EP1433901A1 - Procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer, et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

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EP1433901A1
EP1433901A1 EP03293016A EP03293016A EP1433901A1 EP 1433901 A1 EP1433901 A1 EP 1433901A1 EP 03293016 A EP03293016 A EP 03293016A EP 03293016 A EP03293016 A EP 03293016A EP 1433901 A1 EP1433901 A1 EP 1433901A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rails
train
rail
welding
welded
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03293016A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Boittin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TSO
Societe des Anciens Etablissements Lucien Geismar SAS
Original Assignee
TSO
Societe des Anciens Etablissements Lucien Geismar SAS
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • E01B29/16—Transporting, laying, removing, or replacing rails; Moving rails placed on sleepers in the track
    • E01B29/17—Lengths of rails assembled into strings, e.g. welded together
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • E01B29/42—Undetachably joining or fastening track components in or on the track, e.g. by welding, by gluing; Pre-assembling track components by gluing; Sealing joints with filling components
    • E01B29/44—Methods for effecting joining of rails in the track, e.g. taking account of ambient temperature

Definitions

  • the invention relates to a method of laying or renewal of the rails of a railway track, according to which rails are butt welded short long welded rails which will be laid on the track, as well as an installation for the implementation of this process.
  • This facility is built on a given permanent site and includes all machines that are needed for welding rails, such as a brushing machine for the ends of the rails to be welded, a welder, a press, a finishing grinder, alignment measurement systems, tables supply and discharge and conveyors for the transport of rails from their production site to construction site.
  • This process has the major drawbacks of require a very high investment cost and require transport of long welded rails from the site of their production at the site where they are to be installed and the length of which is therefore limited.
  • the rail laying or renewal process is long and involves a lot of unproductive time related to transport of rails from their production site to construction site.
  • Another known method involves unloading short rails from 18 meters to 120 meters on along the way to establish or renew and welding short rails lie on the ground in long rails welded on site, the length of which can be theoretically infinite.
  • the installation used at this fin is composed of a mobile electric welder, mounted on road-rail, railcar or in installed containers on flat cars.
  • This process has the major drawback that the quality of the route obtained leaves something to be desired although investment, especially for the electric welder mobile is relatively high.
  • the object of the invention is to propose a method and an installation which overcomes the disadvantages of state-of-the-art processes while retaining the benefits they provide.
  • the method according to the invention is characterized in that the long rails are produced welded on a welding train, on site, from short rails arranged on transport wagons at rear end of train, long welded rails being placed on the track at the front end of the train.
  • the installation according to the invention for setting up work of this process is characterized in that it is produced in the form of a welding train comprising wagons carrying the machines necessary for the production of long welded rails, such as a end brush of the rails to be welded, of a welder, a press, a finishing grinder, conveyors for transporting rails from one wagon to another from wagons on which the short rails are loaded.
  • a welding train comprising wagons carrying the machines necessary for the production of long welded rails, such as a end brush of the rails to be welded, of a welder, a press, a finishing grinder, conveyors for transporting rails from one wagon to another from wagons on which the short rails are loaded.
  • the welding train has at the front end a locomotive 1 and, if applicable, a second locomotive not shown at the rear end and between the two locomotives, coupled to each other, wagons workshops, which carry the different machines necessary for the production of long welded rails, wagons carrying auxiliary equipment indicated for example in 4, transfer wagons 5 of rails from one workstation to another and railcars transport of short rails as indicated in 6, on which the short rails are placed in several layers, these cars being located at the rear end of the train which is a free end.
  • the welding train the length of which depends on short rails to weld, is formed to have the shape represented and then be directed to the site.
  • the set is towed by locomotive 1 to the place where the long welded rails are to be laid.
  • a first rail 7 is removed from wagon 6 by a winch mounted on the adjacent wagon 8 and indicated by 9.
  • At 10 we indicate the traction cable which is fixed to rail 7, some distance from the end of this one.
  • the short rail 7 is pulled so that it engages in a pressure roller device 11 also carried by wagon 8. During its transfer from wagon 6 with the pressure rollers 11, the rail 7 moves on a upward ramp 12.
  • first rail 6 was at the middle of the top layer on wagon 6.
  • the second rail, successive to the first rail 7 is connected to the first rail by self-tightening clamps.
  • the pressure roller 11 advances the rail 7 up to wagon 13 which carries an automatic brushing machine ends of rail 14. Once the upstream ends and downstream detected and positioned in this brushing machine, the automatic cycle of the machine, which works without operator, triggers and the work schedule, the underside of the rail pad and the cut of both ends rails are deoxidized. The train remains in its position initial during this operation and operations following.
  • the two rails advance on the central conveyor until the upstream end of the second rail is located in the axis of the brushing machine.
  • the operator of the winch loads the following two rails on the conveyor and the downstream end of the first rail is positioned in the brushing machine which automatically starts a new cycle brushing.
  • the operator of the welder-deburring machine which performs electrical welding such as welding by spark, move the machine on its way in the wagon closed, until the ends of the first and second rail are in the axis of the machine, ready to be welded.
  • Machine cycle aligns automatically the two ends of the rails, weld the rails following a programming of established parameters according to the type of rail and tested, to finally deburr the welding.
  • the welder-deburring machine is supplied with electrical energy, like all the machines equipping this train, by the wagon power supply.
  • the test welds are tested in the test press, installed in a wagon workshop-store.
  • positions such as that of the welder-deburring machine or any other station are supplied by different power supply groups autonomous, so that the train is modular, in according to the technical requirements of the site on which it intervenes.
  • the welded rails are cooled during their advancement, by means of rollers suitable pressers up to wagon 20 carrying a press in four directions 21, the train still being immobilized.
  • the cooling of the weld could do in a water tunnel mounted in a closed wagon.
  • the solder temperature is measured on the fly, by a pyrometer, installed along the conveyor, up to the water tunnel.
  • the four-man press directions 21 is equipped with a laser measurement system, able to control alignments in vertical planes and horizontal over lengths up to three meters.
  • the press is movable inside wagon 20 and the operator positions the machine until the solder is in the axis thereof.
  • a first measurement cycle is performed and the result in the form of two graphics is shown on a monitor. In depending on this result, the operator performs the vertical and horizontal straightening operations necessary to obtain an alignment corresponding to the tolerances required. After the straightening cycle, a new measurement cycle is carried out. If the solder remains out of tolerance, a new recovery cycle is made.
  • the rail with the weld is transported on the central conveyor to the closed wagon which contains the automatic finishing grinder 24 welds and a laser measurement system, coupled with the grinder and able to control alignments in vertical planes and horizontal over lengths up to 3 meters.
  • the machine is mobile and the operator positions the machine until the weld is in the axis of it.
  • the operator moves the machine until the solder is in the axis of the measuring system and performs a measuring cycle of the required length. In exceptional cases where the results are not inconclusive, a correction by grinding can be performed.
  • each solder After grinding and final inspection, each solder has undergone all the finishing operations and is moved on the central conveyor until the end of the long welded rail touches the ground at the place provided when positioning the welding train on the way.
  • the rail is moved in a laying chute 27 providing vertical and horizontal guidance.
  • the long welded rail obtained by welding the rails short 7 from wagon 6 can be positioned in the lane or off the lane.
  • the welded rail is moved by pressure rollers while the welding train remained immobilized on the track.
  • the self-weight of a rail on a length of one hundred or two hundred meters is usually sufficient in itself to ensure the stable maintenance of this rail along the track during the movement of the train.
  • the movement of the rail along the train while this train is moved can possibly be assisted by the pressure rollers having a movement synchronized with the movement of the train.
  • the train has a substantially sequential movement, in which it advances at low speed a rail length and then stops to weld the short rail next.
  • locomotive 1 is mainly intended to transport the train to the site where he intervenes.
  • This train is advantageously planned self-propelled, slow running, to allow sound moving at low speed and immobilizing it with satisfactory positioning accuracy, without intervention of locomotive 1 when it is on site.
  • a self-propelled train planned for movements at low speed, in association with longitudinally mobile stations, such as for example the welder-deburring station allows for a sequential advancement with a relatively high rate.
  • the positioning of the self-propelled train presents important precision when it stops, and each station which is movable longitudinally relative to the wagon carrying it can quickly be positioned by relation to the rail on which it must intervene, without it either need to readjust the position of the entire train.
  • these systems of guide and displacement of the rails include a roller base rotating around a horizontal axis, on which rolls the rail, two side rollers surrounding the rail and rotating around vertical axes, and a pressure roller, located at the top of the rail and the pressure it can exert can be controlled.
  • the invention has the advantage of requiring a qualified production and maintenance personnel reduced. Taking into account the means implemented such as advanced automation, a control system quality, full traceability that the invention provides, the establishment of a reduced team of qualified personnel is justified and profitable, which is not not the case for welding processes according to the state of technique, for which the teams are heterogeneous depending on the places of work.
  • the traceability of each weld is possible, both for the parameters metallurgical, at the welder-deburring station, that for geometric parameters, at level of straightener and grinder.
  • the invention allows a very high production, on the one hand ensured by the means implemented and secondly by continuity and qualification of personnel.
  • the work is done in closed places, i.e. in closed wagons and heated, regardless of weather conditions.
  • the invention provides better metallurgical quality welds, guaranteed by means of adjustment and control of the different welding parameters and the hydraulic power of the machine, ensuring forging optimal welds.
  • the invention also guarantees a geometry and perfect alignment of the welds on long distances, with alignment tolerances the more stringent for high-speed lines, thanks to the presence of a four-way hydraulic press with integrated laser measurement system, capable of monitoring the alignment of the welds in two planes on distances up to three meters in length and a automatic grinder perfectly copying and connecting the profile of the two rails welded over a distance of up to one metre.
  • a major advantage offered by the invention lies in the possibility of welding rails lengthwise infinite, removing the need to connect long rails welded by thermite welds in the way.
  • the production line is supplied with from wagons carrying short rails between the supplier's rolling mill and site, without unloading short rails before welding the track. he there is no prior installation of the rails to be welded on the foundations of the railway sleepers to ensure minimal alignment of the ends of the rails before welding.
  • the invention makes it possible to adapt the position of the machines at standard length of short rails, capable of vary between 18 meters and 120 meters or more, changing the length or position of the cars dividers to ensure the operation of all the machines of the line in masked time.
  • Machines are placed on tracks, fixed on the wagon floors, allowing their positioning exact towards the welds to be treated.
  • the invention guarantees complete autonomy of the welding train to the point of view of electrical, hydraulic and pneumatic.
  • the invention provides a repair shop and a stock of spare parts.
  • the invention provides a complete autonomy of the welding train, which can be move on all networks meeting the template and track gauge. It is possible to transport the welding train to other continents in the "standardized containers" version.
  • the welder used which is visible in Figures 2 to 4 is intended to achieve flash welds. It has two parts 25, 26 one being movable longitudinally relative to the other thanks to two jacks 27 connecting these two parts, these cylinders being powered by a hydraulic system of strong power.
  • This welder is also globally longitudinally movable on rails 28 equipping the wagon carrying it.
  • Each part 25, 26 of this welder includes means for positioning and fixing the rail it receives.
  • One of these two parts can be moved precisely vertically and transversely with respect to each other, so that adjust the alignment of the two rails to be welded, this relative movement is for example made possible by a eccentric system.
  • Flash welding is performed by application of an electric current crossing the rails, then by rapid approximation of the two rail ends under high pressure, this electric current being generated by a transformer identified by 29.
  • the welding cycle can start.
  • This cycle possibly includes several preliminary steps planned to preheat the ends of rails to be welded.
  • the welding cycle per se involves applying an electric current through the air gap, which raises the temperature but generates loss of material by projections. This loss of matter is compensated by a slow advance of a part of the machine compared to the other.
  • This slow advance takes place on a race that can reach twenty to twenty-five millimeters for the whole a welding cycle, and it is controlled by the intensity of the electric current flowing through actually the rails. If this intensity reaches a value too high, the feed speed is reduced, even reversed, and if this intensity becomes too low this advance is increased.
  • This slow advance which takes place at the start of the welding is advantageously managed by a PLC controlling the hydraulic system which is associated with the welder and the cylinders 27, depending on the intensity of the current.
  • This electric current produces a fusion of ends of the rails which thus reach a temperature satisfactory in about two minutes.
  • the machine is controlled so that its hydraulic system brings the two halves by applying an effort of the order of sixty tonnes, which produces forging welding having high mechanical strength.
  • the rail positioning members in this welder include references to ensure placement in geometric conformity of the rails, as well as the jaws or other clamping devices provided for holding of these rails, in each part 25, 26.
  • the reference point is achieved on the one hand at the level of the rolling face 30 of the rail, that is to say the upper face intended to receive the wheels of a train, and on the other side active 31, i.e. the face against which the flank of a train wheel is likely to take support, this which is shown diagrammatically in FIG. 5.
  • the two rails are welded with a slight angle, having a predetermined value, in the plane vertical.
  • the welded rail points slightly upwards at the weld level, to be replaced substantially horizontal after the straightening operation. Considering of a so-called weld memory effect in the life of the rail, this tends to form a slight angle, which counteracts the effect of passing trains which tends to press the rail towards the ground at the weld.
  • the angle formed by the two rails can be worth for example five to six tenths of millimeters, over a distance of one meter extending from on either side of the weld. This angle is reduced to a much lower value after the operations of welding and grinding.
  • the movement of the rail relative to the train is assisted by pinch rollers which are arranged in particular on either side of the welding. This helps reduce efforts longitudinal applied to the weld which has just been made to avoid degrading its mechanical qualities.
  • the alignment of the welded rails is measured to be possibly rectified in a post 21 including measuring devices and a press, shown more detailed in Figures 6 and 7.
  • This station 21 is also movable longitudinally on rails 32 fitted to the wagon carrying it for ability to adjust its longitudinal position relative to the welding.
  • It includes a reference rule 33 which extends horizontally parallel to the longitudinal axis of rails over a length worth for example three meters, and along which a measuring head 34 moves to determine the misalignment of the two rails on the one hand in a horizontal plane, and on the other hand in a vertical plane.
  • This head 34 is equipped with means for laser measurement allowing measurements of a level of highest possible accuracy.
  • this rule 33 is mounted inside station 21 which includes mainly a four-axis press capable of straighten the rail in the vertical plane and in the plane horizontal, in both directions.
  • This station includes two ablots A1, A2, which are supports supporting the rail on either side of the welding. These two supports each have an open C shape upward, so that they can exercise a reaction on the rail transversely in both horizontal directions and in a vertical direction.
  • This station includes in its central part a jack double-acting 35, arranged horizontally to operate a hammer. It also includes two vertical cylinders and 36 and 37 are arranged vertically to actuate a hammer either from top to bottom, or from bottom to top.
  • This four-axis press is powered by a hydraulic unit not shown, so that develop efforts of up to one hundred and twenty tonnes in the horizontal plane, and two hundred and fifty tonnes in the vertical direction. It is driven by a machine or by an operator so that the cylinders operate the hammer to apply welding forces whose intensity depends on the misalignment which is measured at head level 34.
  • the system of measure being integrated in the press in station 21, it is thus possible, if necessary to carry out several straightening passes by performing a measurement between each pass, so as to achieve a very precise alignment of the two rails.
  • This press still includes two ablots additional, not shown, intended to be placed in the upper part of the rail on either side of the welding, and intended to be used when the cylinder lower vertical is activated.
  • the train grinding station according to the invention also includes a precision measurement system, to further improve the alignment of the two rails by grinding, possibly in several passes.
  • This system measurement allows a final measurement of alignment, corresponding for example to a control of quality before installing the rail on the track.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer. Le procédé est du type selon lequel on réalise par soudage bout à bout des rails courts des longs rails soudés qui sont posés sur la voie. Il est caractérisé en ce que l'on produit des rails longs soudés sur un train de soudage, sur le chantier, à partir de rails courts déposés sur des wagons de transport à l'extrémité arrière du train, les rails longs soudés étant posés sur la voie à l'extrémité avant du train. L'invention est utilisable pour la pose et le renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer.

Description

L'invention concerne un procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer, selon lequel on réalise par soudage bout à bout de rails courts des longs rails soudés qui seront posés sur la voie, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaít déjà un procédé de ce type, qui implique l'utilisation d'une installation stationnaire de soudage de rails courts de 18 à 120 mètres, approvisionnés sur wagons par un laminoir de rails, en longs rails soudés de longueur de 300 mètres ou plus. Suivant la qualité et la production demandées. Cette installation est construite sur un site donné permanent et comporte toutes les machines qui sont nécessaires pour le soudage des rails, telle qu'une brosseuse des extrémités des rails à souder, une soudeuse, une presse, une meuleuse de finition, des systèmes de mesurage d'alignement, de tables d'alimentation et d'évacuation et des convoyeurs pour le transport des rails du site de leur production au chantier.
Ce procédé présente les inconvénients majeurs de nécessiter un coût de l'investissement très élevé et de nécessiter un transport des longs rails soudés du site de leur production au chantier où ils doivent être posés et dont la longueur est de ce fait limitée. De plus, le procédé de pose ou de renouvellement des rails est long et implique beaucoup de temps improductif lié au transport des rails du site de leur production au chantier.
Un autre procédé connu implique un déchargement préalable de rails courts de 18 mètres à 120 mètres le long de la voie à établir ou à renouveler et le soudage les rails courts se trouvent sur le sol en longs rails soudés sur le chantier, dont la longueur peut être théoriquement infinie. L'installation utilisée à cette fin est composée d'une soudeuse électrique mobile, montée sur camion rails-route, draisine ou en conteneurs posés sur wagons plats.
Ce procédé présente l'inconvénient majeur que la qualité de la voie obtenue laisse à désirer bien que l'investissement, notamment pour la soudeuse électrique mobile est relativement élevé.
L'invention a pour but de proposer un procédé et une installation qui pallie les inconvénients des procédés de l'état de la technique tout en conservant les avantages qu'ils procurent.
Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on produit les rails longs soudés sur un train de soudage, sur le chantier, à partir des rails courts disposés sur des wagons de transport à l'extrémité arrière du train, les rails longs soudés étant posés sur la voie à l'extrémité avant du train.
L'installation selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle est réalisé sous forme d'un train de soudage comportant des wagons porteurs des machines nécessaires pour la réalisation des rails longs soudés, telle qu'une brosseuse d'extrémité des rails à souder, d'une soudeuse, d'une presse, d'une meuleuse de finition, des convoyeurs pour le transport des rails d'un wagon à l'autre à partir des wagons sur lesquels les rails courts sont chargés.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaítront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures illustrant l'invention à titre d'exemple non limitatif.
  • La figure 1 représente un train de soudage en cinq tronçons a-a' à e-e' successifs qui sont superposés sur la figure ;
  • La figure 2 est une vue de face d'un poste de soudure ;
  • La figure 3 est une vue latérale du poste de soudure de la figure 2;
  • La figure 4 est une vue de dessus du poste de soudure des figures 2 et 3 ;
  • La figure 5 est une vue en coupe d'un rail ;
  • La figure 6 est une vue de face d'une presse pour l'opération de redressage ;
  • La figure 7 est une vue de dessus de la presse de la figure 6.
    • Comme le montre la figure 1 en haut à gauche, le train de soudage comporte à l'extrémité avant une locomotive 1 et, le cas échéant, une deuxième locomotive non représentée à l'extrémité arrière et, entre les deux locomotives, attelés les uns aux autres, des wagons ateliers, qui portent les différ entes machines nécessaires pour la production des rails longs soudés, des wagons qui portent des équipements auxiliaires indiqués par exemple en 4, des wagons de transfert 5 des rails d'un poste de travail à un autre et des wagons de transport des rails courts tels qu'indiqué en 6, sur lesquels les rails courts sont placés en plusieurs couches, ces wagons étant situés à l'extrémité arrière du train qui est une extrémité libre.
    Le train de soudage, dont la longueur dépend des rails courts à souder, est formé pour avoir la forme représentée et être ensuite dirigé vers le chantier. L'ensemble est remorqué par la locomotive 1 vers l'endroit où les longs rails soudés devant être déposés. Une fois arrivé sur le chantier, l'arrimage de la couche supérieure des rails courts sur le wagon de transport 6 est démonté et un premier rail 7 est retiré du wagon 6 par un treuil monté sur le wagon adjacent 8 et indiqué en 9. En 10 on a indiqué le câble de traction qui est fixé au rail 7, à une certaine distance de l'extrémité de celui-ci. Le rail court 7 est tiré pour qu'il s'engage dans un dispositif de rouleaux presseurs 11 également portés par le wagon 8. Pendant son transfert du wagon 6 aux rouleaux presseurs 11, le rail 7 se déplace sur une rampe ascendante 12.
    Il est à noter que le premier rail 6 se trouvait au milieu de la couche supérieure sur le wagon 6. Le deuxième rail, successif au premier rail 7 est relié au premier rail par des pinces auto-serrantes.
    Le rouleau presseur 11 fait avancer le rail 7 jusqu'au wagon 13 qui porte une brosseuse automatique des extrémités du rail 14. Une fois les extrémités amont et aval détectées et positionnées dans cette brosseuse, le cycle automatique de la machine, qui travaille sans opérateur, se déclenche et le plan de roulement, le dessous du patin du rail et la coupe des deux extrémités de rails sont désoxydés. Le train reste dans sa position initiale pendant cette opération et les opérations suivantes.
    Les deux rails avancent sur le convoyeur central jusqu'au moment où l'extrémité amont du deuxième rail se trouve dans l'axe de la brosseuse. D'une part l'opérateur du treuil charge les deux rails suivants sur le convoyeur et l'extrémité aval du premier rail est positionnée dans la brosseuse qui démarre automatiquement un nouveau cycle de brossage.
    D'autre part, l'opérateur de la soudeuse-ébavureuse qui effectue un soudage électrique tel qu'un soudage par étincelage, déplace la machine sur sa voie dans le wagon fermé, jusqu'au moment où les extrémités du premier et deuxième rail se trouvent dans l'axe de la machine, prêtes à être soudées. Le cycle de la machine aligne automatiquement les deux extrémités des rails, soudent les rails suivant une programmation de paramètres établis selon le type de rail et testés, pour finalement ébavurer la soudure.
    Dans l'exemple représenté sur les figures, la soudeuse-ébavureuse est alimentée en énergie électrique, comme toutes les machines équipant ce train, par le wagon d'alimentation en énergie. Les soudures d'essai sont testées dans la presse d'essai, installée dans un wagon atelier-magasin.
    Avantageusement, les postes tels que celui de la soudeuse-ébavureuse ou tout autre poste sont alimentés par différents groupes d'alimentation électrique autonomes, de telle sorte que le train est modulable, en fonction des impératifs techniques du site sur lequel il intervient.
    Après le soudage, les rails soudés sont refroidis lors de leur avancement, par l'intermédiaire de rouleaux presseurs appropriés jusqu'au wagon 20 portant une presse à quatre directions 21, le train étant toujours immobilisé. Le refroidissement de la soudure pourrait se faire dans un tunnel à eau monté dans un wagon fermé. En fonction de la productivité, on déterminera si le tunnel à eau est installé à une longueur ou à deux longueurs standard de rails courts de la soudeuse-ébavureuse. La température de la soudure est mesurée à la volée, par un pyromètre, installé le long du convoyeur, à hauteur du tunnel à eau.
    En fonction de la température mesurée, le cycle de refroidissement est enclenché ou un temps d'attente est instauré. Le refroidissement de la soudure à température ambiante est nécessaire pour pouvoir effectuer les opérations de finition et contrôler l'alignement des deux rails courts au niveau de la soudure. La presse à quatre directions 21 est équipée d'un système de mesurage laser, pouvant contrôler les alignements dans les plans vertical et horizontal sur des longueurs jusqu'à trois mètres. La presse est mobile à l'intérieur du wagon 20 et l'opérateur positionne la machine jusqu'au moment où la soudure se trouve dans l'axe de celle-ci. Un premier cycle de mesurage est effectué et le résultat sous forme de deux graphiques est représenté sur un moniteur. En fonction de ce résultat, l'opérateur effectue les opérations de redressages vertical et horizontal nécessaires pour obtenir un alignement correspondant aux tolérances requises. Après le cycle de redressage, un nouveau cycle de mesurage est effectué. Si la soudure reste hors tolérance, un nouveau cycle de redressement est fait.
    Après les opérations de mesurage et de redressement, le rail avec la soudure est transporté sur le convoyeur central vers le wagon fermé qui contient la meuleuse automatique de finition 24 des soudures et un système de mesurage laser, couplé à la meuleuse et pouvant contrôler les alignements dans les plans vertical et horizontal sur des longueurs jusqu'à 3 mètres. La machine est mobile et l'opérateur positionne la machine jusqu'au moment où la soudure se trouve dans l'axe de celle-ci. Après avoir effectué le cycle de meulage, l'opérateur déplace la machine jusqu'au moment où la soudure se trouve dans l'axe du système de mesurage et effectue un cycle de mesurage de la longueur requise. Dans des cas exceptionnels où les résultats ne seraient pas concluants, une correction par meulage peut être effectuée.
    Après le meulage et le contrôle final, chaque soudure a subi toutes les opérations de finition et est déplacée sur le convoyeur central jusqu'au moment où l'extrémité du long rail soudé touche le sol à l'endroit prévu lors du positionnement du train de soudage sur la voie. Le rail est déplacé dans une goulotte de pose 27 assurant un guidage vertical et horizontal.
    Le long rail soudé obtenu par soudage des rails courts 7 à partir du wagon 6 peuvent être positionnés dans la voie ou en dehors de la voie.
    Pendant toutes les phases de la production, décrites jusqu'à présent, le rail soudé est déplacé par des rouleaux presseurs, tandis que le train de soudage est resté immobilisé sur la voie.
    Une fois que le long rail soudé touche le sol et est relié à la voie à renouveler ou à la voie provisoire, aux moyens de pinces auto-serrantes, le rail soudé est maintenu immobile et c'est le train de soudage qui se déplace. Les opérations effectuées dans les wagons du train restent les mêmes qu'auparavant.
    L'utilisation de pinces auto-serrante qui est généralement nécessaire en début d'intervention sur une voie n'est pas indispensable dans la suite de la pose d'un rail long.
    En effet, le poids propre d'un rail sur une longueur de cent ou deux-cent mètres est généralement suffisant en soi pour assurer le maintien stable de ce rail le long de la voie pendant le déplacement du train.
    Lors de la pose, le mouvement du rail le long du train pendant que ce train est déplacé peut éventuellement être assisté par les galets presseurs ayant un mouvement synchronisé avec le déplacement du train.
    Durant toute l'exploitation, le train a un mouvement sensiblement séquenciel, dans lequel il avance à faible vitesse d'une longueur de rail, puis s'immobilise pour procéder à la soudure du rail court suivant.
    Dans l'exemple des figures, la locomotive 1 est principalement destinée à acheminer le train sur le site où il intervient. Ce train est avantageusement prévu automoteur, à marche lente, pour permettre son déplacement à faible vitesse et son immobilisation avec une précision de positionnement satisfaisante, sans intervention de la locomotive 1 lorsqu'il est sur site.
    La mise en oeuvre d'un train automoteur prévu pour des déplacements à faible vitesse, en association avec des postes mobiles longitudinalement, comme par exemple le poste de la soudeuse-ébavureuse permet de réaliser un avancement séquenciel avec un rythme relativement élevé. En effet, le positionnement du train automoteur présente une précision importante lorsqu'il s'immobilise, et chaque poste qui est mobile longitudinalement par rapport au wagon qui le porte peut rapidement être positionné par rapport au rail sur lequel il doit intervenir, sans qu'il soit nécessaire de réajuster la position de l'ensemble du train.
    Il est à noter que les rouleaux-presseurs motorisés, montés en aval de la soudeuse-ébavureuse sont reprogrammés en déclenchant les rouleaux moteurs et en diminuant la pression sur le rouleau-presseur de façon à changer la fonction dans une fonction de guidage et de freinage du rail soudé tenant compte des dévers et gradients de la ligne. Avantageusement, ces systèmes de guidage et de déplacement des rails comprennent un galet de base tournant autour d'un axe horizontal, sur lequel roule le rail, deux galets latéraux entourant le rail et tournant autour d'axes verticaux, et un galet presseur, situé au niveau de la face supérieure du rail et dont la pression qu'il peut exercer peut être pilotée.
    Après la description qui vient d'être faite, on constate que le procédé de soudage proposé par l'invention et son train de mise en oeuvre présentent de nombreux avantages par rapport à l'état de la technique. L'invention présente l'avantage de nécessiter un personnel de production et d'entretien qualifié réduit. Tenant compte des moyens mis en oeuvre telle que l'automatisation poussée, un système de contrôle de qualité, de la traçabilité complète que l'invention procure, la mise en place d'une équipe réduite de personnel qualifié est justifié et rentable, ce qui n'est pas le cas pour les procédés de soudage selon l'état de la technique, pour lesquels les équipes sont hétérogènes en fonction des endroits de travail. La traçabilité de chaque soudure est possible, tant pour les paramètres métallurgiques, au niveau du poste de soudeuse-ébavureuse, que pour les paramètres géométriques, au niveau de la redresseuse et de la meuleuse. L'invention permet une production très élevée, d'une part assurée par les moyens mis en oeuvre et d'autre part par la continuité et la qualification du personnel. Le travail se fait en endroits clos, c'est-à-dire dans des wagons fermés et chauffés, indépendamment des conditions climatiques. L'invention assure une meilleure qualité métallurgique des soudures, garantie par des moyens de réglage et de contrôle des différents paramètres de soudage et la puissance hydraulique de la machine, assurant un forgeage optimal des soudures. L'invention garantit également une géométrie et un alignement parfait des soudures sur des longues distances, avec des tolérances d'alignement les plus strictes pour des lignes à grande vitesse, grâce à la présence d'une presse hydraulique à quatre directions avec système de mesurage laser intégré, pouvant contrôler l'alignement des soudures dans deux plans sur des distances jusqu'à trois mètres de longueur et d'une meuleuse automatique copiant et reliant parfaitement le profil des deux rails soudés sur une distance jusqu'à un mètre.
    Un avantage majeur offert par l'invention réside dans la possibilité de souder des rails en longueur infinie, supprimant la nécessité de relier les longs rails soudés par des soudures aluminothermiques dans la voie. L'alimentation de la ligne de production se fait à partir de wagons transportant les rails courts entre le laminoir du fournisseur et le chantier, sans déchargement préalable des rails courts avant soudage de la voie. Il n'y a pas de pose préalable des rails à souder sur les assises des traverses de la voie pour assurer un alignement minimal des bouts des rails avant soudage.
    L'invention permet d'adapter la position des machines à la longueur standard des rails courts, pouvant varier entre 18 mètres et 120 mètres ou plus, en changeant la longueur ou la position des wagons intercalaires pour assurer le fonctionnement de toutes les machines de la ligne en temps masqué. Les machines individuelles sont posées sur des voies, fixées sur les planchers des wagons, autorisant leur positionnement exact envers les soudures à traiter. L'invention garantit une autonomie complète du train de soudage au point de vue d'alimentation en énergie électrique, hydraulique et pneumatique. L'invention prévoit un atelier de réparation et un stock de pièces de rechange. L'invention assure une autonomie complète du train de soudage, pouvant se déplacer sur tous les réseaux répondant au gabarit et à l'écartement de la voie. Il est possible de transporter le train de soudage vers d'autres continents dans la version « conteneurs standardisés ».
    Selon l'invention, la soudeuse utilisée qui est visible sur les figures 2 à 4 est prévue pour réaliser des soudures par étincelage. Elle comprend deux parties 25, 26 l'une étant mobile longitudinalement par rapport à l'autre grâce à deux vérins 27 reliant ces deux parties, ces vérins étant alimentés par un système hydraulique de forte puissance. Cette soudeuse est aussi globalement mobile longitudinalement sur des rails 28 équipant le wagon qui la porte. Chaque partie 25, 26 de cette soudeuse comprend des moyens de positionnement et de fixation du rail qu'elle reçoit. L'une de ces deux parties peut être déplacée avec précision verticalement et transversalement par rapport à l'autre, de manière à ajuster l'alignement des deux rails à souder, ce mouvement relatif est par exemple rendu possible par un système à excentriques.
    La soudure par étincelage est réalisée par application d'un courant électrique traversant les rails, puis par rapprochement rapide des deux extrémité de rails sous une pression importante, ce courant électrique étant généré par un transformateur repéré par 29.
    Lorsque les rails sont mis en position, c'est-à-dire alignés l'un par rapport à l'autre, et séparés par un entrefer de faibles dimensions, le cycle de soudage peut débuter. Ce cycle comprend éventuellement plusieurs étapes préliminaires prévues pour préchauffer les extrémités de rails à souder. Le cycle de soudage en soi consiste à appliquer un courant électrique traversant l'entrefer, ce qui en élève la température mais génère une perte de matière par projections. Cette perte de matière est compensée par une avance lente d'une partie de la machine par rapport à l'autre.
    Cette avance lente a lieu sur une course pouvant atteindre vingt à vingt-cinq millimètres pour l'ensemble d'un cycle de soudure, et elle est asservie sur l'intensité du courant électrique traversant effectivement les rails. Si cette intensité atteint une valeur trop élevée, la vitesse d'avance est réduite, voire inversée, et si cette intensité devient trop faible cette avance est augmentée.
    Cette avance lente qui a lieu en début du cycle de soudage est avantageusement gérée par automate pilotant le système hydraulique qui est associé à la soudeuse et les vérins 27, en fonction de l'intensité du courant.
    Ce courant électrique produit une fusion des extrémités des rails qui atteignent ainsi une température satisfaisante en un temps valant environ deux minutes. Lorsque cette température est atteinte, la machine est commandée pour que son système hydraulique rapproche les deux moitiés en appliquant un effort de l'ordre de soixante tonnes, ce qui produit un soudage par forgeage ayant une résistance mécanique élevée.
    Les organes de positionnement des rails dans cette soudeuse, comprennent des références pour assurer la mise en conformité géométrique des rails, ainsi que des mords ou autres dispositifs de serrage prévus pour le maintien de ces rails, dans chaque partie 25, 26.
    Avantageusement, la prise de référence est réalisée d'une part au niveau de la face de roulement 30 du rail, c'est-à-dire la face supérieure prévue pour recevoir les roues d'un train, et d'autre part sur la face latérale active 31, c'est-à-dire la face contre laquelle le flanc d'une roue de train est susceptible de prendre appui, ce qui est représenté schématiquement sur la figure 5.
    Cette disposition particulière pour la mise en conformité permet d'annuler l'effet des dispersions de dimensions de la section des rails à souder sur leur alignement. Malgré une différence importante dans les dimensions de la section de deux rails à souder, la bande de roulement 30 et la face active 31 du rail qui sont ses deux parties fonctionnelles sont ainsi dans le prolongement l'une de l'autre.
    Avantageusement, les deux rails sont soudés avec un léger angle, ayant une valeur prédéterminée, dans le plan vertical. Le rail soudé pointe légèrement vers le haut au niveau de la soudure, pour être remis sensiblement horizontal après l'opération de redressage. Compte tenu d'un effet dit de mémoire de la soudure, dans la vie du rail, celui-ci tend à reformer un léger angle, ce qui contrecare l'effet du passage des trains qui tend à enfoncer le rail vers le sol au niveau de la soudure.
    Après le soudage, l'angle formé par les deux rails peut valoir par exemple cinq à six dixièmes de millimètres, sur une distance de un mètre s'étendant de part et d'autre de la soudure. Cet angle est ramené à une valeur beaucoup plus faible à l'issue des opérations de soudage et de meulage.
    Selon l'invention, lorsque le train avance pour poser le rail, le déplacement du rail par rapport au train est assisté par des galets presseurs qui sont disposés notamment de part et d'autre du poste de soudure. Ceci contribue à réduire les efforts longitudinaux appliqués à la soudure qui vient d'être réalisée pour éviter de dégrader ses qualités mécaniques.
    La mise en oeuvre de ces galets presseurs qui déplacent le rail par rapport au train contribue également à réduire l'effort de traction qui doit être développé pour le déplacement du train par rapport au sol.
    Selon l'invention, après réalisation de la soudure, l'alignement des rails soudés est mesuré pour être éventuellement redressé dans un poste 21 incluant des organes de mesure et une presse, représenté de façon plus détaillée sur les figures 6 et 7.
    Ce poste 21 est également mobile longitudinalement sur des rails 32 équipant le wagon qui le porte pour pouvoir ajuster sa position longitudinale par rapport à la soudure.
    Il comprend une règle de référence 33 qui s'étend horizontalement parallèlement à l'axe longitudinal des rails sur une longueur valant par exemple trois mètres, et le long de laquelle une tête de mesure 34 se déplace pour déterminer le défaut d'alignement des deux rails d'une part dans un plan horizontal, et d'autre part dans un plan vertical. Cette tête 34 est équipée de moyens de mesure laser permettant des mesures d'un niveau de précision le plus élevé possible.
    Comme visible dans les figures 6 et 7, cette règle 33 est montée à l'intérieur du poste 21 qui inclut principalement une presse à quatre axes capable de redresser le rail dans le plan vertical et dans le plan horizontal, selon les deux directions.
    Ce poste comprend deux ablots A1, A2, qui sont des appuis supportant le rail de part et d'autre de la soudure. Ces deux appuis ont chacun une forme de C ouvert vers le haut, de telle sorte qu'ils peuvent exercer une réaction sur le rail transversalement dans les deux directions horizontales et dans une direction verticale.
    Ce poste comprend dans sa partie centrale un vérin à double effet 35, disposé horizontalement pour actionner un marteau. Il comprend également deux vérins verticaux et 36 et 37 sont disposés verticalement pour actionner un marteau soit de haut en bas, soit de bas en haut.
    Cette presse quatre axes est alimentée par un groupe hydraulique non représenté, de manière à pouvoir développer des efforts pouvant atteindre cent-vingt tonnes dans le plan horizontal, et deux cent cinquante tonnes dans la direction verticale. Elle est pilotée par un automate ou par un opérateur pour que les vérins actionnent le marteau afin d'appliquer à la soudure des efforts dont l'intensité dépend du défaut d'alignement qui est mesuré au niveau de la tête 34. Le système de mesure étant intégré à la presse dans le poste 21, il est ainsi possible, le cas échéant de réaliser plusieurs passes de redressage en réalisant une mesure entre chaque passe, de manière à atteindre un alignement très précis des deux rails.
    Cette presse comprend encore deux ablots supplémentaires, non représentés, destinés à être placés en partie supérieure du rail de part et d'autre de la soudure, et prévus pour être utilisés lorsque le vérin vertical inférieur est actionné.
    Le poste de meulage du train selon l'invention comprend également un système de mesure de précision, pour améliorer encore l'alignement des deux rails par meulage, éventuellement en plusieurs passes. Ce système de mesure permet de réaliser une dernière mesure de l'alignement, correspondant par exemple à un contrôle de qualité avant l'installation du rail sur la voie.
    Cette opération de redressage ainsi que l'opération de meulage rendent possible la réalisation de soudures de rails pour des lignes à grande vitesse, dans lesquelles les tolérances possibles sont beaucoup plus exigeantes que pour les lignes classiques. A titre d'exemple, la tolérance d'alignement pour une ligne classique est de deux dixièmes sur une distance de un mètre, alors que la tolérance pour une ligne grande vitesse est de deux dixièmes sur une distance de trois mètres.

    Claims (15)

    1. Procédé de pose ou de renouvellement des rails d'une voie de chemin de fer, selon lequel on réalise par soudage bout à bout des rails courts des longs rails soudés qui sont posés sur la voie, dans lequel on produit des rails longs soudés sur un train de soudage, sur le chantier, à partir de rails courts (7) déposés sur des wagons de transport (6) à l'extrémité arrière du train, les rails longs soudés étant posés sur la voie à l'extrémité avant du train, caractérisé en ce que l'on effectue, après le soudage une opération de mesurage de l'alignement des rails soudés et en ce que l'on effectue en fonction du résultat de mesure, si nécessaire, des opérations de redressage.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose dans le train de soudage les différentes postes de traitement des rails successivement et fait passer les rails courts (7) par les différentes postes en les déplaçant du wagon de transport (6) à l'extrémité avant de pose du train.
    3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on saisit les rails courts (7) sur le wagon de transport (6) l'un après l'autre, aligne les rails et les déplace à l'état aligné au poste de traitement précité.
    4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on déplace les rails courts (7) après la saisie sur le wagon de transport (6) à un poste de soudage électrique (17) des extrémités adjacents des rails courts pour obtenir un rail long, après avoir effectué une opération de brossage des extrémités à souder.
    5. Procédé selon la revendication (4), caractérisé en ce que l'opération de mesurage de l'alignement des rails soudés est réalisée dans les plans vertical et horizontal, et en ce que les opérations de redressage sont également réalisées dans les plans vertical et horizontal, après avoir soumis le rail long obtenu à un refroidissement.
    6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'on pose l'extrémité avant du rail long sur le sol en le guidant à l'aide d'une goulotte de pose, verticalement et horizontalement.
    7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'avant la pose de l'extrémité avant du rail long sur le sol, le train de soudage est maintenu immobile et le rail en vue de formation est déplacé.
    8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'après la pose de l'extrémité avant du rail long sur le sol, le rail est maintenu immobile et le train de soudage est déplacé.
    9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle est réalisée sous forme d'un train de soudage comportant des wagons porteurs des machines nécessaires pour la réalisation des rails longs soudés, telle qu'une brosseuse (14) des extrémités des rails à souder, une soudeuse (17), une presse de redressage, une meuleuse de finition (24), des convoyeurs pour le transport des rails d'un wagon à l'autre à partir des wagons (6) sur lesquels les rails courts (7) sont chargés.
    10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle au moins une des machines est mobile longitudinalement par rapport au wagon qui la porte.
    11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le train est du type automoteur à marche lente.
    12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, dans laquelle les différentes machines sont alimentées électriquement par différents groupes d'alimentation autonomes.
    13. Installation selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la brosseuse est une machine automatique.
    14. Installation selon l'une des revendications 9 ou 12, caractérisé en ce que la soudeuse est déplaçable sur son wagon porteur et adapté pour souder les rails suivant une programmation des paramètres préétablis.
    15. Installation selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'elle comporte un wagon fermé portant un tunnel à eau pour effectuer un refroidissement des soudure après le soudage.
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