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Véhicules de chemin de fer articulés
Cette invention se rapporte à un véhicule de chemin de fer articulé. Lorsqu'il est accouplé à un tracteur qui eut être de construction ordinaire, le nouveau véhicule forme un train léger répondant aux conditions d'économie et de sécurité de marcne à grande vitesse, sans danger de déraillement.
Dans les véhicules de chemins de fer, de construction ordinaire, la caisse de la voiture est montée à ses extrémités sur des bogies à quatre roues qui sont articulés à la caisse et ne sont par conséquent pas guidés. La roue extérieure avant de chacun des bogies attaque la voie dans les courbes sous un angle positif, ce qui amené le bord d'attaque de son boudin en contact avec le rail, de telle sorte que le frottement entre le boudin et le rail tend à faire monter la roue sur le rail.
Cette
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tendance est combattue par le poids du véhicule. En guidant les roues on peut faire agir la roue extérieure sur la voie dans les courbes sous un angle d'incidence négatif, de manière à amener le bord d'attaque de son boudin en contact avec le rail de telle sorte que le frottement entre ce boudin et le rail tenu à maintenir la roue sur celui-ci. Lorsque les loues sont ainsi guidées, il est inutile de compter sur le poids du véhicula pour empêcnerle déraillement dans les courbes.
L,, guidage des roues pour attaquer la voie sous un an- gle négatif dans les courbes peut se faire dans un train de wagons aont chacun n'a qu'une paire de roues. Les roues de ci%Et- que wagon sont situées à l'extrémité arrière et leur axe est main- tenu perpendiculaire à l'axe ae la voiture. L'extrémité avant de chaque wagon est articulée à l'extrémité arrière du wagon précé- dent à proximité de l'axe de ses roues. Les roues sont alors gui- dées de 1.àaniére à attaquer la voie dans les courbes sous un fai- ble angle négatif à condition que la longueur de chaque véhicule se trouve dans le rapport voulu avec le rayon des courbes de la voie.
Ce rapport, qui peut être établi mathématiquement comme il sera expliqué ci-dessous, est telque les véhicules doivent être beaucoup plus courts que ceux qui sont ordinairement employés à présent sur les chemins de fer. Cette condition Introduit une sé- rieuse difficulté à inapplication pratique des roues guidées aans l'établissement des trains de cnemin de fer, car quelle que soit la suspension à ressort qui peut être employée, les wagons ae chemin de fer très courts sont soumis à des mouvements de tangage qui sont très inconfortables pour les voyageurs et donnent nais- sance aussi à des erforts dangereux dans les places de construc- tion.
En outre, remploi de voitures courtes indépendantes présen- t un sérieux danger en cas de collision, car les cnocs longitu- dinaux sur un train de ces .vagons sont susceptibles de rejeter
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les extrémités des wagons latéralement ou de bas en haut dans des positions où ceux-ci ne peuvent guère résister à la violence de la collision.
Suivant la présente invention,on évite ces difficultés en construisant un seul long véhicule de chemin de fer formé de tronçons articulés. Les tronçons sont rendus solidaires par des accouplements à leurs extrémités, qui réduisent tout mouvement de translation relatif entre les extrémités adjacentes des tronçons dans n'importe quelle direction et réduisent aussi tout mouvement relatif de rotation ou toute inclinaison relative des extrémités de deux tronçons adjacents, de telle sorte que le véhicule entier roule cornue un seul véhicule bien que les accouplements entre les tronçons permettent le pivotement de ces derniers dans un plan hori- zontal, de telle sorte que le véhicule peut passer dans les cour- bes de la voie.
La solidarité des tronçons pour former un véhi- cule unique de telle manière que les extrémités de tronçons ad- jacents se trouvent toujours dans un même alignement constitue aussi un facteur de sécurité important en cas de collision.
Tour vieil faire comprendre la nature de l'invention et ses différents avantages, on décrira en détail des véhicules articulés suivant l'invention en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
Fige. 1 à 5 sont des vues partiellement schématiques montrant un véhicule articulé suivant l'invention sous une forme simple ;
Fig. 1 est une vue de côté d'un véhicule articulé attelé à une locomotive;
Fig. 2 est une vue de côté des extrémités adjacentes de deux tronçons contigus montrant le dispositif d'accouplement entre eux ;
Fig. 3 est une vue en plan de l'accouplement représen-
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té sur la Fig. 2;
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21C'D'o 4 est une vue S8,l"blcl-p1e à 1d 'ig. 3 montrant la position du dispositif d'accouplement lorsque le véhicule si trouve dans une courbe de 1x voie, aont la couroui2 a été exagéré.'':' pour plus de clarté; et
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Fig. 5 est une vue montrant quel serait l'effet sj. l'd.c- couplement de traction se détacnait, figes. 6 à 12 montrent 1 construction d'un véhicule sui- vant l'invention dans 1, i'o,ae tila4 let plus opportune* Fig. 6 est une vue de coté au venicule a,ccoul a une locomotive;
Figt ? est une .vue en perspective de 1 ext. ait ax- rible 'de l'un des trowon6, montrant le dispositif à 'àccoui>1m<1<int Fig. 8 est une vue de l'ext éc2it arrière ae l'un des tronçons;
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Figs. 9, 10 et 11 sont aes vues de détail de l'accou- plement de traction, Fig. 9 étant une vue en plan partielleiuent en coup.; horlzontale, Fig. 10, une vue en élévation partiellement en coupe verticale, et Fig. 11 une coupe suivant la ligne 10-10 de la Fig. 9;
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fin. 12 est une coupe vertical.à plus grande ecnelle de l'un des dispositifs d'accouplement latéraux;
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Fig. 13 est un 3c?flé.iia montrant l'action d'une roue sous un certain angle par rapport à la voie, indiquant en (a) un angle d'attaque positif et en (d) un angle d'attaque négatif.
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r'iQ. 14 est une vue schématique en plan du :v:énicu1e et de la locomotive dans une courbe de la vole dont la courbure est exagérée.
Fig. 15 est un :schéma montrant deux paires adjacentes de roues du véhicule dans une courbe de la voie dont la couroure est encore plus exagérée; et
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Fig. 16 est un graphique indiquant la relation entre l'angle d'attaque et le facteur de sécurité contre les déraille- mente.
Le véhicule articulé représenté sur la Fige 1 consiste en un certain nombre de tronçons rigides a supportés chacun par une paire de roues b à leur extrémité arrière. L'accouplement entre les extrémités adjacentes de deux tronçons contigus se compose d'une connexion médiane c et de deux connexions latérales (le Celles-ci sont situées prés des côtés externes des tronçons de telle sorte qu'elles sont au moins aussi écartées l'une de l'autre que les rails de la voie.
La connexion médiane c réduit les mouvements de sépara- tion des extrémités des tronçons et constitue donc une connexion ou accouplement de traction. Elle réduit aussi les mouvements latéraux relatifs des extrémités des sections. De préférence, elle est établie pour permettre librement un déplacement vertical relatif de telle sorte qu'elle ne supporte aucune partie du poids de l'un ou l'autre des tronçons. Elle comprend un pivot vertical c1 monté sur l'un des tronçons et s'engageant à frottement doux dans une ouverture c2 dtune pièce montée sur l'autre tronçon, de manière à permettre le pivotement des tronçons dans un plan ho- rizontal.
Les connexions latérales à limitent le mouvement vertical relatif des parties quelles relient. Comme elles sont placées sur les côtés du véhicule, elles servent à réduire non seulement les mouvements verticaux relatifs des extrémités des tronçons, mais aussi la mouvement de rotation relatif des extrémités des tron- Qons autour de l'axe du véhicule, c'est-à-dire l'inclinaison re- lative des tronçons. Les connexions latérales d permettent un mou- veinent horizontal relatif autour du pivot central c1, comme cela se présente lorsque le véhicule aborde une courba de la voie.
Les
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connexions d sont essentiellement des connexions coulissantes, consistant chacune en un élément coulissant d1, et un élément de guidage ±1.2 .dans lequel l'élément coulissant s'ajuste sans jeu.
Afin de permettre un ajustement étroit sans danger de ca- .lage lorsque le véhicule se trouve dans une courbe de la voie,
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l'élément coulissant dl est articulé à l'un des tronçons poux- pouvoir pivoter autour d'un axe vertical d3, tandis que l'élément
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de guidage à2 est articulé à l'autre tronçon de manleie a. pouvoir tourner autoui.' d'.un axe vertical .9.4 Pdx ,Ju 1 t de c jvt(3dhJ d l.1ivote"icmt, on co:np.:zdx'd que les colmjxions l<:LtéJ:ctleb .9. n. lu.,u- .vent pas, par t;11,5-ltl.;ùk,e, 4a:lloc2:.;. un lliJUVdlldJt t l.t:::r.',1 relatif 1.;8 .a.XtX ulit4s des :.xonon8 (voir .tl'ii,S.)), jiais COh,lJ ci;
ÜlJUV0,hnt .::st J1,cn8 ,,I",I' la connexion d.. traction ail4üianu, lU3 COllil.,X10XW .tlC,7..:L11c;8 st lc).tralë3 coopèrent pour .t1's',.int.'l'111 Qü,Jü.i.3 l:-s <.>;<- tl é1ités des tronçons da:ls un .li;.l::,tmnt paiiait.
L'extiànité avant au tronçon de t$te est articulée; a l t8 XtI é:it arrière du tracteur et supportée JàX ce dernier, par exemple, au moyen de connexions üi0d.1èJ.n et latérales s:ulaldal:s celles eütployées entre les .tJ on\$ons.
Les Fige. 6 à 12 montrent le mode de construction du véhicule articulé qu'on (3stLne le plus :::>:COill.llcl.l1daole..
Canaque tronçon a est 1'01.113 d'un corp-3 tuculaire rigide.
Le plancher de chaque tronçon est constitué d'une longrine centra- le 10, de deux longerons latéraux il et de traverses de type plus
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ou itlOins conventionnel. Les parois et la toiture comportent deux solides cadres transversaux d'extrémité 13 et lusieu.? cadres in- termédiaires légers 14, avec des tringles d'écartement 15 et un mince revêtement en tôle 16 fixé rigidement en place par' des rivets ou par soudure aux points.
A cnaque cadre 13 est fixée une poutre composée 17
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s'étendant transversalement à l'extrémité du tronçon et p'ésen- tant une partie.médiane surbaissée couvrant la longrine centrale
10 et laissant au niveau du plancner un espace suffisant pour un passage Confortable des voyageurs. Cette poutre a la blême largeur que le cadre d'extrémité 13 qui est à peu près égale à la moitié du diamètre d'une roue. Les parties surélevées aux extrémités de cnaque poutre 17 présentent des boîtes ou logements 18, 19 desti- nés à recevoir les roues.
Les roues 20 sont montées par paires aux extrémités ar- rière des tronçons. Chacune des roues est tourillonnée indépendam- ment de l'autre roue de ici. même paire sur un arbre 20' reliant deux coulisseaux 21 montés sur des tiges de guidage verticales 22 fixées dans l'une des boites 18. Une suspension à ressort est formée par des ressorts à boudins 23. Le mode de montage de cria,- cune des roues empêche tout mouvement de pivotement de son axe et tout déplacement de ce dernier en avant ou en arrière par rap- port au tronçon auquel il est relié. Le système de montage main- tient ainsi l'axe commun des deux roues de chaque paire de roues perpendiculairement à l'axe du tronçon qui la précède.
Les ties de guidage 22 sont montées par l'extrémité ouverte de l'une des boites de telle sorte que la partie supé- rieure de chaque roue est engagée partiellement à l'intérieur de la boit: 18 à l'extrémité arrière du tronçon sur lequel elle est montée et partiellement à l'intérieur de la boîte 19 à l'extrémi- . té avant du tronçon adjacent. cette disposition permet d'avoir accès aux coussinets des roues et à la suspension à ressort pour les vérifications ou les réparations lorsque les tronçons doivent être séparés l'un de l'autre.
Elle offre aussi davantage de pla- cer l'axe commun des roues de chaque tronçon directement à l'ex- trémité arrière de ce dernier, de telle sorte que les pivots c1 des accouplements de traction entre les tronçons peuvent être fa-
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cilement aménagés approximativement dans les mêmes plans verticaux que les axes des roues. suivant une variante, les roues peuvent être montées suivant un procédé breveté ou brevetable quelconque par l'inter- médiaire d'un pont qui maintient invariable la distance entre les deux roues d'une paire et est relié à la caisse par des dispositifs qui assurent la flexibilité verticale et horizontale entre les roues et le véhicule.
En tout cas, l'essentiel est que les roues tournent indépendamment et qu'à tout instant un parallélisme parfait est assuré entre les roues et l'axe longitudinal du tronçon rigide qui précède immédiatement chaque paire.
A titre d'exemple on a représenté sur les Fige* 17 (a, b et c) le principe essentiel pour la réalisation duquel on peut adopter différents systèmes de suspension connus.
Les roues R R sont représentées cornue étant réunies par un pont E raccordé a la caisse par des bras B B qui sont articulés aux points P P par l'intermédiaire de barbes de toi- sion.tes chocs latéraux sont supportés par des contr ficnes BF qui sont reliées élastiquement a la caisse au point C.
La connexion ou accouplement ue traction c entre les extrémités des tronçons comprend un pivot vertical C1 fixé dans un étrier 26, et un coussinet a frottement doux C2 qui pénètre dans l'étrier et entoure le pivot. Le coussinet est établi dans une joue 28 ménagée sur un manchon 29 qui est monté sur un pivot horizontal 30 dont les extrémités sont maintenues dans deux plaques de support 31 fixées a la longrine centrale 10 de l'un des tronçons. Il n'y a pas de jeu entre les extrémités du man- chon 29 et les plaques de support 31.
L'étrier 26 qui porte le pivot c1 est supporté par un manchon 32 qui est fixé d'une manière amoviple sur un pivot 33 porté par un manchon 34 qui est monté sur un pivot de support
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horizontal 35 dont les extraites sont maintenues par des pla- ques de support 36 fixées à la longrine centrale 10 de l'autre tronçon. Aucun jeu n'est perlais entre les extrémités du manchon 34 et ces plaques de support.
Les pivots horizontaux 30, 35 constituent deux axes horizontaux' ' étroitement espacés de la connexion d'accouple- nient, en sorte que celle-ci permet des mouvements de monte et baisse relatifs entre les extrémités des tronçons et ne suppor- te donc aucune partie du poids du tronçon à l'extrémité avant duquel elle est fixée. D'autre part, du fait que les extrémités des manchons 29, 34 sont en prise avec les plaques de support 31, 36, l'accouplement de traction empêche tout mouvement hori- zontal relatif des extrémités des tronçons, sauf le mouvement de rotation horizontal autour du pivot c1.
Les connexions latérales d sont fixées aux cadres d'extrémité 13 des tronçons. Elles sont placées près des côtés extérieurs du tronçon à une hauteur considérable au-dessus de l'accouplement ou connexion de traction de préférence au même niveau que les centres de gravité des connexions.
Le coulisseau d1 de chacune des connexions latérales d est constitué par une broche qui est fixée à un pivot vertical 41 monté dans un coussinet vertical 42 fixé au cadre d'extrémité 13 de l'un des tronçons. Le coussinet vertical 42 est formé d'un. manchon métallique 43 s'ajustant étroitement sur le pivot 4l etdiun manchon externe 44 maintenu dans des supports 45 montée sur le cadre d'extrémité 13. Entre le manchon de coussinet et le manchon. externe se trouve un amortisseur cylindrique en caoutchouc qui est de préférence uni aux deux manchons de manière à faire corps avec ceux-ci. Les mouvements ascendants et descendants du pivot vertical 41 sont empêchés tous deux par des supports d'extrémité
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46 fixés au manchon externe 45.
Les supports a'extrémités peuvent aussi renfermer des tampons aznortisseurs en caoutchouc 41.
Le guide ou coussinet d2 de la connexion est fixé à un pivot vertical 48 qui est porté par un coussinet vertical 49 construit comme le coussinet vertical du pivot 41 et monté sur le châssis d'extrémité de l'autre tronçon. Le guide d2 est cons- titué par un manchon de coussinet métallique interne 50 et un manchon externe 51 avec interposition entre ces manchons d'un
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amortisseur en #::mtcnouc, de préférence adhèrent a chacun de ceux- ci.
Les dispositif a d'accouplement qui viennent d'être dé- crits fonctionnent comme il a été exposé précéaettiment avec réfé- ience aux Fies. 1 à 5. En outre, la connexion de traction permet
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un mouvement de pivotement relatif aes tronionx adjacents autour d'un axe horizontal, oet les amortisseur.; en caoutchouc des conne-
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xions latérales permettent etUdsi un pareil' pivotement dano une certaine mesure.
Ceci offre l'avantage d'assurer l'articulation de.3 tronçons dans un plan vertical pour permettre' au vénicule de s'adapter aux courues verticales de la voie comme cela peut seprésenter au sommet d'une colline ou au fond d'une vallée ou à l'entrée d'une rampe.
Len mouvements cellulaires relatifs des tron-
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çons, nécessaires dans ce bute sont tellement faibles que l'em- ploi des amortisseurs en caoutchoUc n'est pas ixzdisp;nsale u.u foi-le- tioi1neiaiBnt àù vénicule, jials Ces a,ruo.ti::u; sont d3i:::éLulo8 pour t.a})ê0m-JX' la transmission ú.,JS viurationa ae l'un ues trou- vons au suivant..
On dccrira le bon foncbiomemeut du vénicule articulé .3t. '33 référant aux ,sc:lémd.8 ues .I:!'l,:-,. 13 3. Lb. Ceci fera CJlll..lHt;Jna.I'8 pourquoi il est possible d '..,j10y,;;.J:' la construction extrêmement légère î9iJi'à>5eÀlé± FJà: 12S aessinn 5<1às daIl6S de uadill.mzzt
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Les expressions angle d'attaque "positif" et "négatif" sont employées pour définir une position relative entre une roue à boudin et une voie lorsque La direction dans laquelle la roue roule n'est pas exactement parallèle à la voie. Lorsque la direc- tion du roulement de la roue est inclinée vers le rail en partant du côté du rail en prise avec le boudin de la roue, comme c'est représenté en (a) sur la Fige 13, la roue est dite attaquant la voie sous un angle positif.
Lorsque la, direction du roulement de la roue est inclinée en s'écartant du rail à partie du point où ce dernier se trouve en contact avec le boudin de la roue, com- me c'est indiqué en (b) sur la Fig. 13, alors la roue est dite attaquant le rail sous un angle négatif. La nature des angles d'attaque des roues d'un véhicule articulé suivant l'invention est indiquée sur les Fige* 14 et 15.
La Fig. 14 est une vue en plan du véhicule et d'une lo- comotive qui y est accouplée, dans une courbe de la voie. Chacun des tronçons est représenté par deux lignes perpendiculaires dont l'une représente son axe et l'autre l'axe de ses roues. L'extrémi- té avant de l'axe de chaque tronçon est maintenue par son pivot sur la ligne médiane de la voie, attendu que le pivot de traction à l'extrémité avant de chaque tronçon se trouve à peu près dans le plan horizontal de l'axe des roues du tronçon précédent.
Il est clair d'après la Fige 14 qua la roue externe de chaque tronçon attaque la voie sous un angle négatif.-de telle sor- te que la partie arrière de son boudin vient en contact avec la face interne du rail, tandis que la roue externe avant d'un bogie à quatre roues ou de la locomotive représentée à droite sur la Fig.14, attaque la voie sous un angle positif de telle sorte que la partie avant de son boudin se trouva en contact avec la face interne du rail (voir Fig.13 où les pointa de contact entre les boudins et les rails sont indiqués en A). Le frottement entre la @
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partie avant de la roue et le rail tend à faire monter la roue sur le rail,
tandis que 13 frottement entre la. partie arrière du boudin et le rail tend à maintenir la, roue sur le rail. Il est évident par conséquent qu'il y a moins de danger de déraillement lorsque la roue attaque la voie sous un angle négatif.
Dans les ouvrages traitant de l'exploitation des chemi@s
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de fier, le danger d'un déraillement est examiné en consiaérant le facteur de sécurité Nadal
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facteur représente le report de la poussa latérale qu'une roue peut supporter au poids portant de la roue. Le danger du déraillement est d'autant moindre que ce rapport est plus grand.
Fig. 10 représente trois courues où le facteur de sécuri-
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té s est porté en fonction dd.. 1c,ngle d'attaque pour trois dia- Q
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mètres différente de roues, à savoir 600, Où et 1000 ..ù.ul. Ces cour- bes montrent que le facteur de sécurité est beaucoup plus grand pour les valeurs négatives que pour les valeurs positives de l'an-
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gla d'attaque et elles indiquent aussi que la valeur iiiaxiiaiua du facteur de sécurité pour laquelle le danger ae déraillement fast .ainiuula se présentes un angle d'attaque d'environ -20'.
Dans un véhicule articula suivant l'invention, l'angle
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d' at taque 0( dépend de la longueur L d'un tronçon du véhicule et du rayon de courbure R de la voie. Il ressort de li,xwiien de la Fig. 15 que le rapport entre ces quantités est:
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En conséquence, pour donner à [alpha] la valeur -20', la
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longueur de chaque tronçon doit tre fgale à environ 0.012 du rayon de coureurs de la voie. Pour les voies de cnwain de fer existantes, ceci donne une longueur de tronçon comprise entre trois et six fois 1 t écartement de ld voie.
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Articulated railway vehicles
This invention relates to an articulated railway vehicle. When coupled to a tractor which may have been of ordinary construction, the new vehicle forms a light train meeting the conditions of economy and safety of running at high speed, without danger of derailment.
In railway vehicles of ordinary construction, the body of the car is mounted at its ends on four-wheeled bogies which are articulated to the body and are therefore not guided. The front outer wheel of each of the bogies attacks the track in curves at a positive angle, which brings the leading edge of its flange in contact with the rail, so that the friction between the flange and the rail tends to mount the wheel on the rail.
This
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tendency is fought by the weight of the vehicle. By guiding the wheels, the outer wheel can be made to act on the track in curves at a negative angle of incidence, so as to bring the leading edge of its flange into contact with the rail so that the friction between this flange and the rail held to keep the wheel on it. When the vehicles are guided in this way, there is no need to rely on the weight of the vehicle to prevent derailment in curves.
The guidance of the wheels to attack the track at a negative angle in curves can be done in a train of wagons, each of which has only one pair of wheels. The wheels of the car are located at the rear end and their axis is kept perpendicular to the axis of the car. The front end of each wagon is hinged to the rear end of the preceding wagon near the axis of its wheels. The wheels are then steered from 1 to 1 to attack the track in curves at a low negative angle provided that the length of each vehicle is in the desired ratio to the radius of the curves in the track.
This ratio, which can be established mathematically as will be explained below, is such that vehicles must be much shorter than those which are ordinarily employed at present on railways. This condition introduces a serious difficulty in the practical application of guided wheels in the establishment of railway trains, for whatever spring suspension which may be employed, very short railway cars are subjected to stress. pitch movements which are very uncomfortable for the travelers and also give rise to dangerous erforts in the places of construction.
In addition, the re-use of independent short cars presents a serious danger in the event of a collision, since the longitudinal cnocs on a train of these .vagons are liable to reject.
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the ends of the cars sideways or from the bottom up in positions where they can hardly resist the violence of the collision.
According to the present invention, these difficulties are avoided by constructing a single long railway vehicle formed of articulated sections. The sections are made integral by couplings at their ends, which reduce any relative translational movement between the adjacent ends of the sections in any direction and also reduce any relative rotational movement or any relative inclination of the ends of two adjacent sections, such that the whole vehicle runs as a single vehicle although the couplings between the sections allow the latter to pivot in a horizontal plane, so that the vehicle can pass in the curves of the track.
The solidarity of the sections to form a single vehicle in such a way that the ends of adjacent sections are always in the same alignment is also an important safety factor in the event of a collision.
In order to explain the nature of the invention and its various advantages, articulated vehicles according to the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Freezes. 1 to 5 are partially schematic views showing an articulated vehicle according to the invention in a simple form;
Fig. 1 is a side view of an articulated vehicle coupled to a locomotive;
Fig. 2 is a side view of the adjacent ends of two contiguous sections showing the coupling device between them;
Fig. 3 is a plan view of the coupling shown
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tee in Fig. 2;
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21C'D'o 4 is a view S8, 1 in Fig. 3 showing the position of the coupling device when the vehicle is in a 1x lane curve, where the runout has been exaggerated. ':' for clarity; and
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Fig. 5 is a view showing what would be the effect sj. the d.c- traction coupling was detached, frozen. 6 to 12 show the construction of a vehicle according to the invention in 1, i'o, ae tila4 let more convenient * Fig. 6 is a side view to the veniculum a, ccoul to a locomotive;
Figt? is a perspective view of 1 ext. axrible 'from one of the trowon6, showing the device to' sccoui> 1m <1 <int Fig. 8 is a view from the rear exterior to one of the sections;
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Figs. 9, 10 and 11 are detailed views of the traction coupling, FIG. 9 being a partial sectional plan view .; horlzontale, Fig. 10, an elevational view partially in vertical section, and FIG. 11 a section taken along line 10-10 of FIG. 9;
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end. 12 is a vertical cross section of one of the side couplings;
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Fig. 13 is a 3c? Flé.iia showing the action of a wheel at an angle to the track, indicating in (a) a positive angle of attack and in (d) a negative angle of attack.
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r'iQ. 14 is a schematic plan view of the: v: enicu1e and the locomotive in a curve of the flight whose curvature is exaggerated.
Fig. 15 is a diagram showing two adjacent pairs of wheels of the vehicle in a curve of the track the course of which is even more exaggerated; and
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Fig. 16 is a graph showing the relationship between angle of attack and derailment safety factor.
The articulated vehicle shown in Fig. 1 consists of a number of rigid sections a each supported by a pair of wheels b at their rear end. The coupling between the adjacent ends of two contiguous sections consists of a middle connection c and two side connections (These are located near the outer sides of the sections so that they are at least as far apart the one from the other as the rails of the track.
The middle connection c reduces the separating movements of the ends of the sections and therefore constitutes a traction connection or coupling. It also reduces the relative lateral movements of the ends of the sections. Preferably, it is set to freely allow relative vertical displacement so that it does not support any part of the weight of either of the sections. It comprises a vertical pivot c1 mounted on one of the sections and engaging with gentle friction in an opening c2 of a part mounted on the other section, so as to allow the sections to pivot in a horizontal plane.
The lateral connections to limit the relative vertical movement of the parts which they connect. As they are placed on the sides of the vehicle, they serve to reduce not only the relative vertical movements of the ends of the sections, but also the relative rotational movement of the ends of the sections around the axis of the vehicle, i.e. that is to say the relative inclination of the sections. The lateral connections d allow a relative horizontal movement around the central pivot c1, as occurs when the vehicle enters a curve in the track.
The
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connections d are essentially sliding connections, each consisting of a sliding element d1, and a guide element ± 1.2. in which the sliding element fits without play.
In order to allow a safe tight fit of the timing when the vehicle is in a bend in the lane,
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the sliding element dl is articulated to one of the sections to be able to pivot about a vertical axis d3, while the element
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guide à2 is articulated to the other section of manleie a. be able to turn on. ' of.a vertical axis .9.4 Pdx, Ju 1 t of c jvt (3dhJ d l.1ivote "icmt, we co: np.: zdx'd that the colmjxions l <: LtéJ: ctleb .9. n. lu. , u- .vent not, by t; 11,5-ltl.; ùk, e, 4a: lloc2:.;. a lliJUVdlldJt t lt ::: r. ', 1 relative 1.; 8 .a.XtX ulit4s des: .xonon8 (see .tl'ii, S.)), jiais COh, lJ ci;
ÜlJUV0, hnt. :: st J1, cn8 ,, I ", I 'the connection d .. traction ail4üianu, lU3 COllil., X10XW .tlC, 7 ..: L11c; 8 st lc) .tralë3 cooperate for .t1's' , .int.'l'111 Qü, Jü.i.3 l: -s <.>; <- all sections of: ls un .li; .l ::, tmnt Paiait.
The front extension to the head section is articulated; at the rear of the tractor and supported by the tractor, for example, by means of üi0d.1èJ.n and side connections s: ulaldal: s those used between the .tJ on \ $ ons.
The Fige. 6 to 12 show the construction method of the articulated vehicle that we (3stLne the most :::>: COill.llcl.l1daole ..
Canaque section a is 1'01.113 of a rigid tucular body-3.
The floor of each section is made up of a central sill 10, two side spars il and type plus sleepers.
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or itlOins conventional. The walls and the roof have two solid transverse end frames 13 and lusieu. Lightweight intermediate frames 14, with spacer rods 15 and a thin sheet liner 16 rigidly fixed in place by rivets or spot welding.
A frame 13 is fixed to a composite beam 17
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extending transversely to the end of the section and weighing part of the lowered median covering the central sill
10 and leaving sufficient space at the level of the plank for a comfortable passage of travelers. This beam has the same width as the end frame 13 which is approximately equal to half the diameter of a wheel. The raised parts at the ends of the beam 17 have boxes or housings 18, 19 intended to receive the wheels.
The wheels 20 are mounted in pairs at the rear ends of the sections. Each of the wheels is journaled independently of the other wheel here. same pair on a shaft 20 'connecting two slides 21 mounted on vertical guide rods 22 fixed in one of the boxes 18. A spring suspension is formed by coil springs 23. The method of assembly of cria, - cune of the wheels prevents any pivoting movement of its axis and any movement of the latter forward or backward with respect to the section to which it is connected. The mounting system thus maintains the common axis of the two wheels of each pair of wheels perpendicular to the axis of the section which precedes it.
The guide ties 22 are mounted by the open end of one of the boxes so that the upper part of each wheel is partially engaged inside the box: 18 at the rear end of the section on which it is mounted and partially inside the box 19 at the end. front tee of the adjacent section. this arrangement allows access to the wheel bearings and to the spring suspension for checks or repairs when the sections must be separated from one another.
It also offers more to place the common axis of the wheels of each section directly at the rear end of the latter, so that the pivots c1 of the traction couplings between the sections can be made.
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cile arranged approximately in the same vertical planes as the axes of the wheels. according to a variant, the wheels can be mounted according to any patented or patentable process by means of a bridge which keeps the distance between the two wheels of a pair invariable and is connected to the body by devices which ensure vertical and horizontal flexibility between the wheels and the vehicle.
In any case, the main thing is that the wheels turn independently and that at all times perfect parallelism is ensured between the wheels and the longitudinal axis of the rigid section which immediately precedes each pair.
By way of example, Figs * 17 (a, b and c) show the essential principle for the realization of which one can adopt various known suspension systems.
The RR wheels are shown retort being joined by a bridge E connected to the body by BB arms which are articulated at the PP points by means of roof barbs. Your side impacts are supported by BF controls which are connected elastically to the body at point C.
The connection or coupling ue traction c between the ends of the sections comprises a vertical pivot C1 fixed in a caliper 26, and a soft friction pad C2 which enters the caliper and surrounds the pivot. The pad is established in a cheek 28 formed on a sleeve 29 which is mounted on a horizontal pivot 30, the ends of which are held in two support plates 31 fixed to the central sill 10 of one of the sections. There is no play between the ends of the sleeve 29 and the support plates 31.
The yoke 26 which carries the pivot c1 is supported by a sleeve 32 which is removably fixed on a pivot 33 carried by a sleeve 34 which is mounted on a support pivot
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horizontal 35, the extracts of which are held by support plates 36 fixed to the central sill 10 of the other section. No play is beaded between the ends of the sleeve 34 and these support plates.
The horizontal pivots 30, 35 constitute two horizontal axes '' closely spaced from the coupling connection, so that the latter allows relative up and down movements between the ends of the sections and therefore does not support any part. the weight of the section at the front end of which it is attached. On the other hand, because the ends of the sleeves 29, 34 engage with the support plates 31, 36, the traction coupling prevents any relative horizontal movement of the ends of the sections, except the horizontal rotational movement. around the pivot c1.
The lateral connections d are fixed to the end frames 13 of the sections. They are placed near the outer sides of the section at a considerable height above the coupling or traction connection preferably at the same level as the centers of gravity of the connections.
The slider d1 of each of the lateral connections d is constituted by a pin which is fixed to a vertical pivot 41 mounted in a vertical bearing 42 fixed to the end frame 13 of one of the sections. The vertical pad 42 is formed of a. metal sleeve 43 which fits tightly to pivot 41 and an outer sleeve 44 held in brackets 45 mounted on end frame 13. Between the bushing sleeve and the sleeve. External is a cylindrical rubber damper which is preferably united to the two sleeves so as to form one body therewith. The upward and downward movements of the vertical pivot 41 are both prevented by end brackets
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46 attached to the outer sleeve 45.
The end supports may also contain rubber shock absorbers 41.
The guide or bush d2 of the connection is fixed to a vertical pivot 48 which is carried by a vertical bush 49 constructed as the vertical bush of the pivot 41 and mounted on the end frame of the other section. The guide d2 is constituted by an internal metal bearing sleeve 50 and an external sleeve 51 with interposition between these sleeves of a
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shock absorber in # :: mtcnouc, preferably adhere to each of these.
The coupling devices which have just been described operate as has been explained above with reference to the Fies. 1 to 5. In addition, the traction connection allows
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a relative pivotal movement of the adjacent tronionxes about a horizontal axis, and the dampers; rubber conne-
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Lateral xions allow etUdsi such a pivoting to a certain extent.
This offers the advantage of ensuring the articulation of 3 sections in a vertical plane to allow 'the vénicle to adapt to the vertical runs of the track as it can appear at the top of a hill or at the bottom of a hill. valley or at the entrance of a ramp.
Len relative cell movements of the trunk
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Lessons needed for this purpose are so low that the use of rubber shock absorbers is not ixzdisp; nsale u.u faith-le- tioi1neiaiBnt àù vénicle, jials Ces a, ruo.ti :: u; are d3i ::: éLulo8 for t.a}) ê0m-JX 'the transmission ú., JS viurationa ae one we find in the following ..
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The terms "positive" and "negative" angle of attack are used to define a relative position between a flanged wheel and a track when the direction in which the wheel is traveling is not exactly parallel to the track. When the direction of the rolling of the wheel is inclined towards the rail starting from the side of the rail in engagement with the flange of the wheel, as shown in (a) on Fig. 13, the wheel is said to attack the wheel. track from a positive angle.
When the rolling direction of the wheel is inclined away from the rail from the point where the latter is in contact with the wheel flange, as indicated in (b) in Fig. 13, then the wheel is said to attack the rail at a negative angle. The nature of the angles of attack of the wheels of an articulated vehicle according to the invention is indicated on Figures * 14 and 15.
Fig. 14 is a plan view of the vehicle and a locomotive coupled thereto, in a curve in the track. Each of the sections is represented by two perpendicular lines, one of which represents its axis and the other the axis of its wheels. The front end of the centerline of each section is held by its pivot on the center line of the track, since the traction pivot at the front end of each section is approximately in the horizontal plane of the axis of the wheels of the previous section.
It is clear from Fig. 14 that the outer wheel of each section attacks the track at a negative angle - so that the rear part of its flange comes into contact with the inner face of the rail, while the front outer wheel of a four-wheeled bogie or of the locomotive shown on the right in Fig. 14, attacks the track at a positive angle so that the front part of its flange was in contact with the inner face of the rail (see Fig. 13 where the contact points between the flanges and the rails are indicated in A). The friction between the @
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front part of the wheel and the rail tends to raise the wheel on the rail,
while 13 friction between the. rear part of the flange and the rail tends to hold the wheel on the rail. It is therefore evident that there is less danger of derailment when the wheel attacks the track at a negative angle.
In the works dealing with the exploitation of chemi @ s
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From proud, the danger of a derailment is examined by considering the Nadal safety factor
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factor represents the transfer of lateral thrust that a wheel can support to the bearing weight of the wheel. The danger of derailment is all the less as this ratio is greater.
Fig. 10 represents three runs where the safety factor
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ty is based on dd .. 1c, ngle of attack for three dia- Q
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different meters of wheels, namely 600, where and 1000 ..ù.ul. These curves show that the safety factor is much greater for negative values than for positive values of the an-
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gla of attack and they also indicate that the value iiiaxiiaiua of the safety factor for which the danger ae fast derailment .ainiuula occurs an angle of attack of about -20 '.
In an articulated vehicle according to the invention, the angle
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attack 0 (depends on the length L of a section of the vehicle and on the radius of curvature R of the track. It emerges from li, xwiien in Fig. 15 that the ratio between these quantities is:
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Consequently, to give [alpha] the value -20 ', the
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length of each section must be equal to approximately 0.012 of the runners' radius of the track. For existing railroad tracks, this gives a section length of between three and six times 1 t gauge.