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REVENDICATION
Dispositif de messire de l'état géométrique de la surface de roule
ment des rails d'une voie ferrée, caractérisé en ce qu'il comporte un
chariot de mesure (1) en appui vertical et latéral sur les deux files de rails et définissant une base de référence, au moins trois capteurs de mesure (13, 14, 15) disposés l'un à la suite de l'autre sur au moins trois génératrices espacées dans la direction transversale de la voie,
de manière à couvrir au moins une partie (ABC) du contour de la
surface de roulement du rail, aptes à émettre des signaux représentatifs des distances (Yas Yb, Yc) qui séparent, à leur niveau, la partie en question de la base de référence,
et en ce que ces trois capteurs sont reliés à un circuit de traitement (17) comprenant une unité de calcul (18) programmée pour déterminer, à partir des valeurs représentées par leurs signaux et des distances (d) entre eux, la flèche (f) du contour de la partie en question de la surface de roulement du rail, significative de son degré de courbure, et son inclinaison (i) par rapport au plan de la voie.
La présente invention a pour objet un dispositif de mesure de l'état géométrique de la surface de roulement des rails d'une voie ferrée, destiné à être associé à un véhicule ferroviaire dans le but soit de surveillance de l'état d'usure des rails lorsqu'il s'agit d'une draisine de contrôle, soit de commande et/ou de contrôle des travaux de rectification lorsqu'il s'agit d'un véhicule de meulage.
On connaît déjà des dispositifs de mesure des déformations des rails appropriés pour mesurer les défauts de leur profil longitudinal, tels que les défauts de type ondulatoire dus à l'usure provoquée par leur contact avec les roues des véhicules des convois.
Cependant, d'autres défauts de la surface de roulement du rail, dus à son usure, ne peuvent être détectés par ces dispositifs de mesure, en particulier les déformations des caractéristiques géométriques du profil en travers de la table de roulement, telles que ses degrés de courbure et son inclinaison par rapport au plan de la voie, tout comme ces mêmes caractéristiques du congé et du flanc.
L'inclinaison transversale de la table de roulement des rails vers l'intérieur de la voie est prévue, en combinaison avec la conicité du bandage des roues des véhicules, pour augmenter la stabilité de ces derniers sur la voie. Cette inclinaison varie selon les réseaux de chemins de fer entre Y20 et 3/40 environ.
La courbure de la table de roulement des rails est prévue pour assurer les meilleures conditions au contact rail-roue en minimisant au maximum les effets de glissement et de frottement dus aux différentes vitesses périphériques de rotation auxquelles sont soumises les différentes zones de contact du bandage conique des roues avec la table de roulement.
La dégradation par usure de ces deux caractéristiques de la table de roulement des rails, inclinaison et courbure, est donc intéressante à surveiller, car elle contribue, pour une part non négligeable, à l'accélération de la dégradation globale des qualités de roulement des rails de la voie et devrait, de ce fait, entrer en considération pour décider de l'opportunité d'une correction par le procédé de rectification par meulage, avant que cette dégradation ne devienne préjudiciable à la sécurité des convois.
Actuellement, en ce qui concerne le contrôle du profil transversal effectif de la surface de roulement des rails, la tendance est soit à la reproduction digitale de ce profil effectif par des moyens d'investigation faisant appel à une multiplicité de capteurs mécaniques ou sans contact disposés autour dudit profil, soit à sa reproduction analogique faisant appel à des capteurs optoélectriques, afin de pouvoir déceler l'état d'avancement de la dégradation par comparaison avec un profil théorique idéal. Mais la mise en oeuvre d'un tel procédé est à la fois onéreuse et délicate par la multiplicité des premiers moyens et le traitement de leurs données et par la sensibilité à l'environne
ment des seconds moyens, raisons pour lesquelles les applications de
ce procédé n'ont pas encore dépassé le stade expérimental.
En outre, I'analyse par comparaison des deux profils effectif et
idéal ne donne pas directement une quantification du degré de courbure de la table de roulement du rail; cette quantification nécessiterait un dépouillement ultérieur.
Enfin, cette comparaison ne donne aucune indication qui pourrait être exploitée pour déceler l'inclinaison transversale de la table de roulement du rail par rapport au plan de la voie.
L'invention a pour but d'offrir directement, par des moyens simples et économiques, la mesure du degré de courbure et de l'inclinaison du profil transversal de la surface de roulement des rails d'une voie ferrée.
A cet effet, le dispositif de mesure selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un chariot de mesure en appui vertical et latéral sur les deux files de rails et définissant une baste de référence, au moins trois capteurs de mesure disposés l'un à la suite de l'autre sur au moins trois génératrices espacées dans la direction transversale de la voie de manière à couvrir au moins une partie du contour de la surface de roulement du rail, aptes à émettre des signaux représentatifs des distances qui séparent, à leur niveau, la partie en question de la base de référence, et en ce que ces trois capteurs sont reliés à un circuit de traitement comprenant une unité de calcul programmée pour déterminer, à partir des valeurs représentées par leurs signaux et des distances entre eux,
la flèche du contour de la partie en question de la surface de roulement du rail, significative de son degré de courbure, et son inclinaison par rapport au plan de la voie.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention appliquée à la mesure des caractéristiques de la table de roulement des rails.
La fig. 1 est une vue de profil de son chariot de mesure.
La fig. 2 est une coupe transversale de ce chariot, agrandie, selon l'axe de coupe I-I de la fig. 1.
La fig. 3 est un détail agrandi de la fig. 2.
La fig. 4 est un schéma bloc du traitement de la mesure.
Le chariot de mesure 1 du dispositif représenté aux fig. 1 et 2 se compose de deux longerons 2 portant, chacun à ses extrémités, deux galets de guidage 3 et 4, à boudin d'appui intérieur, montrés en appui vertical et latéral sur les deux files de rails 5 d'une voie ferrée, et de deux traverses télescopiques de liaison 6 composées chacune d'une partie fixe 7 liée rigidement à l'un des longerons 2 et d'une partie mobile 8 articulée par son extrémité sur un axe vertical 9 porté par une chape 10 fixée à l'autre longeron. Cette partie mobile 8, à course limitée, est soumise à la poussée axiale d'un ressort de compression 1 1 qui doit être suffisante pour maintenir les boudins des galets 3 et 4, pressés contre les deux files de rails 5, pendant les parcours de mesure.
Ce chariot de mesure comporte un timon 12 pour permettre sa liaison avec un véhicule ferroviaire tracteur.
Ce chariot de mesure 1 est équipé de trois capteurs de mesure 13, 14 et 15 fixés au-dessus et en travers de chaque file de rails 5, entre les galets 3 et 4, ces capteurs étant espacés l'un à la suite de l'autre d'une distance d, de manière à couvrir une partie au moins du contour de la table de roulement du rail, bien visible à grande échelle à la fig. 3, à l'aplomb de trois points A, B, C de celle-ci. Ces capteurs sont des capteurs électroniques sans contact, par exemple à courant de Foucault, aptes à émettre des signaux électriques représentatifs des distances YaX Yb, Yc qui séparent, à leur niveau, la surface de la table de roulement des rails 5 d'une base de référence transversale, ici constituée et définie par le chariot de mesure 1.
A cet effet, ces capteurs sont fixés équidistants du plan de la voie défini par le contact des quatre galets de guidage du chariot de mesure sur les deux files de rails, ces derniers étant supposés rectilignes et parallèles, de manière à faciliter le réglage de leur zéro.
Ces capteurs sont utilisés pour déterminer la courbure de la table de roulement des deux files de rails 5, signifiée par la flèche f soustendant l'arc AC au point médian B et son inclinaison i par rapport au plan de la voie, signifiée par la tangente de l'angle formé par l'intersection du prolongement D2 de la corde joignant les points A et C
du contour de la table de roulement avec la droite Dl parallèle au plan de la voie défini par le chariot de mesure. Cette détermination est obtenue par application de formules simples f = Ya + Yc - 2Yb et i = Yc - Ya
2 2d faisant intervenir les distances a, Yb et Yc et l'écart d entre capteurs.
La détermination des valeurs susdites f et i est réalisée par le moyen d'un circuit de traitement 16, représenté dans le schéma bloc de la fig. 4, comportant de manière connue, reliés aux trois capteurs 13, 14 et 15, les amplificateurs, intégrateurs et filtres 17 nécessaires à l'obtention de signaux de sortie représentatifs des grandeurs détectées pendant le parcours de mesure Yas Yb et Ycs et une unité de calcul 18 programmée pour déterminer lesdites valeurs f et i selon les formules simples susdites.
Afin de condenser les informations de sortie de l'unité de calcul 18 pour leur donner une forme directement exploitable, sur bande enregistreuse papier par exemple, celles-ci sont dirigées sur un condensateur d'informations 19 à mémoire, relié à un dispositif d'enregistrement 20 à bande 21 à déroulement proportionnel au chemin parcouru par le véhicule tracteur pendant les parcours de mesure et à styles de traçage 22. Ce condensateur d'informations 19 peut, par exemple, être du type connu comprenant un redresseur opérationnel et un appareil de détermination de la moyenne continue courante de la vitesse, asservi à la vitesse de déplacement du véhicule tracteur.
Sur la bande enregistreuse 21, les valeurs déterminées de la flèche f sont enregistrées sous forme de graphe de leurs variations en fonction du chemin parcouru par référence à un zéro Rl correspondant à la valeur de la flèche prescrite de la table de roulement des rails de la voie parcourue, et les valeurs déterminées de l'inclinaison i de cette table sont enregistrées de la même manière et par référence aux inclinaisons prescrites R2 correspondant aux inclinaisons prescrites l/20, Y30 et 1/40 par exemple.
Le dispositif d'enregistrement 20 peut être un enregistreur à bande magnétique, complété ou non d'un codeur pour convertir les signaux de sortie analogiques en valeurs digitales.
Dans la direction transversale de la voie, les trois capteurs 16, 14 et 17 peuvent être décalés dans la direction longitudinale, par exemple lorsque leur encombrement en largeur ou des critères de bon fonctionnement ne permettent pas de les aligner dans un même plan. Dans ce cas, les valeurs représentatives des distances Yas Yb et Yc seront déterminées sous forme de moyenne des distances détectées sur une longueur préétablie, de manière à éliminer l'influence des défauts longitudinaux.
Bien entendu, plus de trois points de détection peuvent être employés pour la détermination du degré de courbure de la table de roulement, par exemple lorsque l'on veut étendre l'investigation sur différentes zones de cette table présentant des courbures différentes.
Ainsi, compte tenu de la symétrie du rail, il peut être avantageux de disposer, de part et d'autre d'un capteur central, des groupes de deux capteurs disposés symétriquement à des distances différentes.
L'exemple donné pour la table de roulement est également applicable au congé et au flanc du champignon du rail par simple pivotement du plan de mesure.
Les capteurs utilisés pourront être d'un autre type, par exemple du type inductif ou capacitif, à touche de contact constituée par une plaquette en acier à haute résistance à l'usure, articulée en bout de leur tige mobile de mesure.
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CLAIM
Messire device of the geometrical condition of the roll surface
rails of a railway, characterized in that it comprises a
measuring carriage (1) in vertical and lateral support on the two rows of rails and defining a reference base, at least three measuring sensors (13, 14, 15) arranged one after the other on the at least three generators spaced in the transverse direction of the track,
so as to cover at least part (ABC) of the outline of the
rail running surface, capable of emitting signals representative of the distances (Yas Yb, Yc) which separate, at their level, the part in question from the reference base,
and in that these three sensors are connected to a processing circuit (17) comprising a calculating unit (18) programmed to determine, from the values represented by their signals and the distances (d) between them, the deflection (f ) of the contour of the part in question of the running surface of the rail, significant of its degree of curvature, and its inclination (i) relative to the plane of the track.
The subject of the present invention is a device for measuring the geometric state of the running surface of the rails of a railroad track, intended to be associated with a railway vehicle for the purpose of either monitoring the state of wear of the rails in the case of a control train, either for command and / or control of rectification work in the case of a grinding vehicle.
Devices for measuring the deformation of the rails are already known which are suitable for measuring the defects of their longitudinal profile, such as undulations of the wave type due to wear caused by their contact with the wheels of the vehicles of the convoys.
However, other defects in the running surface of the rail, due to its wear, cannot be detected by these measuring devices, in particular the deformations of the geometrical characteristics of the profile across the rolling table, such as its degrees. of curvature and its inclination relative to the plane of the track, just like these same characteristics of the fillet and the flank.
The transverse inclination of the tread of the rails towards the inside of the track is provided, in combination with the taper of the tire tread of the vehicles, to increase the stability of the latter on the track. This inclination varies according to the railway networks between Y20 and 3/40 approximately.
The curvature of the rail tread is designed to ensure the best conditions for rail-wheel contact while minimizing the effects of sliding and friction due to the different peripheral speeds of rotation to which the different contact areas of the conical tire are subjected. wheels with the tread table.
The deterioration by wear of these two characteristics of the rail rolling table, inclination and curvature, is therefore interesting to watch, because it contributes, for a significant part, to the acceleration of the overall degradation of the rolling qualities of the rails. of the track and should therefore be taken into consideration when deciding on the advisability of a correction by the grinding rectification process, before this deterioration becomes detrimental to the safety of the convoys.
Currently, with regard to the control of the effective transverse profile of the running surface of the rails, the tendency is either to reproduce this effective profile digitally by means of investigation using a multiplicity of mechanical or contactless sensors arranged around said profile, that is to say its analog reproduction using optoelectric sensors, in order to be able to detect the progress of the degradation by comparison with an ideal theoretical profile. However, the implementation of such a process is both expensive and delicate by the multiplicity of the first means and the processing of their data and by the sensitivity to the environment.
second means, reasons why applications of
this process has not yet passed the experimental stage.
In addition, the analysis by comparison of the two effective profiles and
ideal does not directly give a quantification of the degree of curvature of the rail running table; this quantification would require further analysis.
Finally, this comparison gives no indication which could be exploited to detect the transverse inclination of the tread of the rail relative to the plane of the track.
The object of the invention is to offer directly, by simple and economical means, the measurement of the degree of curvature and of the inclination of the transverse profile of the running surface of the rails of a railroad track.
To this end, the measurement device according to the invention is characterized in that it comprises a measurement carriage in vertical and lateral support on the two rows of rails and defining a reference base, at least three measurement sensors arranged l '' one after the other on at least three generators spaced in the transverse direction of the track so as to cover at least part of the contour of the running surface of the rail, capable of emitting signals representative of the distances which separate , at their level, the part in question of the reference base, and in that these three sensors are connected to a processing circuit comprising a calculating unit programmed to determine, from the values represented by their signals and the distances between them,
the deflection of the contour of the part in question of the running surface of the rail, significant of its degree of curvature, and its inclination relative to the plane of the track.
The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the object of the invention applied to the measurement of the characteristics of the rolling table of the rails.
Fig. 1 is a side view of its measuring carriage.
Fig. 2 is a cross section of this carriage, enlarged, along the cutting axis I-I of FIG. 1.
Fig. 3 is an enlarged detail of FIG. 2.
Fig. 4 is a block diagram of the processing of the measurement.
The measuring carriage 1 of the device shown in FIGS. 1 and 2 consists of two longitudinal members 2 carrying, each at its ends, two guide rollers 3 and 4, with internal support flange, shown in vertical and lateral support on the two rows of rails 5 of a railway track, and two telescopic connecting crosspieces 6 each composed of a fixed part 7 rigidly connected to one of the side members 2 and of a mobile part 8 articulated by its end on a vertical axis 9 carried by a yoke 10 fixed to the another spar. This movable part 8, with limited stroke, is subjected to the axial thrust of a compression spring 11 which must be sufficient to maintain the flanges of the rollers 3 and 4, pressed against the two rows of rails 5, during the travel of measured.
This measuring carriage includes a drawbar 12 to allow its connection with a tractor railway vehicle.
This measurement carriage 1 is equipped with three measurement sensors 13, 14 and 15 fixed above and across each row of rails 5, between the rollers 3 and 4, these sensors being spaced one after the other. another from a distance d, so as to cover at least part of the contour of the tread of the rail, clearly visible on a large scale in FIG. 3, plumb with three points A, B, C thereof. These sensors are non-contact electronic sensors, for example eddy current, capable of emitting electrical signals representative of the distances YaX Yb, Yc which separate, at their level, the surface of the rolling table from the rails 5 of a base. of transverse reference, here constituted and defined by the measuring carriage 1.
For this purpose, these sensors are fixed equidistant from the plane of the track defined by the contact of the four guide rollers of the measuring carriage on the two rows of rails, the latter being assumed to be rectilinear and parallel, so as to facilitate the adjustment of their zero.
These sensors are used to determine the curvature of the tread table of the two rows of rails 5, signified by the arrow f underlying the arc AC at the midpoint B and its inclination i relative to the plane of the track, signified by the tangent the angle formed by the intersection of the extension D2 of the rope joining points A and C
the contour of the tread table with the straight line Dl parallel to the track plane defined by the measuring carriage. This determination is obtained by applying simple formulas f = Ya + Yc - 2Yb and i = Yc - Ya
2 2d involving the distances a, Yb and Yc and the difference d between sensors.
The above values f and i are determined by means of a processing circuit 16, shown in the block diagram of FIG. 4, comprising in known manner, connected to the three sensors 13, 14 and 15, the amplifiers, integrators and filters 17 necessary for obtaining output signals representative of the quantities detected during the measurement path Yas Yb and Ycs and a unit of calculation 18 programmed to determine said values f and i according to the above simple formulas.
In order to condense the output information from the computing unit 18 to give it a directly usable form, on paper recording tape for example, this is directed to an information capacitor 19 with memory, connected to a device for recording 20 with tape 21 with progression proportional to the path traveled by the towing vehicle during the measurement journeys and with tracing styles 22. This information capacitor 19 may, for example, be of the known type comprising an operational rectifier and an apparatus for determination of the current continuous average speed, subject to the speed of movement of the towing vehicle.
On the recording tape 21, the determined values of the deflection f are recorded in the form of a graph of their variations as a function of the path traveled by reference to a zero Rl corresponding to the value of the deflection prescribed for the rolling table of the rails of the track traveled, and the determined values of the inclination i of this table are recorded in the same way and with reference to the prescribed inclinations R2 corresponding to the prescribed inclinations l / 20, Y30 and 1/40 for example.
The recording device 20 can be a magnetic tape recorder, whether or not supplemented with an encoder for converting the analog output signals into digital values.
In the transverse direction of the track, the three sensors 16, 14 and 17 can be offset in the longitudinal direction, for example when their overall width or criteria of good operation do not allow them to be aligned in the same plane. In this case, the values representative of the distances Yas Yb and Yc will be determined in the form of the average of the distances detected over a predetermined length, so as to eliminate the influence of the longitudinal defects.
Of course, more than three detection points can be used for determining the degree of curvature of the tread table, for example when it is desired to extend the investigation to different zones of this table having different curvatures.
Thus, given the symmetry of the rail, it may be advantageous to have, on either side of a central sensor, groups of two sensors arranged symmetrically at different distances.
The example given for the tread is also applicable to the fillet and the side of the rail head by simply pivoting the measurement plane.
The sensors used may be of another type, for example of the inductive or capacitive type, with a touch button constituted by a steel plate with high wear resistance, articulated at the end of their movable measuring rod.