EP3067466A1 - Machine à bourrer un lit de ballast et procede de bourrage - Google Patents

Machine à bourrer un lit de ballast et procede de bourrage Download PDF

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Publication number
EP3067466A1
EP3067466A1 EP16159076.5A EP16159076A EP3067466A1 EP 3067466 A1 EP3067466 A1 EP 3067466A1 EP 16159076 A EP16159076 A EP 16159076A EP 3067466 A1 EP3067466 A1 EP 3067466A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ballast bed
vibrating
stuffing
plating
arms
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16159076.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Charles VOIVRET
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.)
SNCF Reseau
Original Assignee
SNCF Reseau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNCF Reseau filed Critical SNCF Reseau
Publication of EP3067466A1 publication Critical patent/EP3067466A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/20—Compacting the material of the track-carrying ballastway, e.g. by vibrating the track, by surface vibrators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B27/00—Placing, renewing, working, cleaning, or taking-up the ballast, with or without concurrent work on the track; Devices therefor; Packing sleepers
    • E01B27/12—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track; Compacting track-carrying ballast
    • E01B27/13—Packing sleepers, with or without concurrent work on the track
    • E01B27/16—Sleeper-tamping machines

Definitions

  • the present invention relates to the field of tamping and compacting the ballast of a railway track.
  • a railway track comprises at least two longitudinal rails connected by transverse cross members resting on a ballast bed adapted to distribute the mechanical forces received by the railway during the circulation of a railway vehicle. Following the passage of railway vehicles on a railway track, it is necessary to correct its geometry periodically.
  • a stuffing machine also called tamper
  • a tamping machine comprises vibrating tamping arms, also called tampers, adapted to be immersed in the ballast bed upstream downstream of the cross member whose ballast must be compacted.
  • the stuffing arms are then brought together in order to clamp the ballast under said cross member so as to freeze the position of said cross member.
  • Such a stuffing process effectively compact the ballast under a crossbeam.
  • such a method makes it possible to achieve a linear compaction speed (corrected number of railway track kilometers per hour) which is high.
  • ballast excessively solicits the ballast, in particular during the step of dipping the stuffing arms.
  • the ballast is too deteriorated (breaking of the ballast grains, blunting, etc.) and it is no longer possible to obtain sufficient compaction in order to guarantee the stability of the geometry of the rails.
  • it is necessary to replace the ballast bed, which is a significant cost both as regards the ballast itself as the resources mobilized to allow its replacement (equipment, operators, etc.).
  • the invention therefore aims to overcome these disadvantages by proposing a stuffing machine of new design to limit the wear of the ballast during its compaction.
  • the plating member makes it possible to vibrate the upper part of the ballast bed in order to lower its mechanical strength and thus facilitate the dipping of the stuffing arm which no longer wears and blunts the ballast grains.
  • the upper portion of the ballast bed is "liquefied” and can be traversed easily. The life of the ballast is thus improved.
  • the number of broken ballast grains can be halved.
  • the plating member can be placed between the rails and between the cross members, the plating member can be located closer to the stuffing arm to facilitate its diving.
  • the plating member applies a vertical pressure force of the order of 10 KN so that the vibrations liquefy the upper part of the ballast bed.
  • the tamping machine comprises at least two vibrating tamping arms adapted to be immersed vertically in the depth of the ballast bed between said longitudinal rails and said crosspieces, said vibrating tamping arms being aligned laterally, the plating member is configured to vibrate along said lateral axis in the horizontal plane.
  • the plating member can act laterally in the dipping areas of the stuffing arms.
  • the plating member does not compact the ballast bed below the cross but facilitates only the dipping of the stuffing arms.
  • the plating member has a flat bottom plating surface for pressing on the surface of the ballast bed.
  • the ballast grains in contact with the plating member can transmit the vibrations optimally.
  • the plating member has a lower plating surface having a cavity defining a plurality of reliefs.
  • the plating member can trap ballast grains between its reliefs so as to transmit the vibrations optimally in the upper thickness of the ballast bed.
  • the reliefs are angular in order to improve the blocking of the ballast grains during plating and vibrating.
  • curved reliefs increase the rolling of the ballast grains during vibrations, which accentuates the wear.
  • the plating member has a bottom wire mesh surface to enable ballast grains to be trapped in its openings so as to transmit the vibrations optimally into the upper thickness of the ballast bed.
  • the plating member has a lower plating surface covered with a deformable coating to cooperate with the ballast grains to move them optimally without rolling them relative to the plating member.
  • the greater thickness of the ballast bed makes it possible to vibrate optimally to offer very little resistance during the dipping of the stuffing arm.
  • the stuffing machine comprises at least two upstream vibrating tamping arms adapted to be immersed in the ballast bed directly upstream of a cross member, at least two downstream vibrating tamping arms adapted to be immersed in the bed of ballast directly downstream of said cross member, a vibrating veneer upstream member adapted to be applied to the surface of the ballast bed between said downstream vibrating tamping arms so as to facilitate diving of said downstream stuffer arms into the depth of said ballast bed and a downstream vibrating plating member adapted to be applied to the surface of the ballast bed between said downstream vibrating tamping arms so as to facilitate diving of said downstream tamping arms into the depth of said ballast bed.
  • said upstream vibrating tamping arms and said downstream vibrating tamping arms are configured to clamp the ballast bed below the cross member to compact it.
  • the application step makes it possible to prepare the ballast bed in order to reduce the mechanical strength of its greater thickness during the vertical dive displacement step.
  • the ballast bed is thus not dull and does not wear prematurely.
  • the method comprises a vertical dive step of at least one tamping arm vibrating in the depth of the ballast bed between said vibrating plating member and each longitudinal rail.
  • the ballast bed is compacted below the crossbar over its entire length.
  • a railway has at least two longitudinal rails 1 extending from upstream to downstream and resting on a plurality of sleepers 2 placed on a ballast bed 3.
  • the stuffing machine comprises a main frame adapted to circulate on a railway track and comprises, for this purpose, railway wheels. Nevertheless, it goes without saying that the main chassis could be adapted to travel on a road.
  • the stuffing machine further comprises a plurality of vibrating tamping arms 4 adapted to be immersed vertically in the depth of the ballast bed 3.
  • each stuffing arm 4 extends vertically and has a frustoconical shape so as to improve the vertical progression in the ballast bed 3.
  • a stuffing arm 4 is a wear element which has to be replaced periodically.
  • Each stuffing arm 4 is preferably metallic. To extend their life, titanium pellets can be added to the stuffing arms 4.
  • a stuffing machine has a plurality of stuffing arms 4 to distribute their action on the ballast bed around a cross member 2 whose position must be fixed.
  • the stuffing machine comprises at least one stuffing arm 4 upstream of the cross member 2 and a stuffing arm 4 downstream of the cross member 2.
  • Each stuffing arm 4 is connected to the frame of the stuffing machine by a displacement and vibration module which allows, on the one hand, to move a determined stuffing arm 4 at a determined location of the ballast bed 3 and, d on the other hand, to vibrate the jamming arm 4 to allow the compacting of grains of the ballast bed 3. It goes without saying that several jamming arms 4 could be connected to the same module of displacement and vibration.
  • the stuffing machine further comprises two vibrating plating members 5 in the horizontal plane adapted to be applied to the surface of the ballast bed 3 so as to facilitate the dipping of said stuffing arms 4 into the depth of said ballast bed 3.
  • each plating member 5 comprises a lower part intended to come into contact with the surface of the ballast bed 3 so as to promote the transmission of vibrations in the upper part of the ballast bed 3 in order to limit the friction between the ballast grains.
  • the mechanical strength of the upper part of the ballast bed 3 is reduced or "liquefied".
  • each plating member 5 is metallic.
  • Each plating member 5 is connected to the frame of the stuffing machine by a displacement and vibration module which makes it possible, on the one hand, to move a specific plating member 5 to a determined location on the ballast bed 3 and, on the other hand, to vibrate the plating member 5 to liquefy the upper part of the ballast bed 3.
  • each plating member 5 is adapted to be vibrated along a lateral axis, that is to say, parallel to the sleepers 2 of the railway track, in order to transmit vibrations in the dipping areas of the stuffing arms 4 as will be presented later.
  • each plating member 5 is adapted to be vibrated along a longitudinal axis, that is to say, parallel to the rails of the railway track, or of circular way.
  • Each plating member 5 makes it possible to oscillate the upper part of the ballast bed without compacting the ballast deeply in the manner of a compactor.
  • the force applied by the plating member 5 is low.
  • each plating member 5 has a minimum bottom surface of 15 cm 2 in order to transmit sufficient vibrations into said ballast bed 3.
  • the longitudinal length of a plating member 5 is less than 60 cm in order to to be able to be placed between two sleepers 2.
  • the plating member 5 comprises an unbalance, that is to say an oscillating mass of reduced mass, adapted to vibrate.
  • the plating member 5 is kept in contact with the ballast bed by a controlled cylinder (the pressure applied being constant) or placed on the ballast bed because of its own weight. In other words, no vertical compaction effort is made.
  • the plating member 5 has a high mass and is associated with a vibration generator.
  • the plating member 5 is held in contact with the ballast bed by a jack controlled without compacting.
  • each plating member 5 has a rectangular shape but it goes without saying that it could be different, in particular, square, round or oval.
  • each plating member 5 is full but it goes without saying that it could be partially perforated.
  • the lower part of each plating member 5 is in the form of a mesh plate, which makes it possible to trap ballast grains in the openings and thus "integrate" the plating member 5 in the upper part of the ballast bed 3 to improve the transmission of vibrations in the upper part of the ballast bed.
  • each plating member 5 When the lower part of each plating member 5 is solid, it may be flat or comprise an impression with a plurality of reliefs 50, preferably angular as illustrated in FIG. figure 2 , in order to be able to trap ballast grains between reliefs 50 and thus improve the transmission of vibrations.
  • each plating member 5 is covered with a deformable coating, preferably made of polymer, in order to improve the cooperation between the plating member 5 and the ballast grains by distributing the mechanical stresses in a homogeneous manner.
  • a deformable coating makes it possible to limit the wear of the ballast grains, which is advantageous.
  • the properties of the deformable coating can be adjusted to form a low-pass filter or a high-pass filter to allow only a certain range of vibration frequencies. on the surface of the ballast bed 3.
  • the vibration frequencies that can cause premature wear of the ballast can be eliminated.
  • the filling machine also comprises a supply module, thermal, hydraulic, pneumatic or electric, to provide the energy required for the various equipment of the stuffing machine (stuffing arm 4, plating member 5, displacement modules and of vibration).
  • an upstream plating member 5 and a downstream plating member 5 are placed between the longitudinal rails 1 of the railway track respectively upstream and downstream of said cross member 2.
  • each plating member 5 is placed equidistant from the longitudinal rails 1 to provide sufficient space between the plating member 5 and the longitudinal rails 1.
  • the plating members 5 are applied against the surface of the ballast bed 3 so that the lower surface of the plating members 5 is in contact with the ballast grains.
  • Each plating member 5 exerts a vertical pressure on the surface of the ballast bed 3.
  • the plating members 5 are vibrated in the horizontal plane along a lateral axis, that is to say say, parallel to the sleepers 2 to reduce the mechanical strength of the upper part of the ballast bed 3 according to the direction of vibration.
  • the use of relief, a grid member and / or a deformable coating makes it possible to improve the transmission of vibrations in the ballast bed 3 according to the direction of vibration.
  • upstream stuffing arms 4 (here two in number) are then moved dive into the ballast bed 3 near the cross member 2 between the upstream plating member 5 and each longitudinal rail 1.
  • downstream stuffing arm 4 are also moved dive into the ballast bed 3 near the cross member 2 between the downstream plating member 5 and each longitudinal rail 1.
  • the stuffing arms 4 are also moved dive in the ballast bed 3 outside the longitudinal rails 1 to 2.
  • tamping arms 4 are located on each side of the cross member 2 along the length of the cross member 2 to compact the ballast bed 3 on which it rests.
  • each stuffing arm 4 is preferably placed in horizontal vibration, more preferably in a rocking movement, to facilitate its insertion into the depth of the ballast bed 3.
  • the frequency vibration is between 35 and 45 Hz.
  • the stuffing arms 4 can compact the ballast bed through their vibrations.
  • the stuffing arms 4 move towards the cross member 2 in order to clamp the ballast bed 3 between the upstream stuffing arms 4 and the downstream stuffing arms 4.
  • the clamping force is between 500 and 1000 daN.
  • this geometry can be fixed quickly and conveniently thanks to the stuffing machine according to the invention without unduly damaging the ballast grains.
  • the ballast bed 3 can be successively packed below each crosspiece 2.
  • the plating member 5 is integrated in a tamping-straightener-self-leveling machine. More preferably, the ballast bed 3 can be compacted below several crosspieces 2 simultaneously.

Landscapes

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

Abstract

Une machine à bourrer pour une voie ferroviaire, la voie ferroviaire comportant au moins deux rails longitudinaux (1) s'étendant d'amont en aval et reposant sur une pluralité de traverses (2) placées sur un lit de ballast (3), la machine comportant au moins un bras de bourrage vibrant (4) adapté pour être plongé verticalement dans la profondeur du lit de ballast (3) entre lesdits rails longitudinaux (1) et lesdites traverses (2) et au moins un organe de plaquage (5) vibrant dans un plan horizontal adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast (3), entre lesdits rails longitudinaux (1) et lesdites traverses (2), à proximité dudit bras de bourrage vibrant (4) de manière à faciliter la plongée dudit bras de bourrage vibrant (4) dans la profondeur dudit lit de ballast (3).

Description

    DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ART ANTERIEUR
  • La présente invention concerne le domaine du bourrage et compactage du ballast d'une voie ferroviaire.
  • De manière connue, une voie ferroviaire comporte au moins deux rails longitudinaux reliés par des traverses transversales reposant sur un lit de ballast adapté pour répartir les efforts mécaniques reçus par la voie ferroviaire lors de la circulation d'un véhicule ferroviaire. Suite aux passages de véhicules ferroviaires sur une voie ferroviaire, il est nécessaire de corriger sa géométrie de manière périodique.
  • A cet effet, il est connu d'utiliser une machine à bourrer, également appelée bourreuse, qui permet de positionner/orienter les rails pour corriger la géométrie et de figer cette géométrie en compactant le ballast sous les traverses des rails. Une machine à bourrer comporte des bras de bourrage vibrants, également appelés bourroirs, adaptés pour être plongés dans le lit de ballast en amont en aval de la traverse dont le ballast doit être compacté. Les bras de bourrage sont ensuite rapprochés afin de serrer le ballast sous ladite traverse de manière à figer la position de ladite traverse. Un tel procédé de bourrage permet de compacter de manière efficace le ballast sous une traverse. En outre, un tel procédé permet d'atteindre une vitesse linéaire de compactage (nombre de kilomètres corrigés de voie ferroviaire par heure) qui est élevée.
  • Un des inconvénients d'un tel procédé est qu'il sollicite de manière excessive le ballast, en particulier, lors de l'étape de plongée des bras de bourrage. En pratique, après plusieurs mises en oeuvre du procédé de compactage, le ballast est trop détérioré (rupture des grains de ballast, émoussement, etc.) et il n'est plus possible d'obtenir un compactage suffisant afin de garantir la stabilité de la géométrie des rails. Aussi, il est nécessaire de remplacer le lit de ballast, ce qui présente un coût important aussi bien en ce qui concerne le ballast en tant que tel que les ressources mobilisées pour permettre son remplacement (matériel, opérateurs, etc.).
  • L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une machine à bourrer de conception nouvelle afin de limiter l'usure du ballast au cours de son compactage.
  • De manière incidente, on connaît par le document FR7604214 une machine à bourrer les voies et à compacter le ballast devant les têtes de traverses.
    • PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION
  • A cet effet, l'invention concerne une machine à bourrer pour une voie ferroviaire, la voie ferroviaire comportant au moins deux rails longitudinaux s'étendant d'amont en aval et reposant sur une pluralité de traverses placées sur un lit de ballast, la machine comportant :
    • au moins un bras de bourrage vibrant adapté pour être plongé verticalement dans la profondeur du lit de ballast entre lesdits rails longitudinaux et lesdites traverses et
    • au moins un organe de plaquage vibrant dans le plan horizontal adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast, entre lesdits rails longitudinaux et lesdites traverses, à proximité dudit bras de bourrage vibrant de manière à faciliter la plongée dudit bras de bourrage vibrant dans la profondeur dudit lit de ballast.
  • Grâce à l'invention, l'organe de plaquage permet de faire vibrer la partie supérieure du lit de ballast afin d'abaisser sa résistance mécanique et ainsi faciliter la plongée du bras de bourrage qui ne vient plus user et émousser les grains de ballast. Suite à l'action de l'organe de plaquage, la partie supérieure du lit de ballast est « liquéfiée » et peut être traversée aisément. La durée de vie du ballast est ainsi améliorée. Le nombre de grains de ballast cassés peut être diminué de moitié.
  • Contrairement à un compacteur, l'organe de plaquage n'exerce pas une pression mécanique importante sur le lit de ballast. L'organe de plaquage permet de fluidifier la partie supérieure du lit de ballast au moyen de vibrations.
  • De manière avantageuse, comme l'organe de plaquage peut être placé entre les rails et entre les traverses, l'organe de plaquage peut être situé au plus près du bras de bourrage pour faciliter sa plongée.
  • De manière préférée, l'organe de plaquage applique une force verticale de pression de l'ordre de 10 KN afin que les vibrations liquéfient la partie supérieure du lit de ballast.
  • De préférence, la machine à bourrer comporte au moins deux bras de bourrage vibrants adaptés pour être plongés verticalement dans la profondeur du lit de ballast entre lesdits rails longitudinaux et lesdites traverses, lesdits bras de bourrage vibrants étant alignés latéralement, l'organe de plaquage est configuré pour vibrer selon ledit axe latéral dans le plan horizontal. Ainsi, l'organe de plaquage permet d'agir latéralement dans les zones de plongée des bras de bourrage. De manière avantageuse, l'organe de plaquage ne permet pas le compactage du lit de ballast en-dessous des traverses mais facilite uniquement la plongée des bras de bourrage.
  • De manière préférée, l'organe de plaquage possède une surface inférieure de plaquage plane afin d'appuyer sur la surface du lit de ballast. Ainsi, les grains de ballast en contact avec l'organe de plaquage permettent de transmettre les vibrations de manière optimale.
  • Selon un aspect de l'invention, l'organe de plaquage possède une surface inférieure de plaquage comportant une empreinte définissant une pluralité de reliefs. Ainsi, l'organe de plaquage peut piéger des grains de ballast entre ses reliefs de manière à transmettre les vibrations de manière optimale dans l'épaisseur supérieure du lit de ballast. De préférence, les reliefs sont anguleux afin d'améliorer le blocage des grains de ballast lors du plaquage et de la mise en vibration. Au contraire, des reliefs incurvés augmentent le roulement des grains de ballast lors des vibrations, ce qui accentue l'usure.
  • De manière préférée, l'organe de plaquage possède une surface inférieure de plaquage grillagée afin de permettre de piéger des grains de ballast dans ses ouvertures de manière à transmettre les vibrations de manière optimale dans l'épaisseur supérieure du lit de ballast.
  • De préférence, l'organe de plaquage possède une surface inférieure de plaquage recouverte d'un revêtement déformable afin de coopérer avec les grains de ballast pour les déplacer de manière optimale sans les faire rouler par rapport à l'organe de plaquage. Ainsi, l'épaisseur supérieure du lit de ballast permet de vibrer de manière optimale pour n'offrir que très peu de résistance lors de la plongée du bras de bourrage.
  • De manière préférée, la machine à bourrer comporte au moins deux bras amont de bourrage vibrants adaptés pour être plongés dans le lit de ballast directement en amont d'une traverse, au moins deux bras aval de bourrage vibrants adaptés pour être plongés dans le lit de ballast directement en aval de ladite traverse, un organe amont de plaquage vibrant adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast entre lesdits bras aval de bourrage vibrants de manière à faciliter la plongée desdits bras aval de bourrage dans la profondeur dudit lit de ballast, et un organe aval de plaquage vibrant adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast entre lesdits bras aval de bourrage vibrants de manière à faciliter la plongée desdits bras aval de bourrage dans la profondeur dudit lit de ballast.
  • Ainsi, lors du compactage du lit de ballast en-dessous d'une traverse, la plongée des bras de bourrage amont et aval est facilitée par l'action des organes de plaquage aval et amont qui vient limiter les contraintes mécaniques. Aussi, toutes les vibrations des bras de bourrage contribuent au compactage.
  • De manière préférée, lesdits bras amont de bourrage vibrants et lesdits bras aval de bourrage vibrants sont configurés pour serrer le lit de ballast au-dessous de la traverse afin de le compacter.
  • L'invention concerne également un procédé de bourrage d'un lit de ballast d'une voie ferroviaire au moyen d'une machine à bourrer telle que présentée précédemment, le procédé comportant :
    • une étape d'application d'au moins un organe de plaquage vibrant dans le plan horizontal à la surface du lit de ballast entre lesdits rails longitudinaux et entre deux traverses de manière à diminuer la résistance mécanique de la partie supérieure du lit de ballast, puis
    • une étape de déplacement en plongée verticale d'au moins un bras de bourrage vibrant dans la profondeur du lit de ballast entre ledit organe de plaquage vibrant et un desdits rails longitudinaux.
  • Ainsi, l'étape d'application permet de préparer le lit de ballast afin de diminuer la résistance mécanique de son épaisseur supérieure lors de l'étape de déplacement en plongée verticale. Le lit de ballast n'est ainsi pas émoussé et ne s'use pas de manière prématurée.
  • De préférence, le procédé comporte une étape de déplacement en plongée verticale d'au moins un bras de bourrage vibrant dans la profondeur du lit de ballast entre ledit organe de plaquage vibrant et chaque rail longitudinal. Ainsi, le lit de ballast est compacté en-dessous de la traverse sur toute sa longueur.
    • PRESENTATION DES FIGURES
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique de dessus d'une mise en oeuvre d'une machine à bourrer selon l'invention ; et
    • la figure 2 est une représentation schématique en coupe d'une forme de réalisation d'un organe de plaquage.
  • Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour mettre en oeuvre l'invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l'invention le cas échéant.
    • DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE REALISATION ET DE MISE EN OEUVRE
  • Une machine à bourrer selon l'invention va dorénavant être présentée pour compacter un lit de ballast au-dessous d'une traverse d'une voie ferroviaire. De manière connue, en référence à la figure 1, une voie ferroviaire comporte au moins deux rails longitudinaux 1 s'étendant d'amont en aval et reposant sur une pluralité de traverses 2 placées sur un lit de ballast 3.
  • La machine à bourrer comporte un châssis principal adapté pour circuler sur une voie ferroviaire et comporte, à cet effet, des roues ferroviaires. Néanmoins, il va de soi que le châssis principal pourrait être adapté pour circuler sur une voie routière.
  • La machine à bourrer comporte en outre une pluralité de bras de bourrage vibrants 4 adaptés pour être plongés verticalement dans la profondeur du lit de ballast 3. Dans cet exemple, chaque bras de bourrage 4 s'étend verticalement et possède une forme tronconique de manière à améliorer la progression verticale dans le lit de ballast 3. Un bras de bourrage 4 est un élément d'usure qui doit être remplacé de manière périodique. Chaque bras de bourrage 4 est de préférence métallique. Pour allonger leur durée de vie, des pastilles de titane peuvent être ajoutées sur les bras de bourrage 4.
  • En pratique, une machine à bourrer comporte une pluralité de bras de bourrage 4 pour répartir leur action sur le lit de ballast autour d'une traverse 2 dont la position doit être figée. De préférence, comme cela sera présenté par la suite, la machine à bourrer comporte au moins un bras de bourrage 4 en amont de la traverse 2 et un bras de bourrage 4 en aval de la traverse 2.
  • Chaque bras de bourrage 4 est relié au châssis de la machine à bourrer par un module de déplacement et de vibrations qui permet, d'une part, de déplacer un bras de bourrage déterminé 4 à un endroit déterminé du lit de ballast 3 et, d'autre part, de faire vibrer le bras de bourrage 4 pour permettre le compactage des grains du lit de ballast 3. Il va de soi que plusieurs bras de bourrage 4 pourraient être reliés à un même module de déplacement et de vibrations.
  • De tels bras de bourrage 4 sont connus de l'homme du métier et ne seront pas présentés plus en détails.
  • Dans cet exemple de réalisation, en référence à la figure 1, la machine à bourrer comporte en outre deux organes de plaquage 5 vibrants dans le plan horizontal adaptés pour être appliqués à la surface du lit de ballast 3 de manière à faciliter la plongée desdits bras de bourrage 4 dans la profondeur dudit lit de ballast 3.
  • De manière préférée, chaque organe de plaquage 5 comporte une partie inférieure destinée à venir en contact avec la surface du lit de ballast 3 de manière à favoriser la transmission de vibrations dans la partie supérieure du lit de ballast 3 afin de limiter les frottements entre les grains de ballast. Autrement dit, la résistance mécanique de la partie supérieure du lit de ballast 3 est diminuée ou « liquéfiée ». De manière préférée, chaque organe de plaquage 5 est métallique.
  • Chaque organe de plaquage 5 est relié au châssis de la machine à bourrer par un module de déplacement et de vibrations qui permet, d'une part, de déplacer un organe de plaquage déterminé 5 à un endroit déterminé du lit de ballast 3 et, d'autre part, de faire vibrer l'organe de plaquage 5 pour liquéfier la partie supérieure du lit de ballast 3.
  • En référence à la figure 1, chaque organe de plaquage 5 est adapté pour être mis en vibration selon un axe latéral, c'est-à-dire, parallèlement aux traverses 2 de la voie ferroviaire, afin de transmettre des vibrations dans les zones de plongée des bras de bourrage 4 comme cela sera présenté par la suite.
  • Selon un autre aspect de l'invention, de manière alternative ou cumulative, chaque organe de plaquage 5 est adapté pour être mis en vibration selon un axe longitudinal, c'est-à-dire, parallèlement aux rails de la voie ferroviaire, ou de manière circulaire.
  • Chaque organe de plaquage 5 permet de faire osciller la partie supérieure du lit de ballast sans pour autant compacter le ballast en profondeur à la manière d'un compacteur. L'effort appliqué par l'organe de plaquage 5 est faible.
  • La partie inférieure de chaque organe de plaquage 5 possède une surface inférieure minimale de 15 cm2 afin de transmettre suffisamment de vibrations dans ledit lit de ballast 3. De préférence, la longueur longitudinale d'un organe de plaquage 5 est inférieure à 60 cm afin de pouvoir être placée entre deux traverses 2.
  • De manière préférée, l'organe de plaquage 5 comporte un balourd, c'est-à-dire une masse oscillante de masse réduite, adapté pour le faire vibrer. L'organe de plaquage 5 est maintenu au contact du lit de ballast par un vérin piloté (la pression appliquée étant constante) ou posé sur le lit de ballast du fait de son propre poids. Autrement dit, aucun effort de compactage vertical n'est réalisé.
  • Selon un autre aspect, l'organe de plaquage 5 possède une masse élevée et est associé avec un générateur de vibrations. L'organe de plaquage 5 est maintenu au contact du lit de ballast par un vérin piloté sans réaliser de compactage.
  • Dans cet exemple, chaque organe de plaquage 5 possède une forme rectangulaire mais il va de soi qu'elle pourrait être différente, en particulier, carrée, ronde ou ovale.
  • De préférence encore, la partie inférieure de chaque organe de plaquage 5 est pleine mais il va de soi qu'elle pourrait être partiellement ajourée. Selon un aspect de l'invention, la partie inférieure de chaque organe de plaquage 5 se présente sous la forme d'une plaque grillagée, ce qui permet de piéger des grains de ballast dans les ouvertures et ainsi « intégrer » l'organe de plaquage 5 dans la partie supérieure du lit de ballast 3 pour améliorer la transmission des vibrations dans la partie supérieur du lit de ballast.
  • Lorsque la partie inférieure de chaque organe de plaquage 5 est pleine, celle-ci peut être plane ou comprendre une empreinte avec une pluralité de reliefs 50, de préférence anguleux comme illustré à la figure 2, afin de pouvoir piéger des grains de ballast entre des reliefs 50 et ainsi améliorer la transmission des vibrations.
  • De manière préférée, la partie inférieure de chaque organe de plaquage 5, qu'elle soit pleine ou ajourée, est recouverte d'un revêtement déformable, de préférence en polymère, afin d'améliorer la coopération entre l'organe de plaquage 5 et les grains de ballast en répartissant de manière homogène les contraintes mécaniques. En outre, un tel revêtement déformable permet de limiter l'usure des grains de ballast, ce qui est avantageux. De manière préférée, les propriétés du revêtement déformable (épaisseur, matériau, et.) peuvent être réglées afin de former un filtre passe-bas ou un filtre passe-haut afin de n'autoriser qu'une certaine plage de fréquences de vibrations à la surface du lit de ballast 3. Ainsi, les fréquences de vibration susceptibles d'entraîner une usure prématurée du ballast peuvent être éliminées.
  • La machine à bourrer comporte également un module d'alimentation, thermique, hydraulique, pneumatique ou électrique, permettant de fournir l'énergie nécessaire aux différents équipements de la machine à bourrer (bras de bourrage 4, organe de plaquage 5, modules de déplacement et de vibration).
  • Un exemple de mise en oeuvre va dorénavant être présenté en référence à la figure 1 dans laquelle le lit de ballast 3 en-dessous d'une traverse 2 doit être compacté. A cet effet, un organe de plaquage amont 5 et un organe de plaquage aval 5 sont placés entre les rails longitudinaux 1 de la voie ferroviaire respectivement en amont et en aval de ladite traverse 2. De manière préférée, chaque organe de plaquage 5 est placé à égale distance des rails longitudinaux 1 afin de ménager suffisamment d'espace entre l'organe de plaquage 5 et les rails longitudinaux 1.
  • Ensuite, les organes de plaquage 5 sont appliqués contre la surface du lit de ballast 3 de manière à ce que la surface inférieure des organes de plaquage 5 soit en contact avec les grains de ballast. Chaque organe de plaquage 5 exerce une pression verticale sur la surface du lit de ballast 3. Dans cet exemple de mise en oeuvre, les organes de plaquage 5 sont mis en vibration dans le plan horizontal selon un axe latéral, c'est-à-dire, parallèlement aux traverses 2 afin de réduire la résistance mécanique de la partie supérieure du lit de ballast 3 selon la direction de vibration. L'utilisation de relief, d'un organe grillagé et/ou d'un revêtement déformable permet d'améliorer la transmission des vibrations dans le lit de ballast 3 selon la direction de vibration.
  • Toujours en référence à la figure 1, des bras de bourrage amont 4 (ici au nombre de deux) sont ensuite déplacés en plongée dans le lit de ballast 3 à proximité de la traverse 2 entre l'organe de plaquage amont 5 et chaque rail longitudinal 1. De manière similaire, des bras de bourrage aval 4 sont également déplacés en plongée dans le lit de ballast 3 à proximité de la traverse 2 entre l'organe de plaquage aval 5 et chaque rail longitudinal 1. Dans cet exemple, des bras de bourrage 4 sont également déplacés en plongée dans le lit de ballast 3 extérieurement aux rails longitudinaux 1 à proximité de la traverse 2. Ainsi, des bras de bourrage 4 sont situés de chaque côté de la traverse 2 sur la longueur de la traverse 2 afin de compacter le lit de ballast 3 sur laquelle elle repose.
  • Lors de la plongée, chaque bras de bourrage 4 est, de préférence, mis en vibration horizontale, de préférence encore selon un mouvement de balancier, pour faciliter son insertion dans la profondeur du lit de ballast 3. A titre d'exemple, la fréquence de vibration est comprise entre 35 et 45 Hz.
  • Grâce à l'action des organes de plaquage 5, les bras de bourrage 4 peuvent pénétrer sans efforts dans la profondeur du lit de ballast 3, ce qui permet de protéger les grains de ballast et de limiter leur usure. L'action des organes de plaquage 5 est d'autant plus bénéfique que les bras de bourrage 4 sont situés latéralement aux organes de plaquage 5, c'est-à-dire, selon la direction de vibration des organes de plaquage 5.
  • A titre d'exemple, des résultats satisfaisants pour un organe de plaquage 5 ont été obtenus par application d'une charge verticale de 10KN pour une vibration dans un plan horizontal selon la direction latérale avec une amplitude de 1 cm et une fréquence de l'ordre 70 Hz. En particulier, le nombre de grains de ballast cassés lors de la plongée des bras de bourrage 4 est réduit de moitié.
  • Une fois dans la profondeur du lit de ballast 3, les bras de bourrage 4 peuvent compacter le lit de ballast grâce à leurs vibrations. De préférence, les bras de bourrage 4 se déplacent vers la traverse 2 afin de serrer le lit de ballast 3 entre les bras de bourrage amont 4 et les bras de bourrage aval 4. A titre d'exemple, la force de serrage est comprise entre 500 et 1000 daN.
  • Ainsi, après correction de la géométrie des rails longitudinaux 1, cette géométrie peut être fixée de manière rapide et pratique grâce à la machine à bourrer selon l'invention sans détériorer de manière excessive les grains de ballast.
  • De manière avantageuse, grâce à la machine à bourrer, le lit de ballast 3 peut être bourré de manière successive en-dessous de chaque traverse 2.
  • De manière préférée, l'organe de plaquage 5 est intégré à une machine bourreuse-dresseuse-auto niveleuse. De préférence encore, le lit de ballast 3 peut être compacté en dessous de plusieurs traverses 2 de manière simultanée.

Claims (10)

  1. Machine à bourrer pour une voie ferroviaire, la voie ferroviaire comportant au moins deux rails longitudinaux (1) s'étendant d'amont en aval et reposant sur une pluralité de traverses (2) placées sur un lit de ballast (3), la machine comportant :
    - au moins un bras de bourrage vibrant (4) adapté pour être plongé verticalement dans la profondeur du lit de ballast (3) entre lesdits rails longitudinaux (1) et lesdites traverses (2) et
    - au moins un organe de plaquage (5) vibrant dans un plan horizontal adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast (3), entre lesdits rails longitudinaux (1) et lesdites traverses (2), à proximité dudit bras de bourrage vibrant (4) de manière à faciliter la plongée dudit bras de bourrage vibrant (4) dans la profondeur dudit lit de ballast (3).
  2. Machine à bourrer selon la revendication 1, dans laquelle, la machine comportant au moins deux bras de bourrage vibrants (4) adaptés pour être plongés verticalement dans la profondeur du lit de ballast (3) entre lesdits rails longitudinaux (1) et lesdites traverses (2), lesdits bras de bourrage vibrants (4) étant alignés latéralement, l'organe de plaquage (5) est configuré pour vibrer selon ledit axe latéral.
  3. Machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle l'organe de plaquage (5) possède une surface inférieure de plaquage plane.
  4. Machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle l'organe de plaquage (5) possède une surface inférieure de plaquage comportant une empreinte définissant une pluralité de reliefs (50), de préférence, anguleux.
  5. Machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 2, dans laquelle l'organe de plaquage (5) possède une surface inférieure de plaquage grillagée.
  6. Machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'organe de plaquage (5) possède une surface inférieure de plaquage recouverte d'un revêtement déformable.
  7. Machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant :
    - au moins deux bras amont de bourrage vibrants (4) adaptés pour être plongés dans le lit de ballast (3) directement en amont d'une traverse (2),
    - au moins deux bras aval de bourrage vibrants (4) adaptés pour être plongés dans le lit de ballast (3) directement en aval de ladite traverse (2),
    - un organe amont de plaquage vibrant (5) adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast (3) entre lesdits bras amont de bourrage vibrants (4) de manière à faciliter la plongée desdits bras amont de bourrage (4) dans la profondeur dudit lit de ballast (3), et
    - un organe aval de plaquage vibrant (5) adapté pour être appliqué à la surface du lit de ballast (3) entre lesdits bras aval de bourrage vibrants (4) de manière à faciliter la plongée desdits bras aval de bourrage (4) dans la profondeur dudit lit de ballast (3).
  8. Machine à bourrer selon la revendication 7, dans laquelle lesdits bras amont de bourrage vibrants (4) et lesdits bras aval de bourrage vibrants (4) sont configurés pour serrer le lit de ballast (3) au-dessous de la traverse (2) afin de le compacter.
  9. Procédé de bourrage d'un lit de ballast d'une voie ferroviaire au moyen d'une machine à bourrer selon l'une des revendications 1 à 8, le procédé comportant :
    - une étape d'application d'au moins un organe de plaquage (5) vibrant dans un plan horizontal à la surface du lit de ballast (3) entre lesdits rails longitudinaux (1) et entre deux traverses (2) de manière à diminuer la résistance mécanique de la partie supérieure du lit de ballast (3), puis
    - une étape de déplacement en plongée verticale d'au moins un bras de bourrage vibrant (4) dans la profondeur du lit de ballast (3) entre ledit organe de plaquage vibrant (4) et un desdits rails longitudinaux (1).
  10. Procédé de bourrage selon la revendication 9, comportant une étape de déplacement en plongée verticale d'au moins un bras de bourrage vibrant (4) dans la profondeur du lit de ballast (3) entre ledit organe de plaquage vibrant (4) et chaque rail longitudinal (1).
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