FR2890086A1 - Procede de detection d'un profil de voie ferree et installation pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Procédé de détection d'un profil de voie ferrée formée de rails fixés à des traverses posées dans du ballast, à l'aide d'une installation parcourant la voie, selon lequel on prend des images transversales de la voie ferrée éclairée par des faisceaux laser (11, 12, 13 ; F1, F2, F3) pour tracer une ligne (TLi) transversale sur la voie. Ces images sont prises par des caméras linéaires (21, 22, 23).On analyse les images pour obtenir le profil transversal réel de la voie. On enregistre le profil transversal théorique des voies (V) au droit d'une traverse (5)(profil de référence) et au droit d'un intervalle entre deux traverses (profil de référence ). On parcourt la voie en prenant des images transversales de la voie à une fréquence supérieure au double de la fréquence des traverses. On analyse les images transversales pour obtenir leur profil réel. On associe à chaque profil réel ainsi obtenu le profil de référence auquel il doit être comparé. On compare le profil réel de traverse à son profil de référence. On forme un signal de différence représentant dans chaque zone transversale, l'excédent ou le défaut de ballast par rapport au profil de référence.

Description

Domaine de l'invention

La présente invention concerne un procédé de détection d'un profil de voie ferrée formée de rails fixés à des traverses posées dans du ballast, à l'aide d'une installation parcourant la voie, selon lequel on prend des images transversales de la voie ferrée que l'on analyse pour obtenir le profil transversal réel de la voie, ce profil transversal étant découpé en zones.

L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé et une installation de rénovation de voies utilisant un tel procédé et une telle installation de détection d'un profil de voie.

Etat de la technique Il existe différentes solutions pour la rénovation de voies.

En effet, les voies ferrées formées de rails fixés à des traver-ses posées dans du ballast subissent différents phénomènes de vieillisse-ment; en particulier, le ballast se déplace sous l'effet des vibrations et des poussées engendrées par le passage de convois ferroviaires et cela d'autant plus rapidement que la vitesse de circulation du convoi sur les rails est importante.

Or, le ballast a un rôle très important pour la circulation ferroviaire: le ballast maintient les rails en place et assure l'amortissement des vibrations induites par le passage du convoi sur les rails et pour cela, la répartition et plus généralement, le profil du ballast ont une importance très grande et nécessitent des travaux d'entretien.

Chaque type de voie ferrée a un profil théorique propre. Au moment de l'installation ou de la rénovation d'une voie ferrée, lorsque ces travaux concernent le ballast, une régaleuse intervient pour remettre le ballast à la forme théorique qu'il doit avoir (forme de la section d'une voie) encore appelée profil de voie . Ce profil est toujours transversal et prend une forme théorique constante sur les tronçons de voie, droits mais variables ou modifiés au passage d'ouvrages d'art, dans les courbes ou dans les appareils de voie.

Pour cela, suivant le cas, la régaleuse déplace des excédents locaux de ballast vers des zones en manque de ballast pour arriver au profil théorique. Toutefois, les quantités de ballast déplacées ne suffisent pas en général pour combler les manques aussi faut-il décharger du bal- last en amont de la régaleuse. L'évaluation des quantités de ballast nécessaire se fait d'une manière très approximative, souvent au jugé, à partir de l'expérience des techniciens assurant la rénovation.

Mais quelles que soient les qualités et l'expérience des techniciens, l'évaluation reste éminemment subjective. Or, étant donné les masses très importantes de ballast consommées pour la rénovation de voies ferrées, surtout la rénovation de voies ferrées rapides ou très rapides nécessitant un entretien très précis, l'imprécision de l'évaluation des quantités de ballast nécessaires en un point peut se traduire par un sur- coût important de manutention de ballast. Outre cet inconvénient, la difficulté et le coût d'une telle intervention font qu'elles ne sont effectuées que lorsqu'elles deviennent indispensables.

But de l'invention La présente invention a pour but de développer un procédé de détection d'un profil de voie ferrée permettant une information précise de l'état du ballast pour ensuite évaluer le ballast nécessaire pour les travaux d'entretien du ballast, notamment de faciliter et d'améliorer les travaux de rénovation de voie par une meilleure évaluation des besoins (positifs ou négatifs) de ballast à tout endroit de la voie examinée.

L'invention se propose également de développer une instal- lation permettant de mettre en oeuvre ce procédé de détection d'une manière aussi rapide que possible pour bénéficier des périodes quotidiennes de non-utilisation des voies pour effectuer ces relevés.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un procédé de détection 25 d'un profil de voie ferrée du type défini cidessus caractérisé en ce que - on enregistre le profil transversal théorique des voies au droit d'une traverse (profil de référence) et au droit d'un intervalle entre deux tra- verses (profil de référence), - on parcourt la voie en prenant des images transversales de la voie à une fréquence supérieure au double de la fréquence des traverses, - on analyse les images transversales pour obtenir leur profil réel, - on associe à chaque profil réel ainsi obtenu, le profil de référence au- quel il doit être comparé, - on compare le profil réel de traverse à son profil de référence, 35 - on forme un signal de différence représentant dans chaque zone trans- versale, l'excédent ou le défaut de ballast par rapport au profil de réfé- rence.

Ce procédé de détection permet une détermination très précise du profil transversal réel de la voie avec une fréquence d'échantillonnage donnant une succession de profils réels de la voie per-mettant la comparaison précise de ces profils réels par rapport au profil théorique. Cette détermination théorique précise permet de déterminer très localement et dans toute la section d'une voie, la situation réelle du profil et, par suite, les manques et les excédents en ballast. Le profil transversal obtenu par l'analyse de cette image transversale tient compte d'une référence précise, c'est-à-dire le profil théorique au droit d'une tra- m verse ou celui entre deux traverses et cela pour les différents profils le long de la voie (lignes droites, courbes à droite, courbes à gauche, passages d'ouvrages d'art, ; passages d'appareils de voie) en distinguant chaque fois le profil théorique au droit d'une traverse et celui dans l'intervalle de deux traverses.

Il est en effet particulièrement important de pouvoir distinguer ces deux types de profil car autour des traverses et dans l'intervalle des traverses, le niveau de ballast théorique doit être en dessous de la surface supérieure des traverses que celles-ci soient simples ou jumelées. Toute erreur de détection assimilant les traverse à du ballast ou récipro-quement, conduit par sommation, sur des distances relativement importantes de l'ordre de quelques kilomètres ou centaines de kilomètres à des erreurs importantes de détermination du volume nécessaire et par suite à des erreurs de transport de quantités inutiles de ballast, pouvant aller jusqu'à 20 voire 25%.

La détermination du profil et, par suite, la formation du signal de différence, distingue nettement entre la partie du profil représentant la traverse et la partie du profil représentant le niveau supérieur du ballast. On obtient ainsi un signal de différence, significatif car se rap-portant à une référence précise et non pas un signal de différence par rapport à un signal de moyenne qui serait lui-même un signal nivelé ne tenant pas exactement compte du profil théorique que doit avoir la voie au niveau des traverses et dans l'intervalle des traverses.

Grâce à la fréquence de prise d'images transversales, on est certain que dans l'entre-axe de deux traverses qui représente une distance modulaire de la voie, on aura au moins un profil réel représentant l'état de la voie et surtout du ballast au niveau de la traverse et un profil réel représentant l'état du ballast dans l'intervalle de deux traverses.

Ainsi, la fréquence de prise des images transversales de la voie est de l'ordre de X images par longueur unitaire de voie comprenant un intervalle de voie et une traverse.

Même si initialement les images ne sont pas calées de ma- nière précise, l'analyse des images transversales permet de recaler ces images par rapport aux traverses sans avoir à déterminer au préalable la position d'une traverse de référence par rapport à un point kilométrique.

La possibilité de recaler automatiquement les images par rapport à la position des traverses simplifie également les opérations de détection après des interruptions volontaires de détection, par exemple si la détection d'une voie doit être faite suivant des tronçons disjoints.

La répétition régulière des traverses permet d'obtenir un signal de fréquence donnée, même si ce signal est encombré d'un bruit éventuellement important à cause de la détérioration de la surface du ballast dans l'environnement des traverses et même si à certains endroits le ballast recouvre les traverses ou est à niveau avec celles-ci. Cela permet d'associer de manière précise les profils réels obtenus à partir des images transversales, à une classe de profils réels, soit de profils avec traverse, soit de profils sans traverse. Ensuite, le système peut effectuer une com- paraison précise avec chaque profil de référence.

Bien qu'en théorie, il soit possible de n'utiliser qu'une fréquence de prise d'images transversales qui soit supérieure même légère-ment au double de la fréquence des traverses, pour être certain que le profil réel détecté corresponde périodiquement à une traverse et à un in- tervalle de traverses, il est possible d'augmenter la fréquence pour que chaque traverse soit balayée plusieurs fois et qu'il en soit de même de l'intervalle entre deux traverses. Cela permet d'obtenir une information encore plus précise sur le profil réel transversal de la voie et, par suite, l'évolution de l'état du ballast dans la direction longitudinale de la voie.

La fréquence de prise d'images est celle commandée par laquelle le ou les lasers trace la ligne lumineuse donnant l'image du profil réel de la voie. Cette fréquence est choisie comme indiqué en fonction de la vitesse de circulation de l'installation de détection le long de la voie. Cette fréquence de déclenchement est soit fixe quelle que soit la vitesse de cir- culation de l'installation soit variable en fonction de la vitesse pendant les phases de démarrage et d'accélération ou de ralentissement et de freinage du véhicule portant l'installation La vitesse de circulation de l'équipement exécutant le pro-cédé de détection le long de la voie doit être telle que sa fréquence de balayage réponde à la condition ci- dessus, la fréquence des traverses étant la fréquence de passage des traverses vues à partir de l'équipement. Comme les vitesses de balayage et d'analyse d'images sont très importantes, la vitesse de circulation de l'équipement sur une voie peut être de l'ordre de 50 à 100 km/h tout en bénéficiant de la précision des mesures évoqués ci-dessus. La fréquence de détection peut être fixe et dans ce cas, pendant la phase de démarrage et d'accélération du véhicule équipé de l'installation de détection de la voie, le nombre d'images par unité de longueur de voie sera inversement proportionnel à la vitesse du véhicule jusqu'à ce que celle-ci soit stabilisée. Mais il est également possible d'asservir la vitesse de balayage et d'analyse sur la vitesse du véhicule pour détecter un nombre constant de profils réels par unité de longueur de voie.

Dans le premier cas, pour éviter le traitement et le stockage d'un nombre trop important d'images, il est possible d'éliminer des images pas décimation.

Inversement, le plus grand nombre d'images prises à fréquence de balayage constant, pendant la phase de démarrage et d'accélération du véhicule peuvent servir également au calage de l'installation par rapport aux traverses.

De façon avantageuse, on éclaire la voie par une trace transversale formée par de la lumière laser sur le ballast, et/ ou la traverse et les rails et on prend l'image de cette trace pour l'analyser et notamment on éclaire la voie transversalement avec trois faisceaux laser répartis transversalement.

Suivant une autre caractéristique intéressante, on prend l'image de la trace à l'aide d'au moins une caméra linéaire et notamment trois caméras linéaires réparties transversalement, lisant la ligne de la trace lumineux transversale sur la voie en utilisant notamment de la lumière laser infrarouge.

Suivant une autre caractéristique intéressante, on intègre les signaux de différence sur des tronçons correspondants à plusieurs intervalles de traverses, par exemple cinq, pour définir le besoin local (en excédent ou en défaut de ballast.

Ainsi, en intégrant le signal de différence sur une distance relativement courte et néanmoins significative, et surtout si le signal d'intégration obtenu montre qu'il y a une constance dans le manque ou l'excédent de ballast sur plusieurs tels tronçons, des dispositions peuvent être prises pour évacuer l'excédent de ballast vers des tronçons en man-que ou, au contraire, déverser du ballast pour combler le manque.

Les informations obtenues par le procédé de détection d'un profil de voie ferrée peuvent avantageusement être utilisées pour commander l'installation de distribution du ballast, c'est-à-dire l'apport ou l'enlèvement de ballast en amont de la régaleuse.

L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, cette installation se composant d'un support destiné à être installé sur un engin ferroviaire; elle comporte plusieurs lasers éclairant par balayage, la tranche de voie à détecter ainsi qu'au moins trois caméras transversales, dirigées vers la zone de la ligne éclairée par le laser et un télémètre permettant de tarer la position des caméras par rapport à une surface de référence telle que la sur- face supérieure des rails.

Plus précisément, l'installation comporte - un support destiné à être monté sur un véhicule ferroviaire, notam- ment sur les tampons du véhicule et comportant une potence munie de bras venant en saillie au- delà des tampons, à côté à l'extérieur des rails et entre les rails, portant des lasers éclairant transversalement la voie, - des caméras linéaires installées sur la barre horizontale de la potence et dirigées vers la trace lumineuse probable formée par les lasers sur la voie, et - une unité de commande et de gestion pour commander le fonctionne-25 ment des lasers et des caméras et enregistrer et traiter les images prises Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé et d'installation selon l'invention 30 représenté dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une voie présentant le contexte concerné par la présente invention, - la figure 2A est une vue en coupe schématique d'une voie au droit d'une traverse, - la figure 2B est une vue en coupe schématique d'une voie entre deux traverses, - la figure 2C montre un exemple de profil réel, - la figure 3 est une schéma de mise en oeuvre du procédé de l'invention, - la figure 4 est un schéma transversal de deux voies montrant la zone de détection transversale, - la figure 5 est une vue en plan longitudinal montrant différentes zones de balayage transversal d'une voie pour sa détection, - la figure 6 montre le résultat de l'analyse et de la comparaison tel qu'il peut apparaître sur un écran de contrôle, - la figure 7 est une vue de côté schématique de l'installation selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 8 est une vue de dessus schématique de l'installation de la 1 o figure 7.

Description d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 montre schématiquement un profil de voie qui se compose d'une plate-forme 1 horizontale ou inclinée, comme dans le pré-sent exemple, dans un virage. Cette plate-forme 1 porte, en général, deux voies de circulation 2 dont une seule est représentée. De part et d'autre de l'ensemble des deux voies, il y a une piste 3. La voie 1 se compose d'un lit de ballast 4 dans lequel sont intégrées les traverses 5 par exemple des traverses doubles 5A, 5B réunies par une entretoise 5C et portant les lignes de rail 6. Pour des raisons mécaniques, le ballast 4 n'est pas constitué par un lit de hauteur uniforme mais il se compose de trois zones A, B, C; A', B', C' symétriques ou de forme semblable par rapport à l'axe XX de la voie, à savoir du cote extérieur, une zone de pied de banquette C en forme de rampe, tournée vers l'extérieur suivie de la banquette B qui se poursuit par la zone intermédiaire A dite zone de consommation dans laquelle se trouvent la traverse et les rails. Cet ensemble symétrique se poursuit de l'autre côté par la zone de consommation A', la banquette B' et la zone de pied de banquette C'. Cette zone de pied de banquette C' a une forme légèrement différente de celle de la zone de pied de banquette C car au-delà de l'axe de la voie, elle rejoint par la zone de pied de banquette de la voie adjacente non représentée.

Il convient également de remarquer que la surface du lit de ballast, tant dans au niveau de la banquette B, B' que dans la zone de consommation C, C' se trouve en dessous d'une distance (e) de la surface supérieure de la traverse 5A, 5B.

Dans l'exemple représenté, la traverse est constituée par deux blocs en béton réunis par une entretoise. Cette entretoise est cou-verte par le ballast.

La figure 2A montre le profil théorique du ballast 4 au droit d'une traverse 5, 5A, 5B, 5C, c'est-à-dire dans un plan vertical passant par une traverse alors que la figure 2B montre le profil théorique du bal- last 4 dans l'intervalle de deux traverses. Ce profil est le même que celui de la figure 2A à l'exception du volume occupé par les traverses. Les deux profils sont appelés ci-après profils de référence PR1, PR2. Le profil du ballast est mis à la forme du profil de référence par une régaleuse, c'est-à-dire d'une machine ayant une lame correspondant à la forme du profil et qui, se déplaçant sur la voie, donne au ballast réparti en vrac, cette forme de profil.

Comme déjà indiqué, cette forme de profil est une forme particulière qui dépend de la voie, et le long de chaque voie la forme du profil peut différer suivant que la partie de voie est droite, en courbe, ou présente d'autres particularités.

Sous l'effet des mouvements et des vibrations engendrés par le passage des convois ferroviaires, le ballast se déplace et migre d'une manière relativement aléatoire ou du moins imprévisible d'un point à un autre de la voie. La figure 2C montre un exemple de profil de ballast dé-formé après une certaine période d'utilisation de la voie. Le profil réel PR1 au droit d'une traverse 5 laisse apparaître ainsi un excédent de ballast débordant sur la piste, un manque au sommet de la banquette et un manque dans la zone de consommation, près du milieu de la voie. De côté de l'autre rail, dans l'entrevoie, il y a un manque et un excédent de ballast. Le profil de référence PF1 associé à ce profil réel PR1 est tracé en pointillés.

Le profil du ballast est également déformé entre les traverses mais ce profil réel PR2 n'est pas représenté. Il sera comparé à son profil de référence PF2 associé.

La figure 2C ne donne qu'un exemple de déformation du profil du ballast dans le plan transversal, mais la migration du ballast se fait également dans le plan longitudinal de sorte que les parties en excédent et les parties en défaut dans un plan transversal (ou dans une tranche transversale), ne sont pas égales et souvent par un effet de broyage des morceaux de ballast et de tassement, il manque une certaine quantité de ballast dans un tronçon de voie.

Le but de l'invention est de détecter le profil réel du ballast d'une manière aussi précise que possible pour permettre d'évaluer les quantités de ballast à apporter à chaque endroit ou zone de la voie. Le procédé sera décrit en référence à la figure 3 qui s'appuie également sur les figures 4 et 5.

Selon le procédé, au cours d'une étape préalable El, on en-registre les profils transversaux théoriques de différentes voies à contrôler.

Ces profils théoriques établis pour la construction de la voie, définissent la forme des zones A, B, C; A', B', C' ou autres zones suivant lesquelles on peut subdiviser une voie. Comme déjà indiqué, une voie a en général plu-sieurs profils théoriques pour ses différents tronçons de voie, droits, courbes, à droite ou à gauche, au passage des ouvrages d'art ou autres modifications de profils. Pour chaque profil théorique, l'invention distingue un profil de référence PF1 au niveau d'une traverse et un profil de référence PF2 dans l'intervalle de deux traverses car cette distinction est importante pour la comparaison avec les profils réels PR 1, PR2.

Il est évident que ces deux profils de référence peuvent être tracés séparément mais aussi que l'on peut déduire l'un de l'autre. Par exemple connaissant le profil de référence dans l'intervalle des traverses, on peut obtenir le profil au droit d'une traverse en combinant simplement la forme connue des traverses utilisées pour cette voie. L'inverse est également possible: partant du profil au droit d'une traverse, on peut obtenir le profil dans l'intervalle en gommant simplement la traverse. Mais cette distinction entre les deux profils de références ne sera pas faite ci-après et par convention, pour simplifier la présentation, il sera seulement question de deux profils de référence quelle que soit la façon de les obtenir.

Cet enregistrement des profils de référence peut être fait au moment de la première mise en route de l'installation exécutant le procé-dé.

Dans les étapes suites, en parcourant la voie à examiner, on effectue de manière répétée les opérations suivantes: Dans une première opération E2, on prend une image transversale de la voie en éclairant celle-ci par une ligne lumineuse.

La prise de vue transversale se fait à une fréquence nette-ment supérieure au double de la fréquence des traverses, autrement dit au nombre de traverses qui défilent sous l'installation ou que parcourt l'installation par unité de temps. Dans le cas habituel d'une moyenne d'environ 1700 traverses par kilomètre, la fréquence au sens de la pré- sente invention sera ce nombre de traverses multiplié par la vitesse ex- primée en mètres/seconde. 35 icl

L'opération suivante E3 est l'analyse de l'image pour en déduire le profil réel PR1 ou PR2 de la voie.

Puis, dans l'opération E4, on associe à chaque profil réel PR 1, PR2, le profil de référence POF 1, PF2 auquel ce profil doit être 5 comparé.

Des critères de plausibilité peuvent être associés à la dé-termination du profil de référence PF1 ou PF2 qui doit être associé au profil réel pour réduire au minimum les erreurs d'attribution dans les cas incertains, par exemple si le profil réel est très éloigné de la forme du profil io de référence auquel il devrait être comparé et qu'il est en revanche proche de l'autre profil de référence.

Dans l'étape de comparaison A5, on forme le signal de différence AS par comparaison du profil réel PR 1 ou Pr2 à son profil de référence PF 1 ou PF2.

Ensuite, le signal de différence est enregistré et/ou est exploité (6).

Il peut être affiché pour contrôle comme le montre la figure 6. Dans cette figure, le profil de référence et le profil réel sont super-posés de manière à mettre en évidence les différences entre les deux profils, ce qui est appelé signal de différence.

Les opérations se reproduisent de manière cyclique en re-commençant par l'opération E2 de prise d'une image transversale.

En résumé, le procédé de détection de l'invention non seulement tient compte des variations locales même faibles de la forme du profil du ballast, mais surtout il intègre dans la comparaison, les traverses qui ne doivent pas être interprétées de façon erronée comme représentant une accumulation de ballast, sachant que les traverses doivent, dans le profil théorique, toujours dépasser de quelques centimètres, le niveau du ballast.

De façon avantageuse et selon un exemple numérique, on effectue une prise de vue transversale tous les 3 mm et cette prise de vue transversale se compose d'une succession de points d'un intervalle de 1,5 mm, détecté par les caméras ce qui correspond à une détection pratiquement continue, très précise du profil.

Pour effectuer une campagne de mesures ou de détection selon le procédé décrit globalement ci-dessus, on utilise une installation que l'on monte sur un véhicule ferroviaire de manière que l'installation puisse voir la voie par le dessus. Le positionnement de l'installation sur un véhicule ferroviaire fixe la géométrie dans la direction transversale et en hauteur par rapport à la voie. Des réglages, de préférence automatiques, permettent de tarer l'installation pour qu'elle détecte sa position en hauteur par rapport à la voie en utilisant par exemple la surface supérieure des rails.

Selon la figure 4, le procédé est appliqué par une installation comportant un équipement laser 10, par exemple trois sources laser 11, 12, 13 ou une source et des miroirs, mobiles, permettant de balayer avec un ou plusieurs faisceaux F1, F2, F3, par exemple trois faisceaux, une tranche de la voie V1 dans un plan transversal, l'autre voie V2 étant simplement figurée mais non concernée par les mesures à effectuer. Il est avantageux d'utiliser trois faisceaux pour éviter l'ombre que pourrait projeter un rail si le balayage n'était fait qu'avec un seul faisceau issu d'un unique point d'émission. Les lasers F1, F2, F3 émettent de préférence une lumière infrarouge pour permettre la détection diurne de la ligne et cela quelles que soient par railleurs les conditions météorologiques. L'équipement laser trace ainsi une trace de ligne transversale LT sur la voie V1.

L'installation comporte également des capteurs 21, 22, 23 de type caméra linéaire, également de préférence au nombre de trois qui détectent la trace des faisceaux laser F1, F2, F3 pour en former une image. Le nombre d'images prises par unité de longueur de voie est fixé à un niveau suffisant pour permettre une bonne détection du profil de la voie à la fois au droit des traverses et dans l'intervalle des traverses pour tenir compte de la forme réelle du ballast. La prise de vue transversale est analysée pour donner le profil réel de voie PR 1, PR2 correspond à cette image transversale. Ensuite, ce profil réel PR1, PR2 est associé à l'un des profils de référence PF 1, PF2 par sa simple analyse des profils réels au droit d'une traverse ou dans l'intervalle de deux traverses. Cette associa- tion peut se faire avec des critères simples de position ou de forme grossière. Ensuite, le profil est comparé à son profil de référence PF1 ou PF2 enregistrés préalablement. A partir de cette comparaison, on forme un signal de différence mettant en évidence toutes les différences entre le profil théorique et le profil réel et cela de préférence par zones A, B, C; A', B', C'.

L'installation comporte une unité de commande et de gestion 30 pour commander la fonction de l'ensemble laser 10 et des camé-ras 21, 22, 23 ainsi que des équipements accessoires tels que les équipements de positionnement. Cette installation gère également les ima- ges, les analyse, les compare aux profils de référence et exploite les signaux de différence.

Une partie de l'unité de commande et de gestion peut être embarquée et l'autre déportée en étant reliée à celle-ci par les moyens de transmission habituels par câble ou liaison hertzienne ou par échange et/ou transmission d'informations enregistrées sur un support de don-nées.

L'installation comporte également des moyens de repérage et de positionnement pour repérer les images prises par rapport à la voie.

Les moyens de repérage de type GPS ou de repérage par rapport à un point connu de la voie (habituellement un point kilométrique) ne sont pas détaillés ici.

La combinaison des trois vues selon l'exemple, prises par les caméras d'une seule ligne transversale formée par les faisceaux laser se faitselon les techniques habituelles de composition d'images panoramiques, d'autant plus que cette composition d'images se fait en connaissant les dimensions géométriques réelles permettant de bien délimiter la largeur de chacune des trois images.

La figure 5 montre une vue en plan de la voie V1, de ces traverses 5 et des traces TLi faites successivement par les faisceaux laser.

Les figures 7 et 8 montrent très schématiquement un mode de réalisation d'une installation de détection d'un profil de voie ferrée pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Cette installation 100 mobile et amovible est destinée à être montée sur un engin ferroviaire 200, par exemple sur les deux tampons 301 avant ou arrière de l'engin. L'installation se compose d'un support 101 en forme de potence dont la barre haute 102 porte des bras horizontaux 103, 104, 105 munis chacun à son extrémité d'un laser 11, 12, 13 dirigé de préférence verticalement vers la voie V4. La barre 102 porte également des caméras linéaires 21, 22, 23, réparties comme indiqué ci-dessus. Ces caméras 21, 22, 23 visent la zone de la zone probable TLi que forme les lasers. L'installation comporte un télémètre 40 pour détecter la hauteur de référence permettant de tarer l'installation, par exemple la surface supérieure du rail 6. Le support de l'installation comporte des moyens de fixation 106 de celle-ci aux tam- pons 201. Ces moyens tels que des colliers ne sont pas décrits de manière détaillée.

L'installation 100 est réglée initialement de façon grossière par rapport à une hauteur donnée. Cette hauteur donnée est ensuite cor- figée par la mesure faite par le télémètre 40 de manière à obtenir une hauteur de référence, uniforme pour toutes les prises de vue et permettre le tracé du profil réel de voie par rapport à cette hauteur de référence.

La vue de dessus de la figure 8 montre le support 101, 102 en forme de potence installé sur les deux tampons 201 de l'engin ferroviaire 200. Les trois lasers 11, 12, 13 et la ligne TLi tracée par les lasers ainsi que les trois caméras 21, 22, 23 équipant la potence et visant la ligne LT1.

La hauteur des lasers et des caméras et choisie relative-ment importante (de l'ordre de 2 à 3 mètres par rapport au niveau des rails) pour que le balayage des faisceaux laser et le balayage des caméras puisse se faire suivant des angles relativement réduits et non pas des visées de type grand angle, de façon à bien mettre en évidence des différences de niveaux relativement faibles.

L'installation comporte également un équipement électronique de commande d'enregistrement et de stockage des données. Cet équipement n'est pas représenté ici de manière particulière. Il peut s'agir d'un moyen d'enregistrement embarqué ou coopérant avec des moyens d'analyse et d'enregistrement en mémoire des portées, par exemple ins- tallés dans l'engin ferroviaire ou à poste fixe.

Bien que l'exploitation des résultats puisse se faire de manière déportée, il est intéressant de pouvoir contrôler la bonne exécution des opérations directement à bord du véhicule pour corriger le cas échéant les incidents.

La lumière générée par les lasers est de préférence une lumière infrarouge de façon à permettre la détection quelles que soient les conditions d'éclairage diurnes ou nocturnes.

Les résultats de la détection, après analyse sont stockés pour servir aux travaux d'entretien de la voie et commander la machine distributrice de ballast en fonction des besoins locaux. Ces enregistrements peuvent également servir à des fins statistiques pour connaître l'évolution d'une voie ou analyser les éventuels défauts de la voie occasionnant des modifications répétées du ballast aux mêmes endroits.

Le repérage des informations, c'est-à-dire des profils trans-versaux réels, se fait par rapport à une localisation par satellite ou en partant de points de référence portés par la voie. Au final, les informations seront au moins stockées en référence à la position réelle des profils par rapport à la voie, repérée par les points kilométriques.

L'exploitation des résultats et leur utilisation pour les travaux d'entretien peut se faire par repérage par satellite, GPS ou par référence à des points kilométriques.

Claims (1)

REVENDICATIONS

11 Procédé de détection d'un profil de voie ferrée formée de rails fixés à des traverses posées dans du ballast, à l'aide d'une installation parcourant la voie, selon lequel on prend des images transversales de la voie fer- rée que l'on analyse pour obtenir le profil transversal réel de la voie, ce profil transversal étant découpé en zones, caractérisé en ce qu' - on enregistre le profil transversal théorique des voies au droit d'une traverse (profil de référence PF1) et au droit d'un intervalle entre deux 10 traverses (profil de référence PF2), - on parcourt la voie en prenant des images transversales de la voie à une fréquence supérieure au double de la fréquence des traverses, - on analyse les images transversales pour obtenir leur profil réel (PR1, PR2), - on associe à chaque profil réel (PR1, PR2) ainsi obtenu, le profil de référence (PF1, PF2) auquel il doit être comparé, - on compare le profil réel de traverse à son profil de référence, - on forme un signal de différence (AS) représentant dans chaque zone transversale, l'excédent ou le défaut de ballast par rapport au profil de référence.

2 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de prise des images transversales de la voie est de l'ordre 25 de X images par longueur unitaire de voie comprenant un intervalle de voie et une traverse.

3 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on éclaire la voie (V 1) par une trace transversale (TLi) formée par de la lumière laser sur le ballast, et/ou la traverse et les rails et on prend l'image de cette trace pour l'analyser.

4 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on éclaire la voie transversalement avec trois faisceaux laser (F1, F2, F3) répartis transversalement.

5 ) Procédé de détection selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on prend l'image de la trace (TLi) à l'aide d'au moins une caméra linéaire et notamment trois caméras linéaires réparties transversalement, lisant la 5 ligne de la trace lumineuse (TLi) transversale sur la voie.

6 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on éclaire avec de la lumière laser infrarouge.

7 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on intègre les signaux de différence sur des tronçons correspondants à plusieurs intervalles de traverses, par exemple cinq, pour définir le besoin 15 local (en excédent ou en défaut de ballast.

8 ) Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise le signal de différence ou son intégrale pour définir le besoin lo-20 cal en ballast et commander la distribution automatique de ballast par un train déversant le ballast en amont d'une régaleuse.

9 ) Installation de détection d'un profil de voie ferrée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu' elle comprend - un support (101) destiné à être monté sur un véhicule ferroviaire (200), notamment sur les tampons (201) du véhicule et comportant une potence (101, 102) munie de bras (103, 104, 105) venant en saillie au- delà des tampons (201), à côté à l'extérieur des rails et entre les rails, portant des lasers (11, 12, 13) éclairant transversalement la voie, - des caméras linéaires (21, 22, 23) installées sur la barre horizon-tale (102) de la potence et dirigées vers la trace lumineuse probable (TLi) formée par les lasers sur la voie, et - une unité de commande et de gestion (300) pour commander le fonctionnement des lasers et des caméras et enregistrer et traiter les images prises.