EP0618124B1 - Caisse de matériel ferroviaire à structure de profilés en coques - Google Patents

Caisse de matériel ferroviaire à structure de profilés en coques Download PDF

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EP0618124B1
EP0618124B1 EP19940400567 EP94400567A EP0618124B1 EP 0618124 B1 EP0618124 B1 EP 0618124B1 EP 19940400567 EP19940400567 EP 19940400567 EP 94400567 A EP94400567 A EP 94400567A EP 0618124 B1 EP0618124 B1 EP 0618124B1
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profiles
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longitudinal bars
door
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Hala Mohtasseb
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ANF Industrie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/041—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures with bodies characterised by use of light metal, e.g. aluminium

Definitions

  • the invention relates to a body of rolling stock.
  • such a box comprises a chassis formed of side members and crosspieces, side faces, and a pavilion.
  • the structure of the lateral faces is formed from structural sections assembled together comprising, in particular, a spar at the bottom of the body, a wing flap at the top of the body, the side member and the wing being connected by vertical posts and uprights.
  • the structural elements on each side of the body can also include lintels above the doors and possibly pierstones between the bays.
  • the object of the present invention is to propose a new body design which solves these problems or at least greatly reduces the consequences. It also aims to obtain a lighter body, requiring the shortest possible assembly time. It also seeks to arrange the welds in a balanced manner to counterbalance the stresses created, due to the welds and / or internal to the profiles, on the structural parts.
  • the total weight is reduced since the necessary covering surface is considerably reduced.
  • the assembly of the profiles in two or more open shells can be done without apparent welding: the shells can be welded along their joint plane, which also has the advantage of being balanced.
  • the assembly of the half-shell profiles can be carried out by plasma welding with the following technologies: TIG and wires or plasma and wires.
  • the different profiles on the visible side can receive, at their connection, on the surface with a neighboring profile or a neighboring sheet, a weld Sufficient TIG to ensure watertightness, this weld having no structural role to play.
  • the profiles are assembled together so as to efficiently transmit the various stresses exerted on the structure, longitudinal as well as transverse.
  • the body is intended for a car with two levels, and the side members comprise a lowered central part with two hulls connecting to end parts with three hulls.
  • Such a floor which participates in the structure of the body, supports all of the electrical, hydraulic and pneumatic paths in the sub-frame; it incorporates all the various plates or reinforcements intended for fixing the seats and the body / floor connection.
  • connection to the structure of the vehicle can be done in particular by riveting and / or by gluing.
  • the construction of the box can be done by first erecting the faces, which are then assembled by the roof and the composite structural floor.
  • FIGS. 1 and 2 show a quarter of the car structure according to the invention, the rest of the car being deduced therefrom by two plane symmetries.
  • the car body 1 has two side members 2 running at the bottom of the body from one end 4 to the other.
  • the body end parts are supported by a structure 3 on the bogies of which only the cross member of the pivot 5 is sketched.
  • the body includes a central part 6, at 1 level, just like the end parts. Between these parts are provided two parts 7 for seated travelers, at two levels, connected at the level of the other parts by stairs not shown.
  • Parts 4 and 6 at one level have an access door 8, while intermediate parts 7 at two levels have bay windows 9. Only the location of the doors and bays is visible in the figures.
  • the structural parts of the body include the two roof wings 10 running longitudinally at the top of the body from one end to the other and on which the roof 11 is fixed, the lintels 12 above the door and 12 'from the top of the technical room, at the body ends, the posts 13 framing the door openings 8 and the uprights 13' of the body end, and the trumeaux 14 between bays.
  • some of these structural elements can be left visible on the side of the body and formed, for this purpose, of open shells, respectively interior and exterior, the latter having a substantially flat surface left as a facing.
  • the wings of the pavilions are formed of two shells 10e and 10i respectively outside and inside, once forming a hollow profile.
  • the outer face of the outer shell 10e is substantially planar (not taking into account here the particular geometry of the wing) and remains visible.
  • stiffeners 16 are arranged between the shells in line with the vertical structural elements, and the two shells are assembled by welding on the edges of the longitudinal edges 15 which end the faces.
  • the trumeaux 14 and posts 13 are formed of external shells 14e, 13e and interior 14i, 13i.
  • the outer shell 14e, 13e is substantially planar, with the exception of a slight recess, if any, 17 intended to facilitate joining with the planar structural elements 100 separating the bay windows of the two floors of the car.
  • the inner shells can have longitudinal folds and notches.
  • the inner shell 13i can be perforated to lighten it.
  • FIG. 8 shows the external 12e and internal 12i shells of a door lintel 12.
  • the external face 12e may have a fold as shown.
  • the two shells do not have a rim at their upper part: they are welded directly to the wing 10. It is possible to provide that the two shells are perforated (as shown) in order to lighten them and above all to constitute a passage for door top ventilation. In this case, however, a grid (not shown) covers the perforated part of the external shell 12e.
  • the lintels 12 ′ are identical in structure to the lintels 12.
  • FIG. 9 shows the construction of the beam 2 taken at the level of the body end 4.
  • two superimposed internal shells 202i and 202j are provided.
  • the flanges 15 of the external shell 202e are welded to one of the respective flanges of the internal shells 202i and 202j, while the lower edge of the shell 202j is housed and welded in a high recess of the shell 202i.
  • the spar 2 is made up of several sections due to the fact that it must pass from a relatively high level above the bogies, at the end of the body 4, to a lowered level in the central part of the car.
  • FIG. 10 shows the detail of the arrangement of the various profiles constituting the beam, at the location of the connection with a door post 13.
  • the central part of the spar is produced by a symmetrical bi-hull profile 102e-102i and is connected with the tri-hull end part 202e, 202i, 202j.
  • the very slightly greater thickness of the profile with 2 shells 102e, 102i par relative to the lower part 202e, 202i of the profile with three shells 202e, 202i, 202j makes it possible to easily perform a sealed weld at the location of the connection.
  • Figure 10 also shows that the connection of the door post 13 is made so as to better take up the constraints: the rib 21 of the profile 13 is connected over the entire height of the shell 202j.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Revetment (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

  • L'invention concerne une caisse de matériel ferroviaire roulant.
  • Dans une construction traditionnelle, une telle caisse comporte un châssis formé de longerons et de traverses, des faces latérales, et un pavillon.
  • La structure des faces latérales, telle que montrée par exemple par le document FR-A-2 654 056, est formée de profilés structurels assemblés entre eux comportant, notamment, un longeron en bas de caisse, un battant de pavillon en haut de caisse, le longeron et le battant étant reliés par des poteaux et montants verticaux. Les éléments structurels de chaque côté de caisse peuvent aussi comporter également des linteaux au-dessus des portes et éventuellement des trumeaux entre les baies.
  • Il est connu de réaliser les profilés structurels sous forme de profilés à caissons plus ou moins complexes et d'habiller les caisses par des panneaux en tôle d'acier, éventuellement d'acier inoxydable.
  • La fixation de ces tôles sur la structure se fait généralement par soudure. Le chauffage intense lié à ce procédé entraîne des déformations locales de la tôle qu'on ne peut redresser que très difficilement.
  • Dans le cas de caisses peintes, on peut cacher les défauts par un masticage épais, dont la tenue dans le temps est sujette à caution. Pour des caisses non peintes, par exemple en acier inoxydable, on ne peut recourir à ce subterfuge ; dans le passé, on a utilisé des tôles ondulées au lieu de tôles planes, mais ceci imprime une esthétique très particulière à la caisse, ou bien on a utilisé des soudures électriques par points, dont l'utilisation est prohibée par certains exploitants dans le cas de participation à la résistance de caisse.
  • Le document DE-C-626 275 de 1936 enseigne de façon ponctuelle de réaliser un battant de pavillon, en assemblant deux coques en dièdres par des soudures le long de leurs bords, et en compartimentant la poutre ainsi obtenue par des renforts transversaux soudés. Ce document très succinct ne précise pas si le battant de pavillon, dont une face semble être laissée apparente, ne sera pas ultérieurement recouvert d'un habillage, mais ceci est vraisemblable compte tenu des déformations importantes du profilé dues aux soudures.
  • La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception de caisse qui résolve ces problèmes ou du moins en atténue fortement les conséquences. Elle vise d'autre part à obtenir une caisse plus légère, nécessitant un temps d'assemblage le plus réduit possible. Elle cherche aussi à disposer les soudures d'une manière équilibrée pour contrebalancer les contraintes créées, dues aux soudures et/ou internes aux profils, sur les parties structurelles.
  • Ce but est atteint grâce aux caractéristiques de la partie caractérisante de la Revendication 1.
  • En utilisant ainsi le maximum d'éléments structurels visibles, on réduit le poids total puisqu'on diminue considérablement la surface d'habillage nécessaire. On peut encore alléger la structure en prévoyant des trous à l'arrière des profils, c'est-à-dire dans la ou les coque(s) interne(s). D'autre part, l'assemblage des profilés en deux ou plusieurs coques ouvertes (dont une seule à face sensiblement plane apparaît en surface) peut se faire sans soudure apparente : les coques peuvent être soudées le long de leur plan de joint, ce qui présente aussi l'avantage d'être équilibré.
  • Du fait qu'il s'agit de coques ouvertes, on peut disposer au moins sur certains des profilés des raidisseurs soudés à l'intérieur, ces soudures restant invisibles de l'extérieur.
  • L'assemblage des profils demi-coques peut être réalisés par soudage plasma avec les technologies suivantes : TIG et fils ou plasma et fils.
  • Les différents profilés en face visible peuvent recevoir, au niveau de leur raccordement, en surface avec un profilé voisin ou une tôle voisine, une soudure TIG suffisante pour assurer l'étanchéité, cette soudure n'ayant pas de rôle structurel à jouer.
  • Les profilés sont assemblés entre eux de manière à se transmettre efficacement les différentes contraintes s'exerçant sur la structure, longitudinales aussi bien que transversales.
  • Avantageusement, la caisse est destinée à une voiture à deux niveaux, et les longerons comprennent une partie centrale surbaissée à deux coques se raccordant à des parties d'extrémité à trois coques.
  • L'utilisation de profilés structurels conformes à l'invention s'associe particulièrement favorablement avec l'utilisation d'un plancher inférieur structurel en matériau composite.
  • Un tel plancher, qui participe à la structure de la caisse, supporte l'ensemble des cheminements électriques, hydrauliques et pneumatiques en sous-châssis ; il intègre tous les platinages ou renforcements divers destinés à la fixation des sièges et la liaison caisse/plancher.
  • Il peut être réalisé en plusieurs parties. La liaison sur la structure du véhicule peut se faire notamment par rivelonnage et/ou par collage.
  • La construction de la caisse peut se faire en érigeant d'abord les faces, qu'on rassemble ensuite par le pavillon et le plancher structurel composite.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante. Il sera fait référence aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue latérale partielle de la structure d'une voiture ferroviaire à deux étages conforme à l'invention,
    • la figure 2 est une vue en perspective de la voiture de la figure 1,
    • la figure 3 regroupe deux demi-sections IIIA-IIIA et IIIB-IIIB de la figure 1,
    • la figure 4 est une section IV-IV de la figure 1,
    • la figure 5 montre en section les deux coques constituant les battants de pavillon,
    • la figure 6 montre en section les deux coques constituant un trumeau,
    • la figure 7 montre en section les deux coques constituant un poteau,
    • la figure 8 montre en section les deux coques constituant un linteau,
    • la figure 9 montre en section les deux coques constituant un longeron, au niveau de la figure 2,
    • la figure 10 montre plus en détail la forme du longeron de bas de caisse au niveau de son raccordement avec un poteau de porte.
  • On se reportera d'abord aux figures 1 et 2 qui montrent un quart de structure de voiture conforme à l'invention, le reste de la voiture s'en déduisant par deux symétries planes.
  • La caisse de voiture 1 comporte deux longerons 2 courant au bas de la caisse depuis une extrémité 4 à l'autre. Les parties d'extrémité de caisse sont supportées par une structure 3 sur les bogies dont seul la traverse du pivot 5 est esquissée.
  • La caisse comprend une partie centrale 6, à 1 niveau, tout comme les parties d'extrémité. Entre ces parties sont prévues deux parties 7 pour les voyageurs assis, à deux niveaux, reliés au niveau des autres parties par des escaliers non représentés.
  • Les parties 4 et 6 à un niveau comportent une porte d'accès 8, tandis que les parties intermédiaires 7 à deux niveaux comportent des baies vitrées 9. Seul l'emplacement des portes et des baies est visible sur les figures.
  • Outre les longerons 2, les parties structurelles de la caisse comprennent les deux battants de pavillon 10 courant longitudinalement en haut de caisse d'une extrémité à l'autre et sur lesquels vient se fixer le pavillon 11, les linteaux 12 de dessus de porte et 12' de dessus de local technique, aux extrémités de caisse, les poteaux 13 encadrant les ouvertures de porte 8 et les montants 13' d'extrémité de caisse, et les trumeaux 14 entre baies.
  • Conformément à l'invention, certains de ces éléments structuraux peuvent être laissés visibles sur le côté de la caisse et formés, à cet effet, de coques ouvertes respectivement intérieure et extérieure, cette dernière ayant une surface sensiblement plane laissée en parement.
  • Ainsi les battants de pavillons (cf. figure 5) sont formés de deux coques 10e et 10i respectivement extérieure et intérieure, formant une fois assemblées un profil creux. La face externe de la coque extérieure 10e est sensiblement plane (compte non tenu ici de la géométrie particulière du battant de pavillon) et reste visible. Compte tenu de la longueur du profilé, des raidisseurs 16 (cf. figures 1 et 2) sont disposés entre les coques au droit des éléments verticaux de structure, et l'assemblage des deux coques se fait par soudure sur les bords des rebords longitudinaux 15 qui terminent les faces.
  • De même, (cf. figures 6 et 7) les trumeaux 14 et poteaux 13 sont formés de coques extérieures 14e, 13e et intérieures 14i, 13i. La coque extérieure 14e, 13e est sensiblement plane, à l'exception d'un léger décrochement éventuel 17 destiné à faciliter la solidarisation avec les éléments structurels plans 100 séparant les baies vitrées des deux étages de la voiture. En revanche, les coques intérieures peuvent comporter des plis et décrochements longitudinaux. La coque intérieure 13i peut être ajourée pour l'alléger.
  • La figure 8 montre les coques externe 12e et interne 12i d'un linteau de porte 12. La face externe 12e peut comporter un pli comme représenté. Les deux coques n'ont pas de rebord à leur partie supérieure : elles sont soudées directement sur le battant de pavillon 10. On peut éventuellement prévoir que les deux coques sont ajourées (comme représenté) afin de les alléger et surtout de constituer un passage de ventilation de dessus de porte. En ce cas cependant, une grille non représentée vient couvrir la partie ajourée de la coque externe 12e.
  • Les linteaux 12' sont de structure identique aux linteaux 12.
  • Les montants 13' peuvent eux aussi être réalisés en demi-coques, quoiqu'un tôlage soit nécessaire à l'extrémité de la voiture.
  • Tous les éléments structurels verticaux forment un angle 18 dans leur partie supérieure (cf. figures 3 et 4).
  • La figure 9 montre la constitution du longeron 2 pris au niveau de l'extrémité de caisse 4. Cette fois-ci, outre la coque externe 20e, on prévoit deux coques internes superposées 202i et 202j. Les rebords 15 de la coque externe 202e sont soudés à un des rebords respectifs des coques internes 202i et 202j, tandis que le bord inférieur de la coque 202j est logé et soudé dans un décrochement haut de la coque 202i.
  • En fait le longeron 2 est constitué de plusieurs profilés en raison du fait qu'il doit passer d'un niveau relativement haut au-dessus des bogies, en extrémité de caisse 4, à un niveau surbaissé dans la partie centrale de la voiture.
  • La figure 10 montre le détail de l'agencement des divers profilés constituant le longeron, à l'endroit du raccordement avec un poteau de porte 13.
  • La partie centrale de longeron est réalisée par un profilé bi-coque 102e-102i symétrique et vient se raccorder avec la partie extrême tri-coque 202e, 202i, 202j. Pour empêcher la pénétration de salissures à l'intérieur des profilés au niveau de raccordements, on a prévu de boucher leur section avec des bandes de tôles 19 et 20. L'épaisseur très légèrement supérieure du profilé à 2 coques 102e, 102i par rapport à la partie inférieure 202e, 202i du profilé à trois coques 202e, 202i, 202j permet d'effectuer facilement une soudure étanche à l'endroit du raccordement.
  • La figure 10 montre encore que le raccordement du poteau de porte 13 est réalisé de manière à reprendre au mieux les contraintes : la nervure 21 du profilé 13 est raccordée sur toute la hauteur de la coque 202j.

Claims (7)

  1. Caisse de matériel ferroviaire roulant, dont les faces latérales, comprennent des profilés structurels assemblés entre eux, tels que deux longerons (2), deux battants de pavillons (10), des poteaux verticaux (13, 13', 14), dont au moins certains d'entre eux sont réalisés par assemblage soudé de coques ouvertes respectivement externe (13e) et interne (13i), la coque externe pouvant ainsi former une partie visible de la face latérale, caractérisée en ce que lesdits profilés ainsi formés sont étirés jusque dans la zone des déformations plastiques.
  2. Caisse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les coques (13e, 13i) sont assemblées par soudure plasma.
  3. Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits profilés sont étirés jusqu'à une déformation permanente appréciable égale à environ 2 % de la longueur du profil.
  4. Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits profilés ainsi formés de plusieurs coques comprennent les longerons (2), les battants de pavillon (10), les linteaux de porte (12), les poteaux de porte (13) et les trumeaux de baies (14).
  5. Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la caisse est destinée à une voiture à deux niveaux, et les longerons comprennent une partie centrale surbaissée à deux coques (102e, 102i) se raccordant à des parties d'extrémité à trois coques (202e, 202i, 202j).
  6. Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins certains des profilés comprennent des raidisseurs (16) disposés entre les coques.
  7. Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des trous sont prévus dans les coques internes.
EP19940400567 1993-03-29 1994-03-15 Caisse de matériel ferroviaire à structure de profilés en coques Expired - Lifetime EP0618124B1 (fr)

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