Dispositif pour limiter le déplacement et arrêter automatiquement un rail dans une position prescrite, dans un plan perpendiculaire à la voie, lors du calage d'une file de rails de voie ferrée Lors des travaux d'installation ou d'entretien des voies ferrées, il est fréquemment demandé de mettre et de maintenir temporairement en position exacte dans un plan transversal à la voie, l'un ou l'autre, ou les deux champignons de rails, et ceci en un ou plusieurs endroits du tracé de la voie, selon les besoins.
En particulier, on exige un positionnement pré cis en hauteur dans les opérations de nivellement, et transversalement à la voie, dans celles de dressage. Il est clair que le problème est analogue pour toute direction quelconque dans le plan transversal et on se bornera à prendre en considération ici plus parti culièrement le cas du nivellement de la voie.
La mise à hauteur correcte présente d'ailleurs des difficultés spéciales du fait de la précision exigée soit pour l'inclinaison transversale du plan de roule ment (ou dévers), soit pour le profil en long de chaque file de rails.
Dans une première catégorie de dispositifs con nus, on a des charpentes reposant sur le ballast et formant butées, contre lesquelles viennent s'appuyer les rails, ce qui évite tout dépassement de hauteur. L'inconvénient grave de tels dispositifs est d'obliger à des constructions très rigides, donc très lourdes, encombrantes, d'emploi. malaisé, donc onéreuses.
Dans une deuxième catégorie, on a des dispositifs de levage et calage à l'aide de coins, cales extensi bles, vérins mécaniques, hydrauliques ou électriques, souvent combinés avec des pinces suspendues à des charpentes, portiques, etc. - déplaçables ou non le long de la voie - ou encore à des véhicules tels que bourreuses, caleuses, etc.
Certains de ces vérins fonc- tionnent en servo-moteux qui tend constamment à soulever le rail jusqu'à ce qu'un contact vienne appuyer contre une butée fixe, ce qui provoque l'ar rêt de la levée ;
s'il se produit par exemple un affais sement du point d'appui du servomoteur, celui-ci augmente de longueur jusqu'à compensation. On connaît les gros inconvénients de ces dispositifs connus qui n'assurent pas efficacement et avec pré cision - par suite des jeux et de l'élasticité des pin ces, de la machine, de la voie, etc. - contre un dépassement du niveau prescrit pour le rail, dépasse ment qu'il est alors extrêmement difficile de corriger.
C'est pourquoi on, a proposé des dispositifs. de levage à servomoteur réversible asservi simultané ment à un organe de commande et à un palpeur de rail. Dans ce dispositif, c'est donc encore le servo moteur qui crée et règle la force de levage direc- tement en fonction du déplacement du rail, et cette force est constamment équilibrée par la force de rappel qu'est le poids propre de la voie, le cas éché ant augmentée par sécurité d'une charge auxiliaire,
variable ou non, appliquée sur le rail et placée sous la dépendance de l'agent moteur actionnant le servo moteur réversible.
Ce dernier dispositif offre cependant l'inconvé nient d'une construction relativement plus lourde et compliquée du fait qu'on ne cherche pas, à s'opposer directement à un dépassement du niveau prescrit pour le rail, qu'on n'utilise pas l'effort de soulève ment - parfois considérable - dû au bourrage sous la traverse en travail, et qu'on est fréquemment obligé, pour obtenir une compacité suffisante du ballast,
de prévoir ladite charge auxiliaire qui doit alors être réglée de la manière indirecte mentionnée, avec tous les risques d'instabilité que cela comporte.
La présente invention vise à éliminer ces incon- vénients. Elle a pour objet un dispositif pour limiter le déplacement et arrêter automatiquement un rail dans une position prescrite, dans un plan perpen diculaire à la voie, lors du calage d'une file de rails de voie ferrée.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une butée destinée à agir mécanique ment sur le rail, un servo-moteur agissant dans deux sens opposés et actionnant cette butée, et des moyens (contacts électriques ou palpeur, par exemple) com mandant ce servo-moteur en fonction de la position d'un organe formant point de référence.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, trois formes d'exécution du dis positif objet de l'invention, appliquées à des bour- reuses, dans le cas du nivellement d'une voie ferrée.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale partielle selon une direction parallèle à la voie, de la pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue latérale, avec coupe par tielle, de la seconde forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2, mais relative à la troisième forme d'exécution.
La fig. 4 représente, en coupe partielle, des détails de l'exécution selon la fig. 3.
Sur la fig. 1, on a désigné par 1, le rail, par 2 la traverse à bourrer, par 3 les pioches situées de part et d'autre de la traverse 2, animées de vibra tions et destinées à tasser le ballast 8 sous la tra verse 2, et par 4 le châssis de la bourreuse.
La bourreuse 4 porte une vis 5, immobilisée axialement, en 9, sur le châssis 4 et susceptible d'être entraînée en rotation par un moteur 6.
Sur cette vis 5 est monté un écrou 7 qui est empêché de tourner par des moyens non représentés, de telle sorte que la rotation du moteur 6 et de la vis 5 provoque le déplacement de cet écrou vers le haut ou vers le bas. L'inclinaison des filets de la vis 5 et de l'écrou 7 est telle qu'une poussée de bas en haut sur ce dernier ne peut ,provoquer qu'un soulè vement de la vis 5 et de la bourreuse 4.
L'écrou 7 porte une pige latérale 7a, qui se trouve placée entre deux piges 10a et 10b d'un doigt 10, qui est lui- même placé sur la ligne de référence P par rapport à laquelle les rails 1 doivent être placés. Les piges 10a et 10b sont ainsi disposées l'une au-dessus, l'au tre au-dessous de la ligne P, par exemple à un milli- mètre de cette dernière.
Quand la pige 7a vient en contact avec la pige 10a, ce contact ferme un circuit qui fait tourner le moteur 6 dans un sens tel que l'écrou 7 et par suite la pige 7a se déplace vers la pige 10b. Le résultat est inverse quand la pige 7a vient au contact de la pige 10b.
Ainsi donc, la pige 7a est astreinte à rester entre les piges 10a et 10b et par suite la face inférieure 7b de l'écrou 7 est maintenue au jeu près de la pige 7a entre les piges 10a et 10b à une distance prédéterminée d du plan P (par exemple vingt centimètres) et ceci quelle que soit la position de la bourreuse 4.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant La bourreuse 4 étant mise en place et les pioches 3 enfoncées dans le ballast 8 de part et d'autre de la traverse 2, les pioches 3 sont mises en vibration. Le ballast, sous l'action des pioches 3, exerce une poussée vers le haut sur la traverse 2 et soulève le rail 1. A un moment donné, le rail 1 viendra au contact de la surface inférieure 7b de l'écrou 7.
A partir de ce moment, le rail 1 ne peut continuer à se soulever car le poids de la bourreuse 4 est suffi sant pour s'opposer à ce mouvement ascendant du rail 1 (si cela n'était pas le cas, rien n'empêcherait de charger suffisamment la bourreuse 4 au droit des pioches 3 pour obtenir ce résultat).
Le conducteur de la bourreuse 4 peut continuer à bourrer jusqu'à refus sans inconvénient puisque le rail 1 ne peut pas dépasser le niveau désiré et matérialisé par la surface inférieure 7b de l'écrou 7 et que le rail 1 ne peut fléchir sous la poussée du ballast puisqu'il est main tenu au droit de la traverse 2 qui transmet la poussée. Ainsi, le travail habituel du conducteur de la bourreuse 4 n'est pas modifié par le dispositif décrit.
Ce dispositif peut trouver son emploi sur les bourreuses actuellement en service.
Dans une variante, le réglage de la position de l'écrou 7 pourrait être obtenu non plus par la fer meture de circuits électriques par les contacts 7a et 10a et 10b, mais par exemple par une membrane déformable reliant les pièces 7a et 10 et agissant sur des jauges à résistance collées sur la membrane. On pourrait également utiliser un potentiomètre par rap port à une tension de référence ou des variations d'un entrefer.
Sur la fig. 2, on voit en 11 l'une des files de rails fixée sur des traverses 12 reposant sur le lit de ballast 13. La bourreuse, du type dit en porte à faux, est représentée - pour la clarté de la descrip tion - par une simple plaque 14 supposée en retrait du plan vertical passant par ladite file de rails dans lequel se trouve tout le dispositif qu'on va décrire.
La butée 15 du rail est ici formée par la base d'un cylindre 16 qui peut coulisser le long d'un pis ton 17 et de sa tige 18 solidaire d'une plaque d'appui 19 soudée à la plaque 14 mentionnée. Dans la cham bre supérieure 20, constamment à l'air libre, ména gée entre 17 et 16, est logé un ressort 21 qui rappelle constamment 16 vers le haut, cependant que la chambre inférieure 22 peut être mise sous pression d'huile par un conduit 23, foré partiellement à tra vers 17, 18 et 19.
Un palpeur 24 de rail est solidaire d'une tige 25 guidée en 26 et soudée au corps 27 d'un distribu teur - vu en coupe sur le dessin - lui-même monté ;pour coulisser dans un guide 28 - également vu en coupe - qui présente une saillie 29 limitant la course de 27 vers le bas.
L'organe de commande est constitué par un petit piston 30 qui s'appuie constamment, grâce à un res sort de rappel 31, contre une butée 32 de référence, solidaire d'un dispositif de mesure non représenté.
Une source d'alimentation - également non figu rée - maintient sous pression constante un conduit 33, diaphragmé en 34, qui est relié, d'une part, avec 23 et, d'autre part, à travers un conduit souple 35, avec la chambre 36 dégagée dans ledit piston 30 jusqu'à son arête 37 de réglage. Une seconde arête 38 de réglage, prévue dans le corps 27 du, distri- buteur mentionné, limite la chambre 36 dont l'huile peut s'échapper sous pression pratiquement nulle à travers un conduit souple 39.
Le fonctionnement est alors le suivant Dans la position d'équilibre représentée, l'huile arrivant par 33 sous pression constante, subit une certaine perte de charge en traversant 34, en sorte qu'une pression plus basse, dite pression variable, s'établit simultanément dans 22, 23, 35 et 36 sous l'effet de l'étranglement de l'huile produit par les. deux arêtes. 37 et 38 de réglage très légèrement écar tées l'une de l'autre.
Par ailleurs, la traverse au droit de l'axe x, et toutes celles de droite sur le dessin, sont censées être calées par le bourrage en sorte que le rail 11 - admis horizontal pour simplifier - est maintenu soulevé et appliqué contre la butée 15 avec une certaine force qui, jointe à celle du ressort 21, tend à faire monter le cylindre 16.
Ces deux forces sont équilibrées par l'effet de la pression variable qui agit dans 22 et s'oppose à ce déplacement, grâce notamment au découvrement - censé être correct pour l'instant entre les arêtes 37 et 38.
Si on suppose maintenant que, sous. l'effet d'une plus grande force de soulèvement, le rail monte pro gressivement, il soulève avec lui non seulement la butée 15, mais aussi 1e palpeur 24, sa tige 25 et le corps 27 dont l'arête 38 étrangle alors davantage le passage de l'huile.
Ceci a pour conséquence de faire augmenter la pression variable, donc la poussée vers le bas créée par le cylindre 16 qui, s'opposant à la force de soulèvement, interrompt la montée du rail lorsque l'équilibre des forces est à nouveau atteint.
La zone de réglage s'étend donc - moyennant une pression constante suffisante - jusqu'à la limite de soulèvement du véhicule lui-même.
Si, au contraire, on suppose une force dégressive de soulèvement, il est clair que les effets produits sont inversés et que la zone de réglage s'étend jus qu'à ce que la force de contact en 15 s'annule. Dès ce moment, le ressort 21 fait remonter le cylindre 16, ce qui évite un contact inutile sur le rail. Pour la même raison, le palpeur 24 finit par quitter son appui sur le rail par suite de 29 retenant 27.
On souligne ici tout particulièrement le fait connu que le dimensionnement judicieux d'un tel servomoteur - ainsi asservi en position - permet aisément de couvrir tout son domaine de réglage moyennant une variation de niveau du rail tout à fait négligeable en pratique, si bien que la distance ver ticale entre rail et butée de référence peut être admise constante durant tout le réglage.
On voit aisément que cette propriété est con servée si on abaisse ou qu'on relève la butée 32 de référence puisque le déplacement de 30 dans 27 augmente, respectivement diminue, la pression varia ble qui déplace alors 15 sensiblement de la même dénivellation.
Cette même propriété est également conservée - dans la zone de réglage - lorsqu'un déplacement vertical du point d'appui 19 se produit, puisque par exemple un abaissement de 14, donc dé 19, tend à faire baisser la butée 15, le rail 11 et le corps 27, et par là diminue la pression variable jusqu'à équi libre et quasi-annulation du déplacement.
En bref, on peut dire que le niveau du rail suit fidèlement les mouvements verticaux de la butée 32 de référence, quels que soient ceux du point d'appui 19 du servomoteur sur la bourreuse, propriété indis pensable en particulier lorsque des oscillations, vibrations, etc., se produisent sur la machine, le rail ou même la butée de référence.
On dispose ainsi d'une butée de rail qui peut être rendue aussi rigide que l'on désire .avoir en pra tique, et cela par l'effet d'une force de commande qui peut être rendue aussi minime et constante qu'on peut l'exiger.
A remarquer qu'avec le dispositif que l'on vient de décrire, on utilise au mieux l'effort de soulève ment dû au bourrage.
De plus, il est inutile de relever la butée à cha que avance de la bourreuse, car, d'une part, il se produit toujours un léger affaissement du rail en fin de bourrage, d'autre part, la position plus basse du rail devant la machine tend à écarter celui-ci de la butée ;
lorsque ces effets sont insuffisants - par exemple par suite de l'élasticité de la suspension de la bourreuse - il suffit de faire tomber la pres sion variable à une très faible valeur pour éviter une usure anormale de la butée.
Dans de telles conditions, il est évident que la course de travail de la butée peut être réduite à un minimum - fixé par les oscillations éventuelles dont il a été question - ce qui conduit à une puissance hydraulique très restreinte.
On note par ailleurs. qu'une chute accidentelle de la pression constante ou variable fait toujours rele ver la butée.
Comme autres avantages supplémentaires, on mentionne la possibilité d'abaisser quelque peu une voie déjà bourrée et de niveau trop élevé, en appuyant sur le rail et laissant simplement les outils vibrer dans le ballast pour le désagréger. Cette faculté, toujours, présente, de pouvoir par exemple niveler en dessous de points hauts du rail offre un très grand intérêt soit à cause de cotes à respecter obligatoirement, soit à cause de l'économie de ballast.
Diverses variantes peuvent être déduites de ce second exemple décrit. On se borne à indiquer que les emplacements respectifs de la butée d'arrêt et du palpeur peuvent être permutés, ou encore disposés plus ou moins près de l'axe x ; que ces organes peu vent être équipés de rouleaux d'appui ; que le nom bre de points de contact sur le rail peut être aug menté pour améliorer la précision; que le servo moteur peut agir sur une butée distincte du cylindre 16, par exemple par l'intermédiaire d'un levier;
que le servomoteur peut prendre appui sur une char pente quelconque, par exemple reposant sur le bal last, etc. L'exemple suivant illustre encore d'autres possibilités d'application.
Sur la fig. 3 - qui reproduit, avec les mêmes désignations que sur la fig. 2, une partie des organes décrits - on voit un troisième exemple d'exécution dans lequel la butée de rail et le palpeur précédents sont réunis en un seul organe constitué par un patin 40 soudé à une tige 41 guidée en 42 sur 14 et tra versant librement le châssis mobile 43 pour aboutir dans un cylindre 44 - soudé à 14 - d'où émerge un piston 45 de commande appuyé contre la butée 32 de référence.
La fig. 4 - qui reproduit, avec les mêmes dési gnations, une partie des organes déjà décrits - mon tre en coupe partielle des détails du dispositif selon la fig. 3, agrandis et simplifiés en vue de bien faire comprendre le fonctionnement.
Sur la fig. 4, on voit que. 41 est solidaire du piston. 46, lui-même prolongé par une tige 47 qui présente une gorge 48 circulaire dont l'arête infé rieure 49 se trouve ainsi constamment à la même hauteur au-dessus de 40. Le piston 46 fractionne 44 en une chambre annulaire inférieure 50 reliée direc tement à 33 et en une chambre annulaire dite inter médiaire 51, de plus grande section que 50 et en communication, d'une part, avec 33 à travers le diaphragme 52 et, d'autre part, avec 48 par un con duit 53 ménagé dans 47.
Ledit piston 45 de commande - tubulaire dans sa partie inférieure terminée par l'arête 54 - coiffe 47 et un ressort 55 logé dans un évidement 56 communiquant par un conduit 57 avec une chambre supérieure 58 qui est formée par le prolongement du cylindre 44 et se trouve reliée au conduit 39.
Le fonctionnement est alors le suivant, compte tenu de ce qui a déjà été exposé La pression constante qui règne dans 33 agit aussi dans 50 - de faible section - en sorte qu'une poussée modérée sous 46 tend constamment à sou lever l'ensemble butée-palpeur 40, 41, 46, 47, 49. Par ailleurs, de l'huile s'écoule continuellement par 52, 51, 53 et 48, espaces dans lesquels s'établit la pression dite variable sous l'effet combiné de 52 et de l'étranglement produit entre 49 et 54.
De là, l'huile s'échappe dans 58 et 39 sous une pression supposée nulle pour simplifier, ce qui supprime toute action hydraulique sur 45 qui reste cependant - à cause de 55 - constamment appliqué contre 32. Pour une position fixe de 32, donc de 45, supposons tout d'abord que 40 soit en position basse extrême.
La poussée sous 46 fait monter la butée- palpeur puisque 49 et 54 sont écartées complètement l'une de l'autre, que la pression variable est nulle et qu'aucune poussée n'agit sur la face supérieure de 46. L'arête 49 se rapproche donc de 54, aug mente progressivement l'étranglement, donc la pres sion variable, donc la poussée variable agissant vers le bas sur 46, et la montée s'arrête lorsque l'équilibre des forces est atteint.
A ce stade, l'équilibre des seules poussées, constante et variable, impose que les pressions correspondantes soient en proportion inverse des sections de 50 et 51.
Si, sous l'effet du bourrage, le rail s'élève et tend à soulever progressivement 40, donc 49, la pression variable augmente et bloque pratiquement la montée, comme exposé dans l'exemple précédent. De même, on voit sans peine que si, par exemple, on abaisse la butée 32 de référence, on augmente la pression variable qui fait baisser le rail pratiquement de la même quantité.
Enfin, pour ne pas allonger inutilement, si l'appui 14 tend, par exemple, à se soulever, on voit encore facilement que l'ensemble butée-palpeur tend à monter, mais que 45 s'enfonce d'autant dans 44, ce qui maintient pratiquement en définitive la butée-palpeur au même niveau.
On voit sans plus que la propriété essentielle de l'équidistance entre butée d'arrêt 40 et butée de référence 32 est encore conservée dans toute l'éten due du réglage, et que la force de commande sur 45 peut être aussi faible et constante que désiré.
Outre les avantages et possibilités d'application soulignés dans l'exemple précédent, on relève ici la construction particulièrement simple, compacte et économique, ainsi que la stabilité maximum de fonc tionnement du dispositif hydraulique, dues à la gran de rigidité des organes et notamment à l'absence de conduits souples.
En variante, on peut imaginer sans peine un ressort (non figuré) - rappelant la butée - palpeur vers le haut en cas d'arrêt de service.
Autre avantage pratique important, la mesure de la pression variable - par exemple par un simple manomètre, non figuré sur le dessin - donne de pré cieuses indications sur le degré de bourrage atteint sous chaque traverse successive.
Il est également très avantageux d'utiliser cette pression variable pour limiter l'effort de soulève ment du rail, par exemple pour éviter de trop fortes sollicitations dans le métal ou pour empêcher le sou lèvement de la bourreuse elle-même.
L'homme de métier imaginera facilement un dispositif approprié, par exemple sous la forme simple d'un piston soumis à ladite pression variable, rappelé par un ressort ajustable et déclenchant l'arrêt de la fermeture des pioches, ou freinant progressivement ce mouvement lorsque la pression prescrite est atteinte, ou encore provoquant un deuxième cycle de bourrage si la pression prescrite n'est pas atteinte à la fin du pre mier cycle.
Suivant la hauteur de relevage, les qualités de la bourreuse ou du ballast, etc., il peut être nécessaire ou utile d'utiliser des moyens auxiliaires de levage de tout type connu, qui, par leur force de soulève ment, constante ou non, soulageront d'autant celle demandée précédemment au ballast seul. Il est bien évident que lesdits moyens peuvent être placés sous la dépendance de la pression variable, et plus géné ralement de l'agent moteur agissant dans le servo moteur.
D'autres variantes d'exécution peuvent être ima ginées. On se borne à mentionner l'application à une direction quelconque (de déplacement du rail) dans le plan transversal à la voie, en particulier pour son dressage ;
l'emploi de plus d'un servomoteur, par exemple jumelés, la combinaison pour nivelle ment et dressage simultanés, les dispositifs réglés par impulsions périodiques, les servo-moteurs à vitesse variable, les dispositifs actionnés ou commandés mécaniquement, par fluide quelconque sous pression (huile, air, ete.), électriquement ou par voie magné tique, etc.
Device for limiting the movement and automatically stopping a rail in a prescribed position, in a plane perpendicular to the track, when wedging a line of railway tracks During installation or maintenance work on railway tracks, it is frequently asked to put and temporarily maintain in exact position in a plane transverse to the track, one or the other, or both rail mushrooms, and this in one or more places of the track layout, according to the needs.
In particular, precise height positioning is required in leveling operations, and transverse to the track, in leveling operations. It is clear that the problem is analogous for any direction whatsoever in the transverse plane and we will limit ourselves to taking into consideration here more particularly the case of leveling of the track.
Correct height adjustment moreover presents special difficulties owing to the precision required either for the transverse inclination of the rolling plane (or cant), or for the longitudinal profile of each row of rails.
In a first category of known devices, there are frames resting on the ballast and forming abutments, against which the rails come to rest, which prevents any height being exceeded. The serious drawback of such devices is that they require very rigid, and therefore very heavy, bulky constructions to be used. difficult, therefore expensive.
In a second category, there are lifting and wedging devices using wedges, extensible wedges, mechanical, hydraulic or electric jacks, often combined with clamps suspended from frames, gantries, etc. - movable or not along the track - or to vehicles such as tampers, wedges, etc.
Some of these jacks operate as a servo-motor which constantly tends to lift the rail until a contact comes to press against a fixed stop, which causes the lifting to stop;
if, for example, there is a collapse of the fulcrum of the servomotor, the latter increases in length until compensation is obtained. The major drawbacks of these known devices are known, which do not provide effective and precise coverage - owing to the play and elasticity of the pins, of the machine, of the track, etc. - against exceeding the prescribed level for the rail, which it is then extremely difficult to correct.
This is why we have proposed devices. lifting device with reversible servomotor simultaneously controlled by a control device and a rail feeler. In this device, it is therefore again the servo motor which creates and regulates the lifting force directly as a function of the movement of the rail, and this force is constantly balanced by the return force which is the self-weight of the track. , if necessary increased by safety of an auxiliary load,
variable or not, applied to the rail and placed under the control of the motor agent actuating the reversible servo motor.
However, this latter device offers the disadvantage of a relatively heavier and more complicated construction owing to the fact that no attempt is made to directly oppose an exceeding of the level prescribed for the rail, that no 'lifting force - sometimes considerable - due to jamming under the cross member during work, and which is frequently required, to obtain sufficient compactness of the ballast,
to provide said auxiliary load which must then be adjusted in the indirect manner mentioned, with all the risks of instability that this entails.
The present invention aims to eliminate these drawbacks. Its object is a device for limiting movement and automatically stopping a rail in a prescribed position, in a plane perpendicular to the track, during the setting of a line of railway tracks.
This device is characterized in that it comprises a stop intended to act mechanically on the rail, a servo motor acting in two opposite directions and actuating this stop, and means (electrical contacts or sensor, for example) controlling this. servo motor as a function of the position of a member forming a reference point.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, three embodiments of the device which is the subject of the invention, applied to tamping machines, in the case of leveling a railway track.
Fig. 1 is a view in partial vertical section along a direction parallel to the track, of the first embodiment.
Fig. 2 is a side view, in partial section, of the second embodiment.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2, but relating to the third embodiment.
Fig. 4 shows, in partial section, details of the execution according to FIG. 3.
In fig. 1, we denote by 1, the rail, by 2 the sleeper to be stuffed, by 3 the picks located on either side of the sleeper 2, vibrated and intended to pack the ballast 8 under the beam 2 , and by 4 the frame of the tamper.
The tamper 4 carries a screw 5, immobilized axially, at 9, on the frame 4 and capable of being driven in rotation by a motor 6.
On this screw 5 is mounted a nut 7 which is prevented from rotating by means not shown, so that the rotation of the motor 6 and of the screw 5 causes this nut to move upwards or downwards. The inclination of the threads of the screw 5 and the nut 7 is such that a push from the bottom up on the latter can only cause the lifting of the screw 5 and the tamper 4.
The nut 7 carries a lateral rod 7a, which is placed between two rods 10a and 10b of a finger 10, which is itself placed on the reference line P relative to which the rails 1 must be placed. The pins 10a and 10b are thus arranged one above, the other below the line P, for example one millimeter from the latter.
When the rod 7a comes into contact with the rod 10a, this contact closes a circuit which turns the motor 6 in a direction such as the nut 7 and consequently the rod 7a moves towards the rod 10b. The result is the reverse when the pin 7a comes into contact with the pin 10b.
Thus, the rod 7a is required to remain between the rods 10a and 10b and consequently the lower face 7b of the nut 7 is kept in play near the rod 7a between the rods 10a and 10b at a predetermined distance d from the plane P (for example twenty centimeters) and this whatever the position of the tamper 4.
The operation of this device is as follows: The tamping machine 4 being put in place and the picks 3 driven into the ballast 8 on either side of the cross member 2, the picks 3 are set in vibration. The ballast, under the action of the pickaxes 3, exerts an upward thrust on the cross member 2 and lifts the rail 1. At a given moment, the rail 1 will come into contact with the lower surface 7b of the nut 7.
From this moment, rail 1 cannot continue to rise because the weight of tamper 4 is sufficient to oppose this upward movement of rail 1 (if this were not the case, nothing would prevent sufficiently load tamper 4 to the right of pickaxes 3 to obtain this result).
The driver of the tamper 4 can continue to tamp until refusal without inconvenience since the rail 1 cannot exceed the desired level and materialized by the lower surface 7b of the nut 7 and the rail 1 cannot bend under the pressure ballast since it is hand held to the right of the cross member 2 which transmits the thrust. Thus, the usual work of the driver of the tamper 4 is not modified by the device described.
This device can be used on tamping machines currently in service.
In a variant, the adjustment of the position of the nut 7 could be obtained no longer by closing the electrical circuits by the contacts 7a and 10a and 10b, but for example by a deformable membrane connecting the parts 7a and 10 and acting on resistance gauges glued to the membrane. One could also use a potentiometer with respect to a reference voltage or variations of an air gap.
In fig. 2, one sees at 11 one of the rows of rails fixed to sleepers 12 resting on the ballast bed 13. The tamping machine, of the so-called cantilever type, is represented - for the clarity of the description - by a simple plate 14 assumed to be set back from the vertical plane passing through said line of rails in which the entire device which will be described is located.
The stop 15 of the rail is here formed by the base of a cylinder 16 which can slide along a pin 17 and its rod 18 secured to a support plate 19 welded to the plate 14 mentioned. In the upper chamber 20, constantly in the open air, spared between 17 and 16, is housed a spring 21 which constantly recalls 16 upwards, while the lower chamber 22 can be put under oil pressure by a conduit 23, partially drilled through around 17, 18 and 19.
A rail feeler 24 is integral with a rod 25 guided at 26 and welded to the body 27 of a distributor - seen in section in the drawing - itself mounted; to slide in a guide 28 - also seen in section - which has a projection 29 limiting the stroke of 27 downwards.
The control member consists of a small piston 30 which constantly bears, thanks to a return spring 31, against a reference stop 32, integral with a measuring device, not shown.
A power source - also not shown - maintains under constant pressure a duct 33, diaphragm at 34, which is connected, on the one hand, with 23 and, on the other hand, through a flexible duct 35, with the chamber 36 released in said piston 30 up to its adjustment edge 37. A second adjusting ridge 38, provided in the body 27 of the mentioned distributor, limits the chamber 36 from which the oil can escape under practically zero pressure through a flexible duct 39.
The operation is then as follows In the equilibrium position shown, the oil arriving through 33 under constant pressure, undergoes a certain pressure drop while passing through 34, so that a lower pressure, called variable pressure, is established. simultaneously in 22, 23, 35 and 36 under the effect of the throttling of the oil produced by the. two edges. 37 and 38 of adjustment very slightly apart from each other.
Furthermore, the cross member to the right of the x axis, and all those on the right in the drawing, are supposed to be wedged by the tamping so that the rail 11 - admitted horizontal for simplicity - is kept raised and applied against the stop 15 with a certain force which, together with that of the spring 21, tends to raise the cylinder 16.
These two forces are balanced by the effect of the variable pressure which acts in 22 and opposes this displacement, thanks in particular to the uncovering - supposed to be correct for the moment between the edges 37 and 38.
If we now assume that, under. the effect of a greater lifting force, the rail rises progressively, it lifts with it not only the stop 15, but also the feeler 24, its rod 25 and the body 27 whose ridge 38 then throttles the passage of oil.
This has the consequence of increasing the variable pressure, therefore the downward thrust created by the cylinder 16 which, opposing the lifting force, interrupts the rise of the rail when the balance of forces is again reached.
The adjustment zone therefore extends - with sufficient constant pressure - to the lifting limit of the vehicle itself.
If, on the contrary, a decreasing lifting force is assumed, it is clear that the effects produced are reversed and that the adjustment zone extends until the contact force is canceled out. From this moment, the spring 21 causes the cylinder 16 to rise, which prevents unnecessary contact on the rail. For the same reason, the feeler 24 ends up leaving its support on the rail as a result of 29 retaining 27.
We particularly emphasize here the known fact that the judicious sizing of such a booster - thus controlled in position - easily makes it possible to cover its entire adjustment range by means of a variation in rail level which is completely negligible in practice, so that the vertical distance between rail and reference stop can be assumed to be constant throughout the adjustment.
It can easily be seen that this property is retained if the reference stop 32 is lowered or raised since the displacement of 30 in 27 increases, respectively decreases, the variable pressure which then displaces substantially by the same difference in level.
This same property is also preserved - in the adjustment zone - when a vertical displacement of the fulcrum 19 occurs, since for example a lowering of 14, therefore of 19, tends to lower the stop 15, the rail 11 and the body 27, and thereby decreases the variable pressure until equi free and virtual cancellation of the displacement.
In short, we can say that the level of the rail faithfully follows the vertical movements of the reference stop 32, regardless of those of the fulcrum 19 of the booster on the tamping machine, an essential property in particular when oscillations, vibrations, etc. etc., occur on the machine, rail or even the reference stop.
There is thus available a rail stop which can be made as rigid as one wishes to have in practice, and this by the effect of a control force which can be made as minimal and constant as possible. require it.
Note that with the device just described, the best use is made of the lifting force due to the jamming.
In addition, it is unnecessary to raise the stopper each time the tamping machine advances, because, on the one hand, there is always a slight sagging of the rail at the end of the tamping, on the other hand, the lower position of the rail. in front of the machine tends to move it away from the stop;
when these effects are insufficient - for example owing to the elasticity of the tamper suspension - it suffices to drop the variable pressure to a very low value to avoid abnormal wear of the stop.
Under such conditions, it is obvious that the working stroke of the stop can be reduced to a minimum - fixed by the possible oscillations which have been mentioned - which leads to a very limited hydraulic power.
We also note. that an accidental drop in constant or variable pressure always raises the stopper.
As other added benefits, mention is made of the ability to lower an already stuffed and over-level track somewhat, pushing down on the rail and simply letting the tools vibrate in the ballast to break it up. This option, always present, of being able, for example, to level below high points of the rail, offers a very great advantage either because of dimensions to be respected obligatorily, or because of the economy of ballast.
Various variants can be deduced from this second example described. We limit ourselves to indicating that the respective locations of the stopper and of the probe can be swapped, or even arranged more or less close to the x axis; that these members can be equipped with support rollers; whereas the number of contact points on the rail can be increased to improve accuracy; that the servo motor can act on a stop distinct from the cylinder 16, for example by means of a lever;
that the servomotor can be supported on any sloping tank, for example resting on the last ball, etc. The following example illustrates further application possibilities.
In fig. 3 - which reproduces, with the same designations as in fig. 2, part of the members described - we see a third embodiment in which the rail stop and the previous feeler are united in a single member consisting of a shoe 40 welded to a rod 41 guided at 42 on 14 and traversing freely the movable frame 43 to end in a cylinder 44 - welded to 14 - from which emerges a control piston 45 pressed against the stop 32 of reference.
Fig. 4 - which reproduces, with the same designations, part of the components already described - shows in partial section the details of the device according to FIG. 3, enlarged and simplified in order to make the operation clearly understood.
In fig. 4, we see that. 41 is integral with the piston. 46, itself extended by a rod 47 which has a circular groove 48 whose lower edge 49 is thus constantly at the same height above 40. The piston 46 splits 44 into a lower annular chamber 50 directly connected at 33 and in a so-called intermediate annular chamber 51, of greater section than 50 and in communication, on the one hand, with 33 through the diaphragm 52 and, on the other hand, with 48 by a duct 53 formed in 47.
Said control piston 45 - tubular in its lower part terminated by the ridge 54 - cap 47 and a spring 55 housed in a recess 56 communicating through a duct 57 with an upper chamber 58 which is formed by the extension of the cylinder 44 and is found connected to conduit 39.
The operation is then as follows, taking into account what has already been explained The constant pressure which reigns in 33 also acts in 50 - of small section - so that a moderate thrust under 46 constantly tends to raise the stop assembly -probe 40, 41, 46, 47, 49. Moreover, oil flows continuously through 52, 51, 53 and 48, spaces in which the so-called variable pressure is established under the combined effect of 52 and of the throttle produced between 49 and 54.
From there, the oil escapes in 58 and 39 under an assumed zero pressure for simplicity, which removes any hydraulic action on 45 which however remains - because of 55 - constantly applied against 32. For a fixed position of 32, so from 45, let's first assume that 40 is in the extreme low position.
The thrust under 46 causes the stop-feeler to rise since 49 and 54 are completely separated from each other, the variable pressure is zero and no thrust acts on the upper face of 46. The ridge 49 therefore approaches 54, gradually increases the throttle, therefore the variable pressure, therefore the variable thrust acting downward on 46, and the rise stops when the balance of forces is reached.
At this stage, the equilibrium of the only thrusts, constant and variable, requires that the corresponding pressures be in inverse proportion to the sections of 50 and 51.
If, under the effect of the jam, the rail rises and tends to gradually raise 40, therefore 49, the variable pressure increases and practically blocks the rise, as shown in the previous example. Likewise, it is easy to see that if, for example, the reference stop 32 is lowered, the variable pressure is increased, which lowers the rail by practically the same amount.
Finally, so as not to lengthen unnecessarily, if the support 14 tends, for example, to rise, it is still easy to see that the stop-feeler assembly tends to rise, but that 45 sinks correspondingly into 44, this which essentially keeps the stop-probe at the same level.
It can be seen without further that the essential property of the equidistance between stop stop 40 and reference stop 32 is still preserved throughout the adjustment, and that the control force on 45 can be as low and constant as longed for.
In addition to the advantages and application possibilities highlighted in the previous example, we note here the particularly simple, compact and economical construction, as well as the maximum operating stability of the hydraulic device, due to the great rigidity of the components and in particular to the absence of flexible ducts.
As a variant, one can easily imagine a spring (not shown) - recalling the stop - probe upwards in the event of a shutdown.
Another important practical advantage, the measurement of the variable pressure - for example by a simple manometer, not shown in the drawing - gives valuable information on the degree of blockage reached under each successive cross member.
It is also very advantageous to use this variable pressure to limit the lifting force of the rail, for example to avoid excessive stresses in the metal or to prevent the lifting of the tamping machine itself.
Those skilled in the art will easily imagine a suitable device, for example in the simple form of a piston subjected to said variable pressure, returned by an adjustable spring and triggering the stopping of the closing of the picks, or gradually slowing down this movement when the prescribed pressure is reached, or even causing a second tamping cycle if the prescribed pressure is not reached at the end of the first cycle.
Depending on the lifting height, the qualities of the tamping machine or the ballast, etc., it may be necessary or useful to use auxiliary lifting means of any known type, which, by their lifting force, constant or not, will relieve as much that requested previously from the ballast alone. It is obvious that said means can be placed under the dependence of the variable pressure, and more generally of the driving agent acting in the servomotor.
Other variants of execution can be imagined. We limit ourselves to mentioning the application to any direction (of movement of the rail) in the plane transverse to the track, in particular for its dressing;
the use of more than one servomotor, for example twins, the combination for simultaneous leveling and leveling, devices regulated by periodic pulses, variable speed servomotors, mechanically actuated or controlled devices, by any pressurized fluid (oil, air, etc.), electrically or magnetically, etc.