CH622303A5

CH622303A5 - Device for measuring straightness faults in an elongate object, particularly in a rail of a railway track

Info

Publication number: CH622303A5
Application number: CH437478A
Authority: CH
Inventors: Jean Fourcade
Original assignee: Jean Fourcade; Sncf
Priority date: 1977-05-23
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1981-03-31
Also published as: GB1599791A; FR2392169B1; ES469226A1; LU79563A1; BE866427A; IT7823685A0; IT1094684B; ATA291578A; DE2818312A1; AT361530B; FR2392169A1; NL7804808A

Description

La présente invention concerne les techniques de mesure des défauts de rectitude d'objets allongés, tels que rails, profilés, produits longs en aciérie, notamment des rails de voies ferrées, et c'est plus particulièrement dans son application aux voies ferrées qu'elle sera exposée ci-après. The present invention relates to techniques for measuring the straightness defects of elongated objects, such as rails, profiles, long steel products, in particular railroad tracks, and it is more particularly in its application to railways that it will be discussed below.

Un but de l'invention est de réaliser des dispositions permettant la mesure de certains paramètres caractéristiques du nivellement et du dressage des voies ferrées, ainsi que le contrôle de qualité de ces voies. An object of the invention is to make arrangements allowing the measurement of certain characteristic parameters of the leveling and straightening of railway tracks, as well as the quality control of these tracks.

Dans ce domaine, les diverses administrations des chemins de fer emploient des dispositifs de mesure qui donnent, en fonction de l'abscisse curviligne de la voie, des informations continues sur des défauts de nivellement et de dressage; les dispositifs de mesure qui donnent les informations sur les défauts de nivellement sont distincts et différents de ceux qui servent à relever les défauts de dressage. In this field, the various railway administrations use measuring devices which give, depending on the curvilinear abscissa of the track, continuous information on leveling and straightening faults; the measuring devices which give information on leveling faults are distinct and different from those which serve to detect dressage faults.

Sous son aspect le plus général, l'invention a pour but d'apporter des perfectionnements aux dispositions visant à mesurer les défauts de nivellement et/ou de dressage de rails de voies ferrées, entre autres. In its most general aspect, the invention aims to bring improvements to the provisions aimed at measuring the leveling and / or straightening defects of rail tracks, among others.

Selon un mode de réalisation avantageux, l'invention offre un dispositif de mesure qui permet, à l'aide d'un même équipement, de procéder simultanément à la mesure des paramètres caractéristiques du nivellement et du dressage des voies ferrées. According to an advantageous embodiment, the invention provides a measuring device which makes it possible, using the same equipment, to simultaneously measure the characteristic parameters of the leveling and straightening of the railways.

Le dispositif selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées à la revendication 1. The device according to the invention has the characteristics specified in claim 1.

Un tel dispositif a, en fait, trois palpeurs au moins, et il est entendu que, dans son utilisation, deux quelconques de ces palpeurs pourront servir à définir la base de référence, le troisième palpeur étant le palpeur dit de mesure. Such a device has, in fact, at least three feelers, and it is understood that, in its use, any two of these feelers can be used to define the reference base, the third feeler being the so-called measurement feeler.

Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressor-tiront, par ailleurs, de la description que l'on va en donner ci-après, portant sur des modes de réalisation choisis à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés, dont: The objects, characteristics and advantages of the invention will furthermore be drawn from the description which will be given below, relating to embodiments chosen by way of example and represented in the appended drawings, whose:

la fig. 1 est une vue en perspective, en partie schématique, d'un dispositif de mesure du nivellement et du dressage d'une voie ferrée; fig. 1 is a perspective view, partly schematic, of a device for measuring the leveling and straightening of a railroad track;

les fig. 2, 3 et 4 représentent, de manière entièrement schématique, des variantes du dispositif de la fig. 1, les éléments identiques ou équivalents portant les mêmes indices sur toutes les figures. fig. 2, 3 and 4 show, entirely schematically, variants of the device of FIG. 1, identical or equivalent elements bearing the same indices in all the figures.

Selon le mode de réalisation de la fig. 1, le dispositif de mesure montré en perspective est composé de deux pièces N et M reliées l'une à l'autre par un croisillon C de joint à la Cardan. According to the embodiment of FIG. 1, the measuring device shown in perspective is composed of two parts N and M connected to each other by a cross-member C of the Cardan joint.

La pièce N formant chariot comporte un longeron f, situé à l'aplomb du rail R de la voie, reposant par une de ses extrémités sur ce rail par l'intermédiaire d'un patin pl. A l'autre extrémité du longeron f est fixé rigidement un élément B qui présente, vu perpendiculairement à la direction de la voie (c'est-à-dire suivant l'axe horizontal yy), un profil en U, à âme verticale et ailes horizontales, les ailes et le longeron f étant disposés de part et d'autre de l'âme verticale. The part N forming a carriage comprises a spar f, located directly above the rail R of the track, resting at one of its ends on this rail by means of a pad pl. At the other end of the spar f is rigidly fixed an element B which has, seen perpendicular to the direction of the track (that is to say along the horizontal axis yy), a U-shaped profile, with vertical core and horizontal wings, the wings and the side member f being arranged on either side of the vertical core.

Deux barres coudées en équerre a et c, fixées respectivement sur les faces extérieures des deux ailes du profil en U, constituent ensemble une sorte d'étrier ou de fourche à deux branches horizontales, situées l'une au-dessus de l'autre dans un plan vertical commun, et pointant, parallèlement à la voie, dans la même direction que les ailes de l'élément B. Two angled angled bars a and c, respectively fixed on the outer faces of the two wings of the U-profile, together constitute a kind of stirrup or fork with two horizontal branches, located one above the other in a common vertical plane, and pointing, parallel to the track, in the same direction as the wings of element B.

Deux barres similaires b et d, coudées en équerre, sont fixées aux tranches de l'âme verticale de l'élément B, et forment ensemble un étrier ou fourche à deux branches horizontales, situées côte à côte dans un plan horizontal commun, et pointant dans la même direction que les deux branches a et c. Two similar bars b and d, bent at right angles, are fixed to the edges of the vertical core of the element B, and together form a stirrup or fork with two horizontal branches, located side by side in a common horizontal plane, and pointing in the same direction as the two branches a and c.

Quatre points géométriques T, U, V, W, situés dans un plan vertical commun perpendiculaire à la direction de la voie, sont indiqués à titre de repère aux extrémités respectives des quatre branches a, c, b, d. Four geometric points T, U, V, W, located in a common vertical plane perpendicular to the direction of the track, are indicated by way of reference at the respective ends of the four branches a, c, b, d.

A la branche c est fixé un montant e qui repose sur le rail R par l'intermédiaire d'un patin p2, qui assure, avec le patin pl, le support de la pièce N sur ce rail. To the branch c is fixed an amount e which rests on the rail R by means of a shoe p2, which ensures, with the shoe pl, the support of the part N on this rail.

Le croisillon C du joint à la Cardan a deux arbres, l'un sensiblement vertical et l'autre sensiblement horizontal, désignés par leurs axes géométriques zz et yy, dits respectivement axe debout et axe transversal. L'arbre vertical est monté à pivot aux extrémités des deux ailes du profil B. The spider C of the universal joint has two shafts, one substantially vertical and the other substantially horizontal, designated by their geometric axes zz and yy, called respectively the standing axis and the transverse axis. The vertical shaft is pivotally mounted at the ends of the two wings of profile B.

La deuxième pièce M du dispositif de mesure — formant bras palpeur — comporte un longeron k parallèle à la voie, pourvu, à une de ses extrémités, d'un patin p3 formant appui palpeur sur le rail R et fixé, par son autre extrémité, à un élément A en forme de paumelle, articulé sur l'arbre horizontal du croisillon C. The second part M of the measuring device - forming a feeler arm - comprises a spar k parallel to the track, provided, at one of its ends, with a shoe p3 forming feeler support on the rail R and fixed, by its other end, to a hinge-shaped element A, articulated on the horizontal shaft of the cross-member C.

Le point géométrique P indiqué sur le dessin est le point d'intersection de la ligne neutre du longeron k et du plan vertical commun aux points T, U, V, W. The geometric point P indicated on the drawing is the point of intersection of the neutral line of the spar k and the vertical plane common to the points T, U, V, W.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

622 303 622,303

Une entretoise horizontale g, dirigée transversalement à la voie, est fixée par une de ses extrémités à la branche c et repose par son autre extrémité sur le rail R', par l'intermédiaire d'un patin p4. A horizontal spacer g, directed transversely to the track, is fixed by one of its ends to the branch c and rests by its other end on the rail R ', by means of a shoe p4.

Chacun des patins pl à p4 présente une forme en cornière qui lui permet de prendre contact sur le rail correspondant, Each of the pads pl to p4 has an angle shape which allows it to make contact on the corresponding rail,

aussi bien sur la face supérieure du champignon de rail que sur sa face latérale intérieure. Le cas échéant, des moyens non représentés (par exemple une construction télescopique à ressort pour l'entretoise g) assurent un contact étroit des patins avec les faces intérieures correspondantes des champignons de rail. both on the upper face of the rail head and on its inner side face. Where appropriate, means not shown (for example a telescopic spring construction for the spacer g) ensure close contact of the pads with the corresponding inner faces of the rail mushrooms.

Quatre capteurs de déplacement schématiquement représentés sont montés entre le point P et les points respectifs T, U, V, W, pour mesurer les distances PT, PU, PV, PW, désignées respectivement par dl, d2, d3 et d4, et pour en capter les variations. On utilise, par exemple, des capteurs de déplacement du type à transformateur différentiel à noyau plongeur. Des moyens, schématiquement représentés sur le dessin par un câblage, servent à l'alimentation électrique de ces capteurs à partir d'un engin de traction (non représenté) qui sert à déplacer le dispositif de mesure le long de la voie, ainsi qu'à la transmission à cet engin des informations recueillies. Four displacement sensors schematically represented are mounted between the point P and the respective points T, U, V, W, to measure the distances PT, PU, PV, PW, designated respectively by dl, d2, d3 and d4, and for capture variations. For example, displacement sensors of the differential transformer type with plunger core are used. Means, schematically represented in the drawing by wiring, serve to supply the electrical power to these sensors from a traction unit (not shown) which serves to move the measuring device along the track, as well as the transmission of this information to this device.

Un galet, non représenté, permet, de façon usuelle, de déterminer la distance parcourue par le dispositif de mesure et la vitesse de celle-ci, l'information concernant ces deux paramètres étant reçue à bord de l'engin de traction, en synchronisme avec celle relative aux distances dl, d2, d3, d4. A roller, not shown, allows, in the usual way, to determine the distance traveled by the measuring device and the speed thereof, the information concerning these two parameters being received on board the traction unit, in synchronism with that relating to the distances dl, d2, d3, d4.

Les points de contact du patin pl avec les faces supérieure et latérale du champignon de rail sont indiqués par 1 et 1 et les indices analogues 2, 2' et 3, 3' correspondent aux patins p2 et p3. The points of contact of the shoe pl with the upper and lateral faces of the rail head are indicated by 1 and 1 and the similar indices 2, 2 'and 3, 3' correspond to the shoes p2 and p3.

Lorsque les points 1, 2 et 3 sont rigoureusement alignés, When points 1, 2 and 3 are rigorously aligned,

on a dl =d2. we have dl = d2.

De même, lorsque les points 1', 2' et 3' sont rigoureusement alignés, on a d3 = d4. Similarly, when points 1 ', 2' and 3 'are rigorously aligned, we have d3 = d4.

En utilisation, on déplace le dispositif le long du rail R, les patins pl à p4 étant maintenus en contact avec les faces respectives supérieure et latérale du champignon, l'axe zz étant maintenu à la verticale par le bras g. In use, the device is moved along the rail R, the pads pl to p4 being kept in contact with the respective upper and lateral faces of the mushroom, the axis zz being held vertically by the arm g.

Si le rail R présente des défauts de nivellement, il se produit un mouvement relatif des pièces M et N par pivotement autour de l'arbre horizontal du joint C, et les distances verticales dl et d3 varient. De manière analogue, un défaut de dressage produit un mouvement relatif des pièces M et N par pivotement autour de l'arbre vertical du joint C, et il s'ensuit une variation des distances horizontales d2 et d4. If the rail R has leveling faults, there is a relative movement of the parts M and N by pivoting around the horizontal shaft of the joint C, and the vertical distances dl and d3 vary. Similarly, a dressing defect produces a relative movement of the parts M and N by pivoting around the vertical shaft of the joint C, and this results in a variation of the horizontal distances d2 and d4.

La fig. 1 porte, à titre de référence, les trois axes de coordonnées dans l'espace, l'axe horizontal OX parallèle à la voie, l'axe horizontal OY perpendiculaire à OX, et l'axe vertical OZ. Fig. 1 carries, for reference, the three axes of coordinates in space, the horizontal axis OX parallel to the track, the horizontal axis OY perpendicular to OX, and the vertical axis OZ.

De la mesure des distances dl et d2, on déduit la position, suivant l'axe vertical OZ, du point 3 du rail par rapport au plan défini par la droite 1-2 et une droite parallèle à l'axe OY ; c'est la mesure d'un paramètre caractéristique du nivellement. From the measurement of the distances dl and d2, the position, along the vertical axis OZ, of the point 3 of the rail is deduced with respect to the plane defined by the line 1-2 and a line parallel to the axis OY; it is the measurement of a characteristic parameter of leveling.

De manière analogue, la mesure des distances d3 et d4 permet de déduire la position, suivant l'axe OY, du point 3' du rail par rapport au plan défini par la droite l'-2' et une droite parallèle à Taxe OZ; c'est la mesure d'un paramètre caractéristique du dressage. Similarly, the measurement of the distances d3 and d4 makes it possible to deduce the position, along the axis OY, of the point 3 'of the rail with respect to the plane defined by the line l'-2' and a line parallel to Tax OZ; it is the measurement of a characteristic parameter of dressage.

Selon un mode d'utilisation de l'invention, l'exploitation des couples de mesure (dl, d2) et (d3, d4) est faite suivant une méthode différentielle qui est décrite ci-après : si P se déplace suivant zz, les distances dl et d2 sont soumises à des variations de signe inverse; une distance croît, l'autre décroît. According to a mode of use of the invention, the exploitation of the measurement couples (dl, d2) and (d3, d4) is made according to a differential method which is described below: if P moves along zz, the distances dl and d2 are subject to variations of inverse sign; one distance increases, the other decreases.

Si d est la variation de longueur de dl ou d2, on a: If d is the variation in length of dl or d2, we have:

| Adi | = | Ad2 | = | d | | Adi | = | Ad2 | = | d |

(Adi et Ad2 sont les variations de longueur de dl et d2). (Adi and Ad2 are the length variations of dl and d2).

On réalise un montage électronique classique qui effectue l'opération analogique: Adi — Ad2=2 d. A conventional electronic assembly is carried out which performs the analog operation: Adi - Ad2 = 2 d.

Lorsque le point P se déplace suivant yy : When the point P moves along yy:

Adi =Ad2 Adi = Ad2

et Adi — Ad2 = 0. and Adi - Ad2 = 0.

L'exploitation différentielle des couples de mesure (dl, d2) et (d3, d4) permet d'assurer l'indépendance des mesures. The differential exploitation of the measurement couples (dl, d2) and (d3, d4) ensures the independence of the measurements.

Le défaut à relever est caractérisé par la corrélation entre la distance parcourue par l'appareil et les variations décelées par les capteurs. The fault to be noted is characterized by the correlation between the distance traveled by the device and the variations detected by the sensors.

Le schéma de la fig. 2, qui reprend les dispositions générales de la fig. 1, montre un certain nombre d'aménagements utiles éventuels. Ainsi, le bras N formant longeron du chariot a une structure télescopique en deux parties N1-N2, ce qui permet de rendre réglable la longueur de la base de référence. L'extrémité 10 de ce bras est articulée à un bras intermédiaire 11 qui repose sur le rail par deux patins pl 1 et pl2 ménagés à ses extrémités. La position dans l'espace de l'extrémité 10 de la base de mesure est déterminée ainsi par les deux appuis élémentaires définis par les patins pli et pl2, qui pourront se trouver (comme l'indique le dessin) à des distances inégales de l'articulation 10. The diagram in fig. 2, which reproduces the general provisions of FIG. 1, shows a number of possible useful arrangements. Thus, the arm N forming the side member of the carriage has a telescopic structure in two parts N1-N2, which makes it possible to make the length of the reference base adjustable. The end 10 of this arm is articulated to an intermediate arm 11 which rests on the rail by two pads pl 1 and pl2 formed at its ends. The position in space of the end 10 of the measurement base is thus determined by the two elementary supports defined by the pads fold and pl2, which may be (as the drawing indicates) at unequal distances from l hinge 10.

Le bras de mesure M est également indiqué comme présentant une structure télescopique à deux parties Ml, M2, et son extrémité 30 est également articulée à un bras intermédiaire 31 reposant sur deux appuis élémentaires p31, p32. On peut ainsi faire varier entre certaines limites la longueur du bras de mesure ainsi que la position des appuis élémentaires qui déterminent la position dans l'espace du point de mesure 30. The measurement arm M is also indicated as having a telescopic structure with two parts Ml, M2, and its end 30 is also articulated to an intermediate arm 31 resting on two elementary supports p31, p32. It is thus possible to vary between certain limits the length of the measurement arm as well as the position of the elementary supports which determine the position in space of the measurement point 30.

On notera enfin la structure télescopique à ressort g qui sert à maintenir l'ensemble des patins p en appui sur les faces latérales internes des champignons des deux rails. Finally, note the telescopic spring structure g which serves to hold all of the pads p resting on the internal lateral faces of the mushrooms of the two rails.

Sur la fig. 3, deux dispositifs jumeaux analogues à celui de la fig. 1, et munis d'un bras télescopique d'entretoisement commun g, sont placés sur les deux rails R et R', les mesures de dressage et de nivellement des deux rails permettant de relever, le cas échéant, les défauts d'écartement et de dévers de ces rails. In fig. 3, two twin devices similar to that of FIG. 1, and provided with a common telescopic bracing arm g, are placed on the two rails R and R ', the straightening and leveling measures of the two rails making it possible to identify, if necessary, the spacing defects and on these rails.

La fig. 4 montre un dispositif qui diffère de celui de la fig. 1 par le fait qu'il comporte une pièce N à deux branches f, f auxquelles sont reliées deux pièces respectives M, M', par des joints à la Cardan C et C'. On constitue ainsi, à partir d'une même base de référence déterminée par le chariot N reposant sur les patins pl et p2, deux bras palpeurs M et M' adaptés à assurer simultanément le contrôle des défauts aux points de mesure définis par les patins p3 et p3', donc avec deux valeurs différentes de la distance par rapport à la base de référence. Fig. 4 shows a device which differs from that of FIG. 1 by the fact that it comprises a part N with two branches f, f to which two respective parts M, M ′ are connected, by Cardan joints C and C ′. One thus constitutes, from the same reference base determined by the carriage N resting on the pads pl and p2, two feeler arms M and M 'adapted to simultaneously ensure the control of faults at the measurement points defined by the pads p3 and p3 ', therefore with two different values of the distance from the reference base.

Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée au mode schématique de réalisation décrit, qui représente un exemple d'application de base du dispositif de mesure. En effet, le dispositif de mesure objet de l'invention, outre son application dans le contrôle de la qualité des voies ferrées, peut trouver des applications dans tous domaines susceptibles de faire appel aux techniques des mesures en base relative (contrôle du dressage des produits longs en aciérie, profilés, rails en cours de fabrication, etc.). It is understood that the present invention is not limited to the schematic embodiment described, which represents an example of basic application of the measuring device. Indeed, the measuring device object of the invention, in addition to its application in the control of the quality of railways, can find applications in all fields likely to call on the techniques of measurements on a relative basis (control of the dressing of products long in steelworks, profiles, rails during manufacture, etc.).

Le dispositif de mesure décrit peut donc se prêter et donner lieu à des modifications et variantes sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. Par exemple, les axes zz et yy du joint à la Cardan peuvent être obliques l'un par rapport à l'autre. The described measuring device can therefore lend itself and give rise to modifications and variants without, however, departing from the scope of the invention. For example, the axes zz and yy of the universal joint can be oblique to each other.

5 5

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

R R

2 feuilles dessins 2 sheets of drawings

Claims

622,303

1. Device for measuring the straightness defects of an elongated object, in particular a railroad track, comprising at least one device adapted to move along the object with at least two support points on it, defining a reference base, and at least one measuring probe with respect to this base, this device being characterized in that the apparatus comprises:

- A carriage defining the reference base between a first and a second support, comprising an articulation with at least one axis perpendicular to said first support;

- a feeler arm extending between a feeler support and said articulation;

- With each articulation axis, a stirrup extending in the direction opposite to that of the second support and determining on either side of the feeler arm a pair of fixed points in a plane perpendicular to said axis;

- A couple of displacement sensors coupled between said fixed points and the feeler arm.

2. Device according to claim 1, characterized in that the articulation is a universal joint with a transverse axis and a vertical axis, the device being thus adapted to simultaneously measure the leveling and the straightening of the object.

2

3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that there is provided several feeler arms of different lengths, an articulation being provided on the carriage for each of these arms.

4. Device according to one of the preceding claims, suitable for controlling a railway track, characterized in that the device comprises an apparatus adapted to move on each of the two rails of the track, the two apparatuses thus associated leaning on each other.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the feeler support comprises an arm resting on two elementary supports spaced along the object by a predetermined distance.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the supports of the carriage comprises two elementary supports spaced along the object by a predetermined distance.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized by the implementation of at least one feeler arm of telescopic structure.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carriage comprises, between its first and second supports, a beam of telescopic structure.