EP0090098B1

EP0090098B1 - Dispositif pour la commande d'une machine pour la construction ou réfection d'une voie de chemin de fer

Info

Publication number: EP0090098B1
Application number: EP82200403A
Authority: EP
Inventors: Fritz Buhler
Original assignee: LES FILS D'AUGUSTE SCHEUCHZER SA
Current assignee: LES FILS D'AUGUSTE SCHEUCHZER SA
Priority date: 1982-03-31
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1985-12-27
Also published as: DD207743A5; ES8400164A1; EP0090098A1; DE3268084D1; ATE17138T1; US4535699A; ES514173A0; CA1201016A

Description

L'invention concerne un dispositif pour la commande d'une machine pour la construction ou réfection d'une voie de chemin de fer, comprenant d'une part un système d'émetteur laser installé sur un chariot stationné sur la voie ou le tracé devant la machine, et conçu pour émettre un premier faisceau en éventail ou à balayage dans un plan horizontal et un deuxième faisceau en éventail ou à balayage dans un plan vertical, d'autre part un système de récepteur laser installé sur la machine constitué par un premier récepteur pour le faisceau horizontal et un deuxième récepteur pour le faisceau vertical, ces récepteurs étant conçus pour qu'ils s'ajustent automatiquement, en fonction de la ligne d'impact de l'un ou l'autre desdits faisceaux laser, aux positions qui correspondent aux positions voulues des éléments de travail de ladite machine.
On connaît déjà l'utilisation de systèmes de mesure à base relative pour les travaux de nivellement et de ripage de la voie, ces systèmes pouvant être notamment montés sur une bourreuse-niveleuse-ripeuse.
Ces systèmes de mesure à base relative réduisent les défauts de la voie dans le plan horizontal et vertical en fonction de leur géométrie dans l'échelle 1 : 3 à 1 : 4. Ces systèmes permettent de réduire les défauts géométriques de la voie d'une longueur d'onde inférieure à 20 m. Par contre, pour améliorer les voies avec des ondes plus longues, on est obligé d'utiliser une base de mesure plus longue formée soit par un système optique, soit par un système à laser.
Les systèmes à laser actuels utilisent des émetteurs avec des faisceaux en éventail ou à balayage horizontal pour le nivellement ou vertical pour le ripage. Un tel système est décrit par exemple dans le DE-B-2 001 542. Les émetteurs laser, munis des optiques spéciales, émettent des faisceaux horizontaux et verticaux, soit sur le même axe, soit déplacés parallèlement à l'aide de miroirs. Ce système a cependant le désavantage qu'un partie de la puissance du laser est perdue dans l'optique, il en résulte donc une perte de précision et une réduction de la longueur de travail. Les faisceaux superposés ne peuvent être utilisés qu'en alignement du fait que dans les courbes les deux récepteurs ne suivent pas le même tracé. Ent utilisant deux émetteurs laser séparés, il est inévitable que le faisceau vertical pour le ripage couvre une fois le champ de travail du faisceau horizontal pour le nivellement, c'est-à-dire que le système devient inopérationnel.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient.
A cet effet le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait que le système d'émetteur laser est constitué par un seul émetteur laser, dont au moins une partie, qui définit l'orientation du faisceau, est montée rotativement de manière à lui permettre de tourner autour de l'axe du laser parallèle la voie, et qu'il est prévu un moteur adapté pour tourner ladite partie entre deux positions distantes angulairement de 90°, une première position correspondant au faisceau dans le plan horizontal et une deuxième position correspondant au faisceau dans le plan vertical.
Ainsi, les opérations de ripage et de nivellement peuvent être effectuées au moyen d'un seul émetteur laser dont le faisceau en éventail ou à balayage peut travailler alternativement dans le plan horizontal et dans le plan vertical pour les opérations de nivellement, respectivement de ripage.
Selon une première forme d'exécution de l'invention l'émetteur laser entier est monté sur un support lui permettant de tourner autour de son propre axe parallèle à la voie.
Selon une deuxième forme d'exécution de l'invention l'émetteur laser est monté fixement et c'est seulement le système optique d'éventail ou de balayage qui est torné de 90° à l'aide d'un moteur.
Les machines pour la réfection de voies, surtout les bourreuses-niveleuses-ripeuses, sont très souvent équipées de bases de mesures relatives pour le nivellement et le ripage. Dans ce cas les récepteurs laser selon l'invention sont de préférence liés à la base de mesure relative pour le ripage, respectivement le nivellement, notamment à l'extrémité antérieure de la base correspondante, le récepteur et la base correspondante se déplaçant ensemble pendant l'ajustage automatique du récepteur.
En outre, le dispositif selon l'invention est de préférence muni d'un calculateur de flèche des tronçons de voie courbés, horizontaux et le cas échéant verticaux, en fonction du chemin parcouru; ce calculateur corrige les positions voulues des éléments de travail de la machine, respectivement les positions dedites bases de mesures relatives par rapport au récepteur laser co- respondant. Naturellement on peut aussi renoncer à un tel calculateur et effectuer manuellement les corrections de la flèche.
La commande de cet émetteur peut être prévue, par exemple dans le cas d'une bourreuse-niveleuse-ripeuse, pour qu'à chaque traverse on travaille en premier lieu avec le faisceau horizontal pour le nivellement, puis on tourne l'émetteur de 90° autour de son axe parallèle à la voie pour le ripage, ou inversement. Une autre possibilité consiste à prévoir une commande pour que le nivellement soit effectué toutes les deux traverses tandis que le ripage est effectué sur les traverses intermédiaires. Cette manière de travail permet un rendement supplémentaire sans perte de précision grâce aux bases relatives qui réduisent les défauts restants entre deux traverses.
Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide des dessins représentant, schématiquement, plusieurs modes d'exécution du dispositif.
La figure 1 représente, schématiquement en vue latérale, l'émetteur laser avec le récepteur pour le nivellement et, en traits mixtes, le faisceau horizontal, et en pointillés le faisceau verti- ca

La figure 2 est une vue identique à la figure 1, mais en plan, avec le récepteur pour le ripage, le faisceau vertical étant dessiné en traits mixtes tandis que le faisceau horizontal est dessiné en pointillés.
La figure 3 représente, schématiquement, le récepteur laser soit pour le ripage, soit pour le nivellement avec le faisceau laser ajusté.
La figure 4 représente, schématiquement, une vue transversale de la voie avec les récepteurs de nivellement et de ripage.
La figure 5 est une vue schématique en perspective illustrant le principe du dispositif avec les deux faisceaux et les deux récepteurs.
La figure 6 représente, schématiquement, le dispositif dans une portion courbée de la voie.
La figure 7 représente schématiquement une coupe transversale de la voie au niveau du récepteur pour le ripage montrant le système de calcul de flèche.
La figure 8 est une vue latérale simplifiée de l'émetteur laser.
La figure 9 représente, également d'une manière simplifiée, l'émetteur laser vu en bout avec le moteur d'actionnement.
La figure 10 illustre schématiquement une forme d'exécution où l'émetteur laser et le récepteur de ripage sont placés sur la file directrice.
La figure 11 illustre schématiquement, en perspective, l'émetteur laser et le récepteur de nivellement placés sur la file directrice.

Le principe de l'invention, tel qu'illustré schématiquement sur les figures 1 à 9, consiste à prévoir un seul émetteur laser 1, placé devant une machine pour la réfection ou la construction d'une voie de chemin de fer, avançant selon la flèche (fig. 1) et schématisée sur les dessins par un châssis 2. Cet émetteur 1 est adapté pour émettre un faisceau en éventail ou à balayage dirigé soit horizontalement pour le nivellement (faisceau Fn), et après une rotation de 90° soit verticalement pour le ripage (faisceau Fr), un récepteur de nivellement Rn et un récepteur de ripage Rr étant montés tous deux sur la machine.
Sur la figure 1 montrant une vue latérale du dispositif de commande du nivellement on a illustré par la ligne 3 l'ancienne voie qui doit être corrigée, les défauts de cette voie ont été naturellement très exagérés pour la compréhension de la figure, en traits pointillés est illustrée la portion de cette ancienne voie qui vient d'être corrigée, la ligne 4 représente la nouvelle voie corrigée et la ligne en traits mixtes 4' représente la voie désirée qui est définie par l'axe du laser lequel est ajusté, en début de travail, parallèlement à cette voie désirée.
Le dispositif comprend un émetteur laser 1, émettant un faisceau horizontal Fn et qui est monté sur un chariot 5 stationné d'une manière fixe, à un emplacement choisi sur l'ancienne voie 3, en avant de la machine laquelle est, dans le cas considéré, une bourreuse-niveleuse-ripeuse symbolisée par le châssis 2 et qui sera ci-après simplement désignée par machine. Cette machine est équipée d'une base de mesure relative connue, formée par les points A, B, C sur la voie, lesquels sont définis, par exemple, par des palpeurs. Le point C se trouve sur la voie 4 déjà corrigée. Le point A se trouve sur la voie 3 pas encore corrigée et le point B représente le point de travail qui est donc situé à proximité des éléments de travail servant à positionner la voie et qui sont constitués, de la manière connue, par des pinces de ripage et de nivellement. Dans l'exemple considéré sur la figure 1, on a exagéré la position du point A tandis que le point B vient juste d'être corrigé, comme le point C est également corrigé, la machine avec son châssis 2 est inclinée vers l'avant.
A la hauteur du point A se trouve un récepteur laser pour le nivellement Rn qui peut être ajusté dans le sens vertical par rapport au châssis 2 au moyen d'un moteur d'ajustage Mn. A ce récepteur Rn est fixé un élément qui porte l'extrémité antérieure AL de la ligne de référence Ln appartenant à la base de mesure relative pour le nivellement. Cette extrémité AL se trouve au-dessus du point A. Dans le cas présent, cette ligne de référence Ln est supposée être réalisée par un fil tendu sur la machine, qui est fixe au point CL situé à la hauteur du point C et qui, au point BL, situé à la hauteur du point B, commande par sa position d'une manière bien connue, via un dispositif de commande, la position des pinces de nivellement.
Le récepteur laser pour le nivellement Rn, comme le récepteur laser pour le ripage Rr dont il sera question ci-après, est constitué par quatre cellules photoélectriques C1 à C4, représentées sur la figure 3, et il est conçu de telle manière qu'il peut être déplacé dans la position voulue au moyen du moteur d'ajsutage Mn en fonction de la ligne d'impact du faisceau laser horizontal Fn sur les cellules, l'ajustement étant réalisé dès que le faisceau se trouve exactement entre les deux cellules centrales C2 et C3.
Dans le cas représenté sur la figure 1, l'ajustage a déjà été effectué de telle manière que la ligne de référence qui avait, avant correction, la position représentée par la ligne L'n a maintenant la position correcte parallèle à l'axe du laser et nommée Ln. Cela signifie que le point BL a été corrigé verticalement de l'écart x qui correspond exactement à la correction verticale x au point de travail B représentant la hauteur dont a été soulevée la voie par les pinces pour atteindre la position voulue. Dans ces conditions, BC représente le tronçon corrigé tandis que AB représente le tronçon non corrigé.
Bien entendu, cette ligne de référence Ln pourrait être formée par n'importe quel autre moyen mécanique ou non, par exemple un rayon lumineux et les points A et C ne se trouvent pas obligatoirement sur le châssis 2 mais peuvent se trouver sur des petits chariots auxiliaires qui rouleraient à une distance fixe à l'avant, respecti- vemtent à l'arrière, du châssis 2.
Dans la pratique, si l'on se trouve sur un tronçon de voie ne présentant pas trop de courbures, on peut positionner au départ le chariot 5 portant l'émetteur laser 1 à une distance d'environ 300 mètres de la machine et une fois que celle-ci s'est avancée en cours de travail trop près de l'émetteur, on redéplace le chariot 5 d'une distance d'environ de 300 mètres de la machine. Il faut, bien entendu, tenir compte du fait que dans les régions montagneuses ou vallonnées, il n'y ait pas d'obstacle entre l'émetteur et le récepteur.
Sur la figure 2 on a montré d'une manière analogue à la figure 1 une vue de dessus du dispositif de commande du ripage travaillant avec un faisceau laser vertical Fr. Le récepteur de ripage Rr, installé sur le châssis est ajsutable par rapport à celui-ci sur un guide transversal en fonction du faisceau vertical Fr par l'intermédiaire d'un moteur Mr. Une ligne de référence Lr est liée au récepteur Rr et on a indiqué, à titre d'exemple, en traits pointillés la ligne de référence L'r à l'état non corrigé, on voit donc dans ce cas à la hauteur du point B lié aux pinces de ripage, que l'écart de correction qui a été effectué est représenté par la distance y. Dans cette vue, on voit que la position A du point de référence comprend les deux points AG sur le rail gauche et AD sur le rail droit.
La figure 4 représente schématiquement une section de la voie au niveau des récepteurs de nivellement Rn et de ripage Rr montrant leur position relative et dans ce cas précis on a supposé que le récepteur de ripage Rr se trouve situé sur l'axe central de la voie tandis que le récepteur de nivellement Rn se trouve sur la file directrice qui est généralement la voie la plus basse dans une courbe.
Afin de ne pas surcharger les figures 1 à 4, nous n'avons pas représenté sur celles-ci le dispositif qui corrige la ligne de référence en fonction des flèches soit horizontales soit verticales par rapport au récepteur. Donc, en réalité, la liaison entre les récepteurs et la ligne de référence n'est pas absolument rigide, cette liaison reste fixe et constante pendant tout l'ajustement en fonction du laser, mais elle peut être corrigée en fonction des flèches mesurées, comme cela sera décrit en relation avec la figure 6.
Sur la figure 5 on a représenté simultanément, en perspective, les deux systèmes et l'on voit le faisceau horizontal Fn et vertical Fr ainsi que les deux récepteurs de nivellement Rn qui peut se déplacer verticalement et de ripage Rr qui peut se déplacer horizontalement. L'émetteur laser 1 se trouve sur l'axe de la voie.
La figure 6 montre le système de ripage dans une portion courbée de la voie ayant le rayon r. Au début du travail, le faisceau laser Fr crée une corde entre l'émetteur 1 placé au devant de la machine et le récepteur de ripage Rr monté sur la machine. Dans la position initiale le récepteur Rr et la ligne de référence se trouvent au point Ao au centre de la voie. Pendant le travail, si la machine est déplacée selon la flèche S, elle suit la courbe de la voie tandis que le récepteur de ripage suit le faisceau vertical Fr du laser le long de la corde ayant la longueur G, et il se déplace selon les flèches en dehors de la ligne médiane. Si l'on se trouve, par exemple, au point AI le récepteur Rr est déplacé de la distance définie par la flèche f1. Naturellement, dans ce cas, la base de mesure relative, respectivement la ligne de référence ne doit pas suivre le récepteur puisque cette ligne détermine la position des pinces au point B, c'est pourquoi on calcule la flèche f1 en fonction de la courbe et l'on déplace la ligne de référence par rapport au récepteur de la distance f1 vers l'extérieur de la courbe. De la même manière, quand le récepteur Rr est au point A2 la ligne de référence est déplacée selon la flèche f2. La longueur de la flèche est la distance entre la position du récepteur Rr ajusté sur le faisceau et la ligne de référence qui détermine la position des éléments de travail sur la courbe voulue.
Sur la figure 7 est illustrée une vue en coupe de la voie au niveau du point A2. Le récepteur Rr s'est déplacé de la distance f2 en dehors de la ligne centrale, mais par contre l'extrémité antérieure de la ligne de référence Lr (qui sur la figure est perpendiculaire au plan du dessin) doit être déplacée de cette distance f2 vers la position voulue, c'est-à-dire au centre de la voie. C'est pourquoi, l'extrémité antérieure de la ligne de référence Lr est également déplaçable transversalement par rapport au récepteur Rr. Pendant que selon la figure 2 représentant une section droite de la voie, l'extrémité de la ligne de référence Lr est fixée au milieu du récepteur Rr, dans l'exemple de la figure 7 l'extrémité de cette ligne Lr s'est déplacée de la distance de la flèche f2 et ceci au moyen du moteur Mf monté sur le châssis 2. Pour calculer les flèches f1, f2 etc, au fur et à mesure de l'avance de la machine, on utilise un calculateur de flèche UC et une unité de mesure du chemin parcouru UM. Le calculateur UC calcule la flèche f d'une manière connue en fonction du ravon r de la courbe et de la longueur G de la corde, et actionne le moteur de positionnement Mf qui déplace le support de la ligne de référence Lr selon la valeur calculée pour réaliser la correction de la flèche Cf, tandis que la position du récepteur Rr est commandée par le faisceau vertical Fr par l'intermédiaire du moteur Mr pour réaliser la correction du ripage Cr.
Un exemple d'émetteur qui peut être utilisé avec le dispositif susmentionné est illustré sur les figures 8 et 9. L'émetteur laser 1 est constitué de la manière conventionnelle et comporte à l'avant un système optique 10 pour la création du faisceau en éventail ou à balayage comprenant au moins une lentille, respectivement un miroir oscillant de déflexion. L'émetteur laser 1 avec son système d'éventail ou de balayage est monté dans des roulements à bille 11 de manière à pouvoir tourner autour de son axe central Z parallèle à la voie. L'ensemble est monté sur un support 12 qui peut être ajusté verticalement et latéralement par des vis de réglage 13 respectivement 14. L'émetteur est en outre relié par un bras 15 (fig. 9) à l'extrémité d'une tige 16 qui peut être déplacée par un moteur 17, de préférence d'un moteur électrique, et qui permet de tourner ledit émetteur 1 de 90° autour de son axe Z selon le faisceau qui doit être émis, horizontal ou vertical.
Selon une forme préférée de l'invention, le moteur 17 est équipé d'un récepteur radio 18 qui lui permet d'être commandé par radio, à distance, depuis la machine.
Dans une autre forme d'exécution de l'invention l'émetteur laser proprement dit est monté fixement et c'est seulement le système d'éventail ou de balayage qui est monté rotativement de manière à lui permettre de tourner autour de l'axe du laser à l'aide d'un moteur.
Sur la figure 10 est illustrée en perspective une variante d'utilisation du dispositif. Dans ce cas, l'émetteur 1 émettant le faisceau vertical Fr est placé sur la file directrice et le récepteur de ripage Rr est lui-même placé sur la file directrice. Dans ce cas, on a également schématisé la correction du ripage Cr et la correction de la flèche Cf.
Sur la figure 11 est également illustrée une variante d'utilisation du dispositif, avec l'émetteur 1 émettant le faisceau horizontal Fn et le récepteur de nivellement Rn placés tous deux sur la file directrice. On a schématisé la correction du nivellement Cn qui peut être le cas échéant complété par une correction de la flèche verticale, s'il s'agit d'un tronçon de voie courbé vertical.
Le dispositif de commande qui vient d'être décrit peut être utilisé de l'une ou l'autre manière suivante:
La voie est nivelée et ripée à chaque traverse, c'est-à-dire qu'à chaque traverse on procède premièrement, par exemple, au nivellement en travaillant avec le faisceau horizontal du laser, puis on procède au ripage après avoir tourné l'émetteur laser de 90° pour travailler avec le faisceau vertical.
La voie est nivelée seulement toutes les deux traverses tandis que le ripage est effectué à chaque traverse intermédiaire.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit et l'on peut, en principe, travailler sans base de mesure relative. Dans ce cas, ce sont les récepteurs de nivellement, respectivement de ripage qui commandent directement les éléments de travail, à savoir les pinces.
En outre, ce dispositif avec un seul émetteur peut être appliqué à toute autre machine de réfection ou de construction de la voie, par exemple à une dégarnisseuse, à un train de renouvellement de la voie ou à un train de pose d'une nouvelle voie.

Claims

1. Dispositif pour la commande d'une machine pour la construction ou réfection d'une voie de chemin de fer, comprenant d'une part un système d'émetteur laser installé sur un chariot (5) stationné sur la voie (3) ou le tracé devant la . machine (2), et conçu pour émettre un premier faisceau en éventail ou à balayage (Fn) dans un plan horizontal et un deuxième faisceau en éventail ou à balayage (Fr) dans un plan vertical, d'autre part un système de récepteur laser installé sur la machine (2) constitué par un premier récepteur (Rn) pour le faisceau horizontal et un deuxième récepteur (Rr) pour le faisceau vertical, ces récepteurs (Rn, Rr) étant conçus pour qu'ils s'ajustent automatiquement, en fonction de la ligne d'impact de l'un ou l'autre desdits faisceaux laser, aux positions qui correspondent aux positions voulues des éléments de travail de ladite machine, caractérisé par le fait que le système d'émetteur laser est constitué par un seul émetteur laser (1), dont au moins une partie, qui définit l'orientation du faisceau, est montée rotativement de manière à lui permettre de tourner autour de l'axe (Z) du laser parallèle à la voie, et qu'il est prévu un moteur (17) adapté pour tourner ladite partie entre deux positions distantes angulairement de 90°, une première position correspondant au faisceau (Fn) dans le plan horizontal et une deuxième position correspondant au faisceau (Fr) dans le plan vertical.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur laser (1) avec son système optique d'éventail ou de balayage est monté sur un support (12) lui permettant de tourner autour de son propre axe (Z) parallèle à la voie.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur laser proprement dit est monté fixement et que seulement le système optique d'éventail ou de balayage est tourné de 90° à l'aide d'un moteur et émet dans une position un faisceau dans le plan horizontal et dans l'autre position un faisceau dans le plan vertical.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, muni des bases de mesures relatives (Ln, Lr) pour le nivellement et le ripage, particulièrement pour la commande d'une bourreuse-niveleuse-ripeuse, caractérisé par le fait que lesdits récepteurs laser (Rn, Rr) sont liés à la base de mesure relative pour le ripage (Lr), respectivement le nivellement (Ln), préférablement à l'extrémité antérieure (A) de la base correspondante, le récepteur et la base correspondante se déplaçant ensemble pendant l'ajustage automatique du récepteur.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un calculateur de flèche (UC) des tronçons de voie courbés, horizontaux et le cas échéant verticaux, en fonction du chemin parcouru et que les positions voulues desdits él éments de travail, respectivement les positions desdites bases de mesures relatives sont corrigées par rapport au récepteur correspondant (Rn, Rr) par ledit calculateur de flèche (UC).

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'émetteur (1) est disposé sur l'axe de la voie ou sur la file directrice.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les deux récepteurs laser (Rn, Rr) sont placés tous deux sur la file directrice ou dans l'axe de la voie.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'un des récepteurs est placé sur la file directrice et l'autre récepteur est placé dans l'axe de la voie.

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que ledit moteur (17) est équipé d'un récepteur radio (18) pour recevoir une commande par radio.

10. Procédé pour riper et niveler une voie en utilisant le dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on effectue le nivellement et le ripage de la voie à chaque traverse.

11. Procédé pour riper et niveler une voie en utilisant le dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on effectue le nivellement et le ripage de la voie alternativement à l'une ou l'autre traverse consécutive.