif 11. De cette manière le potentiomètre rotatif 11 fournit en permanence une information électrique proportionnelle à la position en hauteur de l'unité de bourrage UB par rapport au plan de roulement de la bourreuse.
Cette information est transmise à distance, par un câble à un circuit de contrôle à distance, intallé par exemple dans un pupitre de la cabine de travail de la bourreuse et dont le schéma bloc est représenté (fig. 3).
Ce circuit de contrôle et de commande comprend, reliés au capteur de déplacement PWB, qui est ici le potentiomètre 11, un nombre de comparateurs Ci, CL ... (Cx) correspondant au nombre désiré de niveaux d'action tels que définis en début d'exposé.
Chacun de ces comparateurs Ci, C2 . . (Cx) est ajusté à un potentiel de commutation correspondant au niveau d'action désiré par un appareil d'ajustage constitué ici par un potentiomètre Ai, respectivement A2 ... (Ax).
A la sortie des comparateurs Ci, C2 ... (Cx), le signal de commutation est dirigé sur un commutateur de mise en marche, d'arrêt et/ou d'inversion du mouvement opératoire contrôlé respectivement par chacun de ces comparateurs à l'arrivée de l'unité de bourrage au niveau d'action désiré préaffiché à l'aide des potentiomètres de réglage respectifs A1, Au ... (Ax)
A ce stade du circuit schématisé sur cette fig. 3, le but principal de l'invention est atteint, car il comprend tous les éléments nécessaires permettant de fournir à distance, depuis la cabine de travail de la bourreuse, les consignes relatives aux niveaux d'action désirés et quel que soit leur nombre.
Certains niveaux d'action étant interdépendants, il est avantageux de pondérer entre eux les différents potentiomètres de réglage de manière à interdire des ajustages erronés, voire dangereux de ces niveaux d'action. A cet effet, les potentiomètres Ai et
As de la fig. 3 sont montrés reliés par une liaison 19 qui a pour effet de pondérer l'action du potentiomètre A2, la consigne affichée sur ce dernier étant ici supposée dépendante de la consigne affichée sur le potentiomètre Ai. De la même manière, si l'on appelle:
:
- MA la remontée des unités de bourrage entre chaque pas d'avance,
- MI la remontée des unités de bourrage entre chaque insertion des outils dans un cycle à plusieurs insertions,
- FE la fermeture des deux outils d'une paire,
- AV l'avance d'un pas,
- PR la profondeur de bourrage, il est aisé d'assurer entre les niveaux de ces actions les relations: MI < MA, FEsMI et PRSAVSMI.
Cette possibilité offerte par l'invention est difficilement réalisable avec les solutions actuelles à fins de course.
Pour permettre le contrôle visuel permanent de la cote effective de chaque action de commande préaffichée sur les potentio mètres Ai, Au ... (Ax) et si nécessaire de la corriger, un appareil de lecture de la position en hauteur de l'unité de bourrage signifiée par le signal de sortie du capteur PVUB, ici un voltmètre V, analogique ou digital, est connecté au capteur de déplacement PVUB.
Cela peut être avantageux en particulier pour contrôler la cote de profondeur de bourrage effectivement atteinte, qui doit être aussi constante et précise que possible. On sait que la vitesse de descente des unités de bourrage étant relativement élevée, que la résistance à la pénétration des outils dans le ballast variant d'un endroit à l'autre et que finalement le temps de réaction du système électrohydraulique de commande d'arrêt de la descente des unités de bourrage n'étant pas nul, il y a toujours un dépassement de la profondeur de bourrage affichée. Hormis la possibilité de corriger manuellement ce dépassement en agissant sur la consigne d'affichage de la profondeur de bourrage en fonction de la quittance de sa valeur effective lue sur le voltmètre V, il est possible de prévoir un asservissement de cette profondeur de bourrage, contrôlé automatiquement.
A cet effet, le comparateur CpR commandant l'arrêt de la descente de l'unité de bourrage, qui est montré séparé des autres comparateurs Ci, C2, comporte une entrée 20 reliée directement au capteur PVUB et une autre entrée 21 reliée 9 un potentiomètre de réglage A3 par l'intermédiaire d'un circuit de correction comprenant:
- un premier comparateur 22 dont la sortie est reliée à l'entrée 21 du comparateur CPR, et dont une entrée est reliée au potentiomètre de réglage A;
- un second comparateur 23 dont une entrée est reliée à la sortie du premier comparateur 22 et l'autre au capteur PVUB;
- une logique séquentielle de commande 24 associée à deux mémoires M1 et M2 reliées d'une part à la sortie du second comparateur 23 et d'autre part à l'autre entrée du premier comparateur 22.
Ce circuit de correction permet l'annulation automatique du dépassement de profondeur par approximations successives. Son fonctionnement est le suivant:
Le signal de consigne de profondeur de bourrage PR affiché au potentiomètre de réglage A3 est transmis simultanément aux comparateurs CpR et 23, au travers du premier comparateur 22 dans lequel il est sommé à un signal de correction DN-I en provenance de la mémoire M2. Le signal résultant de cette sommation, constituant le signal de consigne de profondeur corrigé PC, est dirigé sur le comparateur CpR pour commander l'arrêt de la descente de l'unité de bourrage et sur le comparateur 23 pour déterminer le dépassement de profondeur D à l'arrêt effectif de cette descente, par comparaison avec le signal en provenance du capteur de déplacement PVUB.
Puis ce signal de déplacement D déterminé est transmis comme signal de correction au comparateur 22 au travers des mémoires M1 et M2 selon un processus réglé par la logique séquentielle 24 qui est synchronisée à cet effet avec les opérations des cycles de bourrage de l'unité de bourrage de la manière suivante:
- On admet que l'unité de bourrage bourre une traverse (N).
- La mémoire M2 contient la valeur DN-I du dépassement mémorisé à la précédente traverse (N-i), par rapport à la profondeur corrigée qui était alors celle calculée précédemment à la traverse (N - 2).
- A la fin du bourrage de la traverse (N), on charge la mémoire M1 avec le nouveau dépassement de profondeur DN déterminé à ladite traverse (N), par rapport à la profondeur corrigée qui a été calculée à la précédente traverse (N-i).
- Avant de bourrer la prochaine traverse (N+ 1) on transfère le contenu de la mémoire M1 dans la mémoire M2 afin d'obtenir la nouvelle valeur de-la profondeur corrigée PC=PR-DN calculée à la traverse (N), qui sera exploitée lors de la commande et du contrôle de la profondeur de bourrage à la prochaine traverse N+1.
De la sorte, I'on donne à chaque traverse bourrée l'ordre d'arrêt de descente de l'unité de bourrage à une nouvelle cote de profondeur corrigée, correspondant à la valeur de consigne affichée de laquelle on retranche la valeur mémorisée du dépassement de la profondeur corrigée à la traverse précédente, comme le montre la fig. 4 sur laquelle il faut lire:
PCo comme profondeur de consigne,
PCI, PC2 ... PCn comme profondeurs corrigées successives,
PAo, PAI ... PAn comme profondeurs atteintes successives,
Do, Dl ... Dn - i comme dépassements successifs,
0, 1, 2, 3 ... n comme traverses bourrées successivement.
Si l'on ne recherche pas un automatisme aussi poussé, il est également possible de contrôler la profondeur de bourrage par simple annulation du précédent déplacement de profondeur. La fig. 5 illustre cette méthode. A la traverse n, on donne l'ordre d'arrêt de la descente de l'unité de bourrage à une valeur de profondeur corrigée PR - K. Dn - z correspondant à la valeur de consigne affichée PR dont on retranche la valeur du dépassement Dn - i de cette valeur de consigne mémorisé à la traverse précédente n - 1. Comme la vitesse de descente de l'unité de bourrage est fonction de la résistance à la pénétration des outils de bourrage dans le ballast, donc dépend de la cote de profondeur de bourrage,
il est nécessaire de prévoir une pondération manuelle de la valeur Dn - X du dépassement précédent, par affichage d'un coefficient de pondération K, si l'on veut obtenir une profondeur corrigée suffisamment précise.
Il est possible également d'asservir la position en hauteur de chaque unité de bourrage par une servovalve commandée électriquement par un signal proportionnel à la différence entre la position de consigne affichée et la position effectivement atteinte.
Enfin, dans une variante représentée schématiquement par le schéma bloc de la fig. 6, le contrôle de la profondeur de bourrage est obtenu par freinage de la descente de chaque unité de bourrage par commande électrique proportionnelle d'une vanne hydraulique appropriée, ce freinage étant contrôlé par le capteur de déplacement PWB.
A cet effet, le circuit représenté comprend:
- un premier potentiomètre de réglage 25 destiné à l'affichage de la profondeur de bourrage de consigne PR;
- un second potentiomètre de réglage 26 destiné à l'affichage de la hauteur de remontée MA de l'unité de bourrage;
- un premier comparateur 27 dont les deux entrées sont reliées l'une à la sortie du premier potentiomètre 25 et l'autre à la sortie du capteur de déplacement PVUB;
- un second comparateur 28 dont les deux entrées sont reliées l'une au second potentiomètre 26 et l'autre à la sortie du capteur de déplacement PVUB;
;
- un distributeur hydraulique Dp du type proportionnel à trois voies dont une première bobine d est excitée par le signal résultant de sortie du premier comparateur 27 au travers d'un interrupteur K2 et d'un transformateur 29 et dont la deuxième bobine m est excitée par le signal résultant de sortie du second comparateur 28 au travers d'un interrupteur K1 et d'un transformateur 30.
Dans ce circuit, la première bobine d du distributeur Dp commande la descente de l'unité de bourrage et la seconde bobine m sa remontée; ces bobines d et m commandent le débit hydraulique proportionnellement à la valeur du courant électrique qui les traverse. L'interrupteur K2 n'est fermé que s'il y a une commande de la descente de l'unité de bourrage et l'interrupteur K1 n'est fermé que s'il y a une commande de sa remontée. Le distributeur hydraulique Dp alimente le vérin hydraulique 8 (fig. 1) actionnant le châssis 7 de l'unité de bourrage UB.
De la sorte, la descente de l'unité de bourrage est freinée progressivement au fur et à mesure de la diminution de la différence Dl = PWB-PR entre le signal provenant du capteur de déplacement PWB proportionnel à la cote de la position effective de l'unité de bourrage et le signal de consigne de profondeur de bourrage PR provenant du premier potentiomètre de réglage 25, ce signal Dl étant déterminé et transmis par le premier comparateur 27.
La remontée de l'unité de bourrage est freinée de la même manière, avec ce circuit, par le signal D2 = MA - PVUB déterminé et transmis par le deuxième comparateur 27.
Aux avantages déjà signalés et procurés par l'invention, on remarque qu'un seul câble de liaison suffit à raccorder le capteur PVUB équipant chaque unité de bourrage à la cabine de travail de la bourreuse, alors que dans les dispositifs connus il faut une liaison par fins de course utilisées, c'est-à-dire en moyenne 6 à 7 câbles, et que, de plus, ces fins de course nécessitent l'installation de moyens de guidage.
Des variantes constructives pourront être apportées en ce qui concerne le capteur de déplacement et son circuit de traitement.
Ainsi ce capteur pourra être également un capteur du type digital tel qu'un codeur incrémental ou absolu. Dans ce cas, soit il alimentera un convertisseur digital - analogique et se traitera comme un capteur analogique, soit il incrémentera des compteurs sur lesquels seront préaffichées les consignes de réglage.
D'autre part on pourra installer en lieu et place du capteur de déplacement rotatif un capteur de déplacement linéaire dont l'élément mobile pourra être entraîné directement par l'unité de bourrage dans ses déplacements en hauteur.