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.