La présente invention concerne un dispositif de mesure des défauts internes des rails d'une voie ferrée et plus particulièrement un dispositif à ultrasons destiné à travailler en voie. Les dispositifs permettant d'analyser un corps grâce à un faisceau d'ultrasons sont bien connus et sont utilisés pour la mesure des défauts internes des rails d'une voie ferrée aussi bien en voie qu'en atelier. Selon ce principe, un faisceau d'ultrasons est émis en direction du rail par une sonde placée sur la table de roulement du rail, l'énergie réfléchie par le rail et ses défauts est ensuite détectée, puis mesurée par des circuits électroniques adéquats. Les brevets US 4 662 224 et US 4 700 574 divulguent des méthodes de mesure ainsi que des dispositifs pour leur mise en Öuvre.
Il est essentiel pour obtenir une mesure fiable de tous les défauts du rail d'assurer le meilleur contact sonore possible entre la sonde et le rail. La position géométrique des rails n'est jamais parfaite et les défauts d'alignement, les déformations ponctuelles ou des discontinuités du rail ont pour effet de faire sauter les sondes sur le rail et de ce fait de perturber les mesures. Ces perturbations sont d'autant plus importantes que la vitesse de travail est élevée. Les appareils de voie, comme les aiguillages par exemple, constituent des discontinuités importantes et imposent des contraintes élevées aux sondes pouvant conduire à l'arra chement de ces dernières lors du passage du véhicule de mesure.
Les chariots d'auscultation existants comportent une dizaine de sondes par files de rails pour assurer un contrôle complet de tous les défauts du rail. Ces sondes sont en général portées par une poutre commune entraînée et guidée le long du rail par des moyens adéquats. Vu la longueur nécessaire de cette poutre de support, sa masse et le nombre de sondes portées, il est extrêmement difficile de garantir constamment un contact sonde-rail parfait pour toutes les sondes et de ce fait ces dispositifs ne sont pas adaptés à l'auscultation des rails à des vitesses élevées.
Le but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients cités précédemment. La titulaire propose à cet effet un dispositif de mesure par ultrasons destiné à être monté sous un véhicule ferroviaire qui garantit un contact sonore parfait entre chaque sonde et le rail. Ce dispositif permet également d'éviter que les sondes ne soient endommagées lors du passage sur des discontinuités importantes des rails. Il est ainsi possible grâce au dispositif objet de la présente invention d'effectuer des mesures fiables de tous les défauts internes d'un rail à des vitesses élevées, de l'ordre de 100 km/h.
La présente invention a pour objet un dispositif de mesure muni de sondes ultrasonores qui se distingue par les caractéristiques énumérées à la revendication 1.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution du dispositif de mesure selon la présente invention.
La fig. 1 est une vue de côté en coupe partielle du dispositif de mesure selon la présente invention.
La fig. 2 est une vue partielle de dessus du dispositif illustré à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue de dessus de la semelle du dispositif illustré à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue de côté de plusieurs dispositifs de mesure montés sous un véhicule ferroviaire.
La fig. 1 illustre le dispositif de mesure par ultrasons qui comporte un patin 1 comprenant deux logements dans lesquels peuvent coulisser verticalement des sondes ultrasonores 2. La partie supérieure du patin 1 comporte un montant central 3 muni de deux bras latéraux 4, 5 reliant respectivement le montant avant 6 et le montant arrière 7 du patin 1. Chaque sonde 2 est montée sous une plaque de support 8. Ces plaques de support 8 sont reliées aux bras latéraux 4, 5 par l'intermédiaire de vérins à pression ajustable 9. Ces vérins 9 permettent d'appuyer les sondes 2 contre le rail avec une force déterminée. La pression d'appui délivrée par ces vérins 9 peut être asservie à la vitesse d'avancement du dispositif. Plus la vitesse est élevée, plus grande sera la pression avec laquelle il faut appliquer les sondes sur le rail pour éviter qu'elles ne sautent.
En lieu et place des vérins 9 on peut prévoir des ressorts tarés. La course verticale des sondes est limitée vers le bas par les plaques de support 8 dont les dimensions sont plus grandes que celles des logements dans lesquels coulissent les sondes 2. On évite ainsi qu'une sonde 2 ne tombe au passage d'une discontinuité importante du rail, comme le cÖur d'un aiguillage par exemple. Une semelle 10 munie de découpes qui correspondent aux logements du patin 1 est fixée par des vis (non illustrée) sous le patin 1. Cette semelle généralement réalisée en matière plastique permet au patin de glisser sur le rail en réduisant les frottements et l'usure. Les logements dans lesquels coulissent les sondes 2 présentent dans leur partie basse, juste en dessus de la semelle 10, un léger épaulement 11 qui assure un guidage longitudinal et transversal des sondes par rapport au rail.
La partie supérieure du patin 1 est reliée à un cadre constitué d'une poutre de support 12 sur laquelle sont fixées deux plaques latérales, une plaque avant 21 et une plaque arrière 22. Les montants verticaux du patin 1 avant 6 et arrière 7 sont reliés par l'intermédiaire de deux vérins 13 à la poutre de support 12. Ces vérins 13 permettent d'appliquer la semelle 10 du patin 1 contre le rail avec une force déterminée et de relever le patin lors de la marche haut-le-pied par exemple. Des anneaux déformables réalisés en caoutchouc 14 relient respectivement les montants verticaux avant 6 et arrière 7 du patin 1 aux plaques avant 21 et arrière 22 du cadre. Ces anneaux déformables 14 permettent l'entraînement du patin dans le sens de la marche. Ces anneaux 14 permettent également d'amortir les vibrations des sondes 2 et du patin 1 lors de l'avance du dispositif.
Ces anneaux déformables peuvent être remplacés par tout organe élastique, comme des ressorts ou des silent-bloc. Des goupilles 23 montées dans les montants avant 6 et arrière 7 du patin 1 coulissent verticalement dans des logements pratiqués dans les plaques avant 21 et arrière 22 du cadre. Ces logements se présentent sous la forme d'une fente verticale dont la largeur correspond au diamètre des goupilles 23. Ces goupilles 23 assurent de ce fait à la fois un guidage latéral du patin par rapport au cadre et une limitation de la course du patin vers le bas lors de son déplacement par rapport au cadre sous l'action des vérins 13.
Le patin 1 comporte des conduits de distribution 15 et de récupération 16 d'eau situés dans le corps du patin 1 comme illustré à la fig. 2. Le conduit 15 d'amenée d'eau débouche grâce à des canaux 17, 17 min à l'avant des sondes 2 dans une chambre constituée par la découpe de la semelle 10. Le conduit 16 de récupération d'eau débouche par des canaux 18, 18 min à l'arrière de chaque sonde 2 dans une chambre constituée par la découpe de la semelle 10. Il est ainsi possible d'amener par les canaux 17, 17 min de l'eau dans la chambre située à l'avant des sondes de sorte qu'un film d'eau se forme entre la sonde 2 et le rail, garantissant de ce fait un excellent contact sonore entre la sonde et le rail.
La fig. 3 illustre la forme des découpes pratiquées dans la semelle 10 et donc la configuration des chambres qu'elles définissent à l'avant et à l'arrière des sondes. Ces découpes 19, 20 reproduisent la forme rectangulaire des sondes dans leur partie centrale pour permettre le passage de la sonde 2 et se prolongent vers l'avant et vers l'arrière par une découpe en forme de triangle. La forme triangulaire de ces découpes favorise une distribution uniforme de l'eau à l'avant des sondes et permet de concentrer l'eau à récupérer vers les canaux de récupération 18, 18 min à l'arrière des sondes 2. Grâce à cette configuration, il est possible non seulement de garantir un bon contact sonore sonde-rail, mais également la récupération d'une grande quantité d'eau, ce qui augmente l'autonomie de l'installation de mesure en voie.
La forme symétrique du dispositif et des découpes de la semelle permet l'utilisation du dispositif aussi bien en marche avant qu'en marche arrière. On veillera lors du changement du sens de marche à permuter les alimentations des conduits 17, 17 min , 18, 18 min .
La fig. 4 est une vue de profil illustrant un chariot d'auscultation monté sous un véhicule ferroviaire et comportant plusieurs unités de mesure objet de la présente invention.
The present invention relates to a device for measuring the internal defects of the rails of a railroad track and more particularly to an ultrasonic device intended to work on the track. The devices making it possible to analyze a body by means of an ultrasound beam are well known and are used for the measurement of internal defects of the rails of a railroad track both in track and in the workshop. According to this principle, an ultrasound beam is emitted towards the rail by a probe placed on the rail running table, the energy reflected by the rail and its faults is then detected and then measured by suitable electronic circuits. US Patents 4,662,224 and US 4,700,574 disclose measurement methods as well as devices for their implementation.
It is essential to obtain a reliable measurement of all rail faults to ensure the best possible sound contact between the probe and the rail. The geometrical position of the rails is never perfect and the misalignments, point deformations or discontinuities of the rail have the effect of causing the probes to jump on the rail and thereby disturbing the measurements. These disturbances are all the more important the higher the working speed. The switches and crossings, such as the switches, for example, constitute major discontinuities and impose high constraints on the probes which can lead to them being pulled out during the passage of the measurement vehicle.
Existing auscultation carriages include a dozen probes per rail file to ensure complete control of all rail faults. These probes are generally carried by a common beam driven and guided along the rail by suitable means. Given the necessary length of this support beam, its mass and the number of probes carried, it is extremely difficult to constantly guarantee perfect probe-rail contact for all probes and therefore these devices are not suitable for monitoring rails at high speeds.
The object of the present invention is to overcome the drawbacks mentioned above. To this end, the licensee offers an ultrasonic measurement device intended to be mounted under a rail vehicle which guarantees perfect sound contact between each probe and the rail. This device also makes it possible to prevent the probes from being damaged when passing over significant discontinuities of the rails. It is thus possible, thanks to the device which is the subject of the present invention, to carry out reliable measurements of all the internal faults of a rail at high speeds, of the order of 100 km / h.
The subject of the present invention is a measurement device provided with ultrasonic probes which is distinguished by the characteristics listed in claim 1.
The attached drawing illustrates schematically and by way of example an embodiment of the measuring device according to the present invention.
Fig. 1 is a side view in partial section of the measuring device according to the present invention.
Fig. 2 is a partial top view of the device illustrated in FIG. 1.
Fig. 3 is a top view of the sole of the device illustrated in FIG. 1.
Fig. 4 is a side view of several measuring devices mounted under a rail vehicle.
Fig. 1 illustrates the ultrasonic measurement device which comprises a shoe 1 comprising two housings in which ultrasonic probes can slide vertically 2. The upper part of the shoe 1 comprises a central upright 3 provided with two lateral arms 4, 5 connecting respectively the front upright 6 and the rear upright 7 of the shoe 1. Each probe 2 is mounted under a support plate 8. These support plates 8 are connected to the lateral arms 4, 5 by means of adjustable pressure jacks 9. These jacks 9 allow press the probes 2 against the rail with a determined force. The contact pressure delivered by these jacks 9 can be controlled by the speed of advance of the device. The higher the speed, the greater the pressure with which the sensors must be applied to the rail to prevent them from jumping.
Instead of the cylinders 9 it is possible to provide calibrated springs. The vertical travel of the probes is limited downwards by the support plates 8, the dimensions of which are larger than those of the housings in which the probes slide. This prevents a probe 2 from falling when passing a significant discontinuity. rail, like the heart of a switch for example. A sole 10 provided with cutouts which correspond to the housings of the shoe 1 is fixed by screws (not shown) under the shoe 1. This sole, generally made of plastic, allows the shoe to slide on the rail, reducing friction and wear. . The housings in which the probes 2 slide have in their lower part, just above the sole 10, a slight shoulder 11 which provides longitudinal and transverse guidance of the probes relative to the rail.
The upper part of the shoe 1 is connected to a frame consisting of a support beam 12 on which are fixed two side plates, a front plate 21 and a rear plate 22. The vertical uprights of the shoe 1 before 6 and rear 7 are connected by means of two jacks 13 to the support beam 12. These jacks 13 make it possible to apply the sole 10 of the shoe 1 against the rail with a determined force and to raise the shoe when walking up and down by example. Deformable rings made of rubber 14 respectively connect the front 6 and rear 7 vertical uprights of the shoe 1 to the front 21 and rear 22 plates of the frame. These deformable rings 14 allow the skate to be driven in the direction of travel. These rings 14 also make it possible to dampen the vibrations of the probes 2 and of the pad 1 when the device advances.
These deformable rings can be replaced by any elastic member, such as springs or silent-blocks. Pins 23 mounted in the front 6 and rear 7 uprights of the shoe 1 slide vertically in housings made in the front 21 and rear 22 plates of the frame. These housings are in the form of a vertical slot whose width corresponds to the diameter of the pins 23. These pins 23 thereby ensure both lateral guidance of the shoe relative to the frame and a limitation of the travel of the shoe towards the bottom during its movement relative to the frame under the action of the jacks 13.
The shoe 1 comprises distribution and recovery pipes 16 for water 16 located in the body of the shoe 1 as illustrated in FIG. 2. The pipe 15 for supplying water opens out by means of channels 17, 17 min at the front of the probes 2 in a chamber formed by cutting the sole 10. The pipe 16 for recovering water opens out through channels 18, 18 min at the rear of each probe 2 in a chamber formed by cutting the sole 10. It is thus possible to bring water, through channels 17, 17 min, into the chamber located at the before the probes so that a film of water forms between the probe 2 and the rail, thereby guaranteeing excellent sound contact between the probe and the rail.
Fig. 3 illustrates the shape of the cutouts made in the sole 10 and therefore the configuration of the chambers that they define at the front and at the rear of the probes. These cutouts 19, 20 reproduce the rectangular shape of the probes in their central part to allow the passage of the probe 2 and extend forwards and backwards by a cutout in the shape of a triangle. The triangular shape of these cutouts favors a uniform distribution of the water at the front of the probes and allows the water to be collected to be concentrated towards the recovery channels 18, 18 min behind the probes 2. Thanks to this configuration , it is possible not only to guarantee good sound sensor-rail contact, but also the recovery of a large amount of water, which increases the autonomy of the measuring installation on the track.
The symmetrical shape of the device and the cutouts of the sole allow the device to be used both forwards and backwards. When changing the direction of travel, care must be taken to switch the power supplies to the ducts 17, 17 min, 18, 18 min.
Fig. 4 is a side view illustrating an auscultation carriage mounted under a railway vehicle and comprising several measurement units object of the present invention.