FR2977901A1 - Procede de compactage en surface, outils, modules et engins pour sa mise en oeuvre - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de compactage en surface caractérisé par le fait que l'on entraîne en rotation, selon un axe parallèle à une surface à compacter, un outil de compactage (1) comprenant une partie d'attaque (3) en forme de coin ayant une face inférieure, une face supérieure (5) et des faces latérales, la face inférieure et la face supérieure (5) se rencontrant au niveau d'une arête d'attaque (6), la face inférieure de la partie d'attaque (3) se prolongeant vers l'arrière de l'outil de compactage (1) par une semelle (4) convexe développée à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque (6) lors de la rotation, et que l'on déplace en outre l'outil de compactage (1) en translation, dans une direction parallèle à la surface à compacter, de manière à faire avancer l'outil de compactage (1) par rapport à la surface à compacter, l'outil de compactage (1) étant orienté et réglé pour que, durant le mouvement de rotation, la partie d'attaque (3) vienne glisser sur la surface à compacter ou pénètre superficiellement dans celle-ci, la semelle (4) venant ensuite glisser sur la surface en prenant appui sur celle-ci de manière à compacter la surface.

Description

PROCEDE DE COMPACTAGE EN SURFACE, OUTILS, MODULES ET ENGINS POUR SA MISE EN OEUVRE
La présente invention concerne le compactage en surface de sols ou de matériaux rapportés sur un sol, par exemple pour la réalisation de chaussées ou pour l'entretien des voies ferrées. On sait que le compactage des sols ou des matériaux granulaires répandus en couche sur un sol est, de manière usuelle, effectué au moyen de compacteurs circulant sur la partie supérieure de la couche. Ces compacteurs utilisent des rouleaux pour appliquer à la partie supérieure de la couche un effort qui va induire une pression au sein du matériau et engendrer des déformations irréversibles de compactage. Le passage de ces engins lourds sur le sol peut provoquer un feuilletage de surface préjudiciable à la tenue à long terme de la structure, en particulier lors du compactage de sols argileux ou limoneux traités par un liant hydraulique. De plus, il peut être difficile de maîtriser les contraintes appliquées par ce type de compacteur, et plus encore de maitriser la hauteur de nivellement des sols compactés. Il apparaît donc d'un intérêt essentiel de pouvoir compacter le sol en surface avec une efficacité de compactage maximale, tout en maîtrisant les contraintes appliquées par le dispositif de compactage. Il apparaît également important de pouvoir maîtriser le réglage, c'est-à-dire la hauteur de nivellement, de la surface compactée ainsi que disposer d'un outil pouvant être utilisé dans différentes configurations de terrain, tel qu'un dispositif porté.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de compactage en surface caractérisé par le fait que l'on entraîne en rotation, selon un axe parallèle à une surface à compacter, un outil de compactage comprenant une partie d'attaque ayant une face inférieure et une face supérieure formant un coin et se rencontrant au niveau d'une arête d'attaque, la face inférieure de la partie d'attaque se prolongeant vers l'arrière de l'outil de compactage par une semelle convexe développée à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque lors de la rotation, et que l'on déplace en outre l'outil de compactage en translation, dans une direction parallèle à la surface à compacter, de manière à faire avancer l'outil de compactage par rapport à la surface à compacter, l'outil de compactage étant orienté et réglé pour que, durant le mouvement de rotation, la partie d'attaque vienne glisser sur la surface à compacter ou pénètre superficiellement dans celle-ci, la semelle venant ensuite glisser sur la surface en prenant appui sur celle-ci de manière à compacter la surface. La convexité du profil de la semelle convexe est telle que le profil de la surface inférieure de la semelle est développé à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque, ou, autrement dit, l'arrière de la semelle décrit un cylindre de révolution dont le diamètre est supérieur à celui décrit par le bord d'attaque. La différence entre le diamètre du cylindre décrit par l'arrière de la semelle et celui décrit par l'arête d'attaque, également appelée excentricité e, est donc positive. Avantageusement, on ajuste la vitesse de rotation en périphérie de l'outil de compactage et/ou sa vitesse de 20 translation pour qu'elles restent proportionnelles l'une à l'autre au cours du temps. On peut également rendre rugueuse la surface à compacter au cours du compactage à l'aide de moyens de texturage intégrés à l'outil de compactage, notamment à sa semelle. On peut compacter un sol. On peut également compacter une couche d'un ou de plusieurs matériaux de traitement et/ou de revêtement de surface, tel que des enrobés ou des gravillons, qui a été rapportée et facultativement régalée avant le compactage, sur un sol ou une autre couche d'un matériau rapporté. On peut compacter les gravillons avec ou sans ajout d'un liant.
On peut compacter le sol ou une couche d'un matériau rapporté et/ou travaillé situé sous une voie ferrée de laquelle on a retiré préalablement le ballast, le compactage étant facultativement suivi d'un nouvel apport de ballast sur le sol compacté. également un outil de du procédé tel que défini le fait qu'il comprend une et une face se rencontrant au niveau inférieure de la partie semelle convexe, la partie superficiellement dans la glisser sur cette surface en appui sur la surface à celle-ci, de manière à L'invention concerne compactage pour la mise en oeuvre ci-dessus, caractérisé par partie d'attaque ayant une face inférieure supérieure formant un coin et 25 d'une arête d'attaque, la face d'attaque se prolongeant par une d'attaque étant apte à pénétrer surface à compacter, ou à venir et la semelle étant apte à venir 30 compacter tout en glissant sur compacter la surface. 15 20 La convexité de la semelle sera définie en relation avec le rayon de rotation de l'outil de compactage pour que la semelle soit développée à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque lors de la rotation. Avantageusement, la semelle et/ou la partie d'attaque de l'outil de compactage sont amovibles. La semelle peut notamment comprendre des moyens de texturage de la surface à compacter aptes à rendre rugueuse ladite surface. Ces moyens de texturage peuvent par exemple consister en des nervures sur la surface inférieure de la semelle ou des pointes dépassant de la surface inférieure de la semelle. L'invention concerne également un module de compactage, caractérisé par le fait qu'il comprend un rotor portant à sa périphérie au moins un outil de compactage tel que décrit ci-dessus, le rotor et le ou les outils de compactage étant solidaires en rotation. Le rotor est par exemple un tambour cylindrique. Le rotor peut notamment être un tambour cylindrique portant à sa périphérie une pluralité d'outils de compactage tels que définis ci-dessus, au moins une partie des outils de compactage étant montés sur le tambour 25 cylindrique en décalage latéral les uns par rapport aux autres selon l'axe du tambour, de manière à couvrir sans discontinuité une surface de compactage. En outre, le module de compactage peut comprendre plusieurs outils de compactage montés dans une même section 30 transversale du rotor. Plusieurs outils passent donc à l'aplomb du même point de la surface à compacter en une seule rotation du rotor, ce qui permet un compactage plus rapide et plus économique. Le module peut comprendre des moyens de mise en vibration du rotor.
Ces moyens peuvent notamment consister en un moyen d'entraînement en rotation solidaire en rotation d'un axe solidaire du rotor, l'axe portant des moyens, tels que des balourds, aptes à induire un déséquilibre dans la rotation et donc une vibration.
L'invention concerne également un engin de compactage, caractérisé par le fait qu'il consiste en un véhicule portant un ou plusieurs modules de compactage tels que définis ci-dessus. L'engin peut comprendre au moins un moyen de support ajustable, tel qu'un bras articulé ou un système à glissière, monté sur le véhicule et portant le module de compactage ou au moins un des modules de compactage, et des moyens de commande pour ajuster la position du ou des modules de compactage portés par le moyen de support ajustable. Dans un mode de réalisation particulier, l'engin comprend au moins un moyen d'amortissement de la force de tassement exercée par le module de compactage ou au moins un des modules de compactage, notamment un système d'amortissement hydraulique, lequel moyen d'amortissement est monté entre le véhicule et le module de compactage ou au moins un des modules de compactage. Le moyen d'amortissement peut notamment consister en un ou plusieurs vérins reliés à une extrémité au véhicule et à l'autre extrémité au moyen de support positionnable, tel qu'un bras articulé. Le moyen d'amortissement peut également consister en un ou plusieurs vérins intégrés dans un système de glissière portant le module de compactage ou au moins un des modules de compactage. Ce système de glissière peut être porté par le moyen de support positionnable ou peut être monté directement sur le véhicule. Le ou les moyens d'amortissements peuvent être intégrés ou confondus avec les moyens de commande permettant d'ajuster la position du ou des moyens de commande. C'est notamment le cas lorsque ces moyens consistent en un vérin hydraulique commandé par un circuit hydraulique comprenant un accumulateur de suspension dont la pression de tarage définit la position du module, et les variations de pression permettent l'amortissement de la force de tassement. Dans un mode de réalisation particulier, l'engin de compactage comprend au moins un moyen de distribution, sur la surface à compacter, d'un ou de plusieurs matériaux de traitement et/ou de revêtement de la surface à compacter, ledit moyen de distribution étant monté sur le véhicule et placé devant le module de compactage ou au moins un des modules de compactage dans le sens de déplacement du véhicule. Le moyen de distribution peut notamment être un système de dosage relié à une trémie de stockage et apte à répartir le ou les matériaux, par exemple un liant, des enrobés ou des gravillons sur la surface à compacter, par exemple un sol ou une chaussée. Le moyen de distribution peut être monté directement sur le véhicule ou peut être porté par un moyen de support, par exemple le même que celui qui porte le module de compactage ou un des modules de compactage.
Dans un mode de réalisation particulier, l'engin de compactage comprend au moins un moyen de réglage de l'épaisseur du ou des matériaux distribués sur la surface à compacter à l'aide du moyen de distribution, ledit moyen de réglage étant monté sur le véhicule et disposé derrière le moyen de distribution et devant le module de compactage ou au moins un module de compactage dans le sens de déplacement du véhicule, ou ledit moyen de réglage étant placé derrière le moyen de distribution et derrière au moins un module de compactage dans le sens de déplacement du véhicule. Le moyen de réglage peut notamment être une règle, munie ou non d'un écran de protection et portée directement par le véhicule, ou par un moyen de support qui peut être le même que celui portant, le cas échéant, un ou plusieurs modules de compactage, ou qui peut être un autre moyen de support. Le moyen de réglage peut également être une règle double animée d'un mouvement de vibration, selon le principe du « tamper » ou bourreur utilisé dans les finisseurs. L'engin de compactage peut également consister en une pelle mécanique constituée d'un châssis auquel est relié une extrémité d'un bras portant, à son autre extrémité, un moyen d'entraînement en rotation, au moins un module de compactage solidaire en rotation du moyen d'entraînement en rotation, et au moins un moyen de distribution d'un matériau de traitement et/ou de revêtement de surface.
Les procédés, outils et modules décrits ci-dessus peuvent notamment s'appliquer à l'entretien et à la réfection de voies ferrées. Dans une telle application, l'engin de compactage peut être constitué d'un wagon-atelier comprenant des moyens d'extraction et/ou de dégagement du ballast situé sous une voie-ferrée constituée de rails fixés sur des traverses, lesdits moyens d'extraction et/ou de dégagement du ballast étant suivis, en allant vers l'arrière du wagon- atelier, d'au moins un module de compactage monté sous le wagon-atelier, suivi, en allant vers l'arrière du wagon-atelier, de moyens de distribution du ballast sur la voie ferrée, suivis éventuellement, en allant vers l'arrière du wagon-atelier, de moyens de tassement du ballast. Un tel engin peut notamment être utilisé pour le compactage, sous les voies, de matériaux en place ou apportés, lesquels sont destinés à former une couche de fondation en-dessous du ballast.
Les moyens d'extraction et/ou de dégagement du ballast peuvent comprendre un bras monté horizontalement sous le wagon-atelier de façon à être disposé, en fonctionnement, sous les traverses de la voie ferrée, à la hauteur du ballast, ledit bras étant monté pivotant autour d'un axe vertical pour pivoter en repoussant le ballast latéralement vers l'extérieur de la voie ferrée. Le bras peut être monté sous le wagon-atelier par l'intermédiaire de moyens de support tels que des moyens de support montés mobiles horizontalement sur des moyens de supports montés mobiles verticalement sur le wagon-atelier. Le mouvement de pivotement peut être actionné par un vérin dont une extrémité est fixée à une extrémité du bras et l'autre extrémité est solidaire du wagon-atelier, par exemple fixée aux moyens de support montés mobiles horizontalement.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation particuliers avec référence au dessin annexé. Sur ce dessin : 10 la Figure 1 est une vue en perspective d'un outil de compactage selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 2 est une vue en perspective éclatée de l'outil de compactage de la Figure 1 ;
- la Figure 3 est une vue schématique latérale de l'outil de compactage de la Figure 1 ; La Figure 4 est une vue schématique latérale d'un outil de compactage selon un autre mode de réalisation ;
15 La Figure 5 est une vue schématique latérale d'une semelle d'outil de compactage selon un mode de réalisation de l'invention ;
La Figure 6 est une vue schématique en perspective de 20 la partie arrière d'une semelle d'outil de compactage selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
La Figure 7 est une schématique vue en perspective de la partie arrière d'une semelle d'outil de compactage 25 selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
La Figure 8a est une vue schématique en coupe transversale d'un module de compactage portant, dans une même section transversale, plusieurs outils de 30 compactage selon l'invention ;
- La Figure 8b est une représentation artificielle de la surface périphérique cylindrique d'un module de compactage selon l'invention, vue selon une projection sur un plan.
La Figure 9a est une vue schématique de face d'un module de compactage selon un mode de réalisation de l'invention, le module de compactage portant plusieurs outils de compactage répartis selon l'axe du rotor ;
La figure 9b une vue schématique en coupe axiale d'un module de compactage vibrant selon un mode de réalisation de l'invention, le module de compactage portant plusieurs outils de compactage répartis selon l'axe du rotor ; La Figure 10 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage en surface selon un mode de réalisation de l'invention ;
La Figure 11 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage en surface selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
La Figure 12 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage en surface selon le mode de réalisation de la Figure 10, utilisé en compactage de talus ;
la Figure 13 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage en surface selon le mode de réalisation de la Figure 13, utilisé en compactage de talus ; 5 Les Figures 14 à 16 sont des vues schématiques latérales d'un engin de compactage en surface et en profondeur selon un mode de réalisation de l'invention ; La Figure 17 est une vue schématique latérale d'un engin de régalage de matériau avec compactage intégré selon un mode de réalisation de l'invention ;
10 La Figure 18 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage de régalage de matériau avec compactage intégré selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
15 La Figure 19 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage de régalage de matériau avec compactage intégré selon encore un autre mode de réalisation de l'invention ;
20 La Figure 20 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage de type épandeuse de liantgravillonneur selon un mode de réalisation de l'invention ;
25 La Figure 21 est une vue schématique latérale d'un engin de compactage de type gravillonneur selon un autre mode de réalisation de l'invention ;
- Les Figures 22 et 23 sont des vues agrandies, 30 respectivement des Figures 20 et 22 ; - La Figure 24 est une vue schématique latérale agrandie d'un engin de compactage selon l'invention comprenant un moyen d'amortissement de la force de tassement ; - La Figure 25 est une vue schématique latérale agrandie d'un engin de compactage selon l'invention comprenant un autre moyen d'amortissement de la force de tassement ; - La Figure 26a est une vue schématique latérale d'un engin de compactage pour le remblaiement de tranchées selon un mode de réalisation de l'invention ;
- La Figure 26b est une vue schématique latérale agrandie de la partie de compactage de l'engin de compactage de la figure 26a ;
- La Figure 27 est une vue schématique du dessus d'un wagon de réfection des voies de chemin de fer équipé d'un module de compactage selon l'invention ;
- La Figure 28 est une vue schématique latérale du wagon de la Figure 27 ; - La Figure 29 est une vue schématique latérale d'un système de dégagement du ballast pouvant être utilisé avant le compactage ;
- La Figure 30 est une vue du dessus schématique du système de la figure 29. - La Figure 31 est une vue en coupe transversale du wagon de la figure 27, au niveau de sa partie centrale comprenant le module de compactage ; - La Figure 32 est une vue en coupe transversale d'un wagon-atelier muni de deux modules de compactage ;
- La Figure 33 est une vue latérale d'un wagon muni de deux modules de compactage, agrandie au niveau de sa 10 partie centrale comprenant les modules de compactage.
Dans un premier mode de réalisation, représenté sur les Figures 1 et 2, l'outil de compactage 1 est constitué d'un porte-dent 2 sur lequel sont montés une dent 15 3 et une semelle 4. La dent 3 constitue la partie d'attaque de l'outil de compactage. Elle prend la forme d'un coin, ayant une face inférieure et d'une face supérieure 5 qui se rejoignent au niveau d'une arête d'attaque 6. La Figure 2 représente un exemple de mode de fixation de la dent 3 au 20 porte-dent 2. Dans cet exemple, la fixation se fait par emboitement d'une partie en saillie 7 du porte-dent 2, formant un tenon et prenant ici la forme d'un coin, et d'une partie creuse de la dent 3, formant une mortaise de forme complémentaire. La fixation est assurée par une 25 clavette 8 qui vient s'insérer dans des ouvertures traversantes 9, 10 prévues dans les parois transversales de la dent 3 et de la partie en saillie 7 du porte-dent 2. Tout autre mode de fixation connu dans la technique peut être envisagé, la dent 3 et le porte-dent 2 pouvant 30 également être conçus d'une seule pièce. La semelle 4 de l'outil de compactage vient prolonger la face inférieure de la dent 3, ces deux parties étant séparées par une embase 12 du porte-dent 2. La semelle 4 est une semelle d'usure présentant des faces inférieure et supérieure rectangulaires et présentant un profil longitudinal convexe. Lorsque la semelle 4 est neuve, son épaisseur est constante au long de son profil longitudinal. La largeur de la semelle 4 définit la largeur de compactage de l'outil 1. Cette largeur étant généralement plus faible que la longueur de la semelle 4, on obtient une empreinte rectangulaire sur le sol compacté. C'est par juxtaposition de plusieurs outils 1 d'une telle largeur modérée que l'on pourra réaliser le compactage de grandes surfaces. La semelle 4 vient s'emboiter sur la surface inférieure du porte-dent 2, en butée entre le talon 11 du porte-dent 2 et une embase 12 portant la partie en saillie 7 du porte-dent 2. La surface inférieure du porte- dent 2 est elle-même convexe, de façon à présenter un profil complémentaire à la semelle 4. La fixation entre la semelle 4 et le porte-dent 2 est assurée par des clavettes 19 qui viennent s'engager dans des ouvertures 13,14 ménagées respectivement dans la semelle 4 et dans le porte- dent 2. La semelle 4 est de préférence réalisée en acier, éventuellement renforcé de parties en carbure de tungstène, et peut être coulée ou forgée. Conformément au procédé de compactage de l'invention, l'outil de compactage est mis en rotation selon un axe parallèle à la surface à compacter. A cet effet, l'outil peut être monté sur la branche d'une étoile 32 d'un rotor 31, comme représenté sur les Figures 1 et 2. L'axe de rotation de l'outil est symbolisé sur ces Figures par un segment représenté au-dessus du rotor 31. Selon le placement de l'outil de compactage par rapport à la surface à compacter, le coin formé par la face inférieure et la face supérieure 5 de la dent 3 peut venir pénétrer superficiellement dans la surface à compacter et en séparer une couche superficielle. La dent 3 peut également simplement glisser par sa face inférieure sur la surface à compacter, sans en détacher de matière.
Sur la Figure 1, on peut voir représenté en pointillés le profil parcouru par l'arrière de la semelle 4 et celui parcouru par la dent 3 lors du mouvement de rotation de l'outil de compactage. La différence de hauteur entre ces deux profils, également appelée excentricité e, est liée au profil convexe de la semelle 4. Lorsque l'on place l'outil de compactage de manière à ce que la dent 3 entre en contact avec la surface à compacter, ou vienne glisser sur cette surface selon un plan tangent à la surface, la semelle 4 vient, quant à elle, prendre appui sur la surface à compacter, en appliquant une force de tassement ayant à la fois une composante perpendiculaire et une composante parallèle à la surface. L'excentricité définit une hauteur maximale théorique de nivellement, le nivellement étant le plus souvent inférieur à cette hauteur, du fait notamment de la réaction du sol. En même temps que le mouvement de rotation, l'outil de compactage 1 est mis en mouvement de translation. Ce mouvement est obtenu par exemple en montant l'outil 1 sur un engin mobile dédié tel qu'un camion, un tracteur ou une pelle mécanique ou encore un engin conçu spécifiquement pour l'outil. On ajustera notamment la vitesse de rotation de l'outil à sa vitesse de translation, de manière à ce que ces deux vitesses soient proportionnelles l'une à l'autre.
Ainsi, une accélération de la vitesse de l'engin entrainera une accélération de la rotation de l'outil 1, permettant de conserver un compactage régulier et homogène au fil du déplacement du véhicule. Les deux vitesses seront de préférence ajustées pour que la vitesse de rotation en périphérie de l'outil de compactage soit toujours supérieure ou égale à la vitesse de translation. Lorsque la vitesse de rotation en périphérie de l'outil de compactage est supérieure à la vitesse de translation, l'outil de compactage 1 passe plusieurs fois à l'aplomb d'un même point de la surface à compacter, ce qui permet d'obtenir une trace continue de la semelle dans la surface à compacter. Le cas particulier dans lequel la vitesse de rotation à la périphérie de l'outil 1 est égale à sa vitesse de translation peut notamment se concevoir pour enchâsser des gravillons apportés sur le sol. Dans ce cas, un même outil ne passe qu'une seule fois à l'aplomb d'un même point.
Lorsqu'on réalise le compactage d'un sol ou d'un matériau rapporté préalablement sur un sol ou sur une autre couche de matériau rapporté et éventuellement traité, il peut être utile d'ajuster les paramètres de procédé à la hauteur de matériau engagé sous la semelle de l'outil lors du compactage. Ces paramètres sont : l'excentricité e de l'outil ; le rayon R du rotor, qui est le rayon du cylindre de révolution parcouru par l'arête de la dent ; et le pas p de translation, qui est la distance de décalage de l'outil en un cycle de rotation, c'est-à-dire entre deux passages successifs dans le même sens de rotation à une hauteur déterminée, par exemple à la hauteur de l'axe du rotor. Le pas est lui-même fonction de la vitesse de 30 translation de l'engin et de la vitesse de rotation du rotor. Lorsque l'outil est mis en rotation tout en suivant un mouvement de translation impulsé par un engin porteur, il effectue des passages successifs à l'aplomb de la surface à compacter, chaque passage étant décalé du passage précédent selon le pas de translation p. Si l'on considère les passages successifs n et n+1 de l'outil sur
la surface à compacter, on peut établir une relation entre les paramètres de procédé énoncés ci-dessus et la hauteur de matériau engagé sous la semelle de l'outil. La hauteur H de matériau engagé sous la semelle est définie par l'intersection du cylindre décrit par le talon de la
semelle au passage n et du cylindre décrit par l'arête de la dent au passage n+1.
Si l'on se place dans un plan vertical, cette hauteur H est donc définie par l'intersection des cercles définis par les équations (1) et (2) (origine des axes
placée au centre du rotor au passage n): x2 +y2 =(R+e)2 (1) (x-p)2+yz =R2 (2) Ces équations permettent de calculer la hauteur yi du plan d'intersection défini ci-dessus, selon les 20 équations (3) et (4). (R+e)2+p2-R2 xi = 2p Yi = -j(R+ey -x~ 25 A partir de la hauteur yi du plan d'intersection, c'est à dire la surface supérieure du matériau engagé sous la semelle de l'outil, on peut calculer la hauteur entre ce plan et le plan de la couche compactée, selon l'équation (5). (3) (4) 30 H=R+e- yi (5) Un système d'asservissement total ou partiel peut donc ajuster en permanence la vitesse de translation de l'engin porteur, la vitesse de rotation du rotor et/ou la position de l'outil de compactage pour optimiser le nombre de passages requis pour un compactage efficace. Si l'on se réfère à la Figure 3, on y a représenté une vue schématique d'un outil de compactage 1 selon le mode de réalisation représenté en Figures 1 et 2. La semelle 4 de ce type d'outil de compactage 1 sera réalisée de préférence en acier forgé. Sur la Figure 4, la semelle 4 est neuve et présente une épaisseur constante sur sa longueur. Il faut cependant noter, qu'en raison de la configuration de l'outil de compactage 1, la semelle 4 subit plus d'usure au niveau de son talon que de sa partie avant. En effet, le talon est la partie de la semelle 4 qui exerce l'appui le plus important sur la surface à compacter et est soumis en retour aux contraintes les plus importantes. Pour cette raison, l'épaisseur du talon de la semelle 4 est amenée à diminuer plus vite que celle de sa partie avant. Le système de semelle d'usure selon l'invention offre la possibilité de retourner une semelle 4 usée de façon à en prolonger la durée de vie, en plaçant la partie la plus usée à l'avant de la semelle 4. La Figure 4 représente un outil de compactage 1 selon un autre mode de réalisation. La semelle 4' y est fixée par un système de tenons 15 qui font saillie sur la surface supérieure de la semelle 4' et viennent s'emboiter dans des mortaises de forme complémentaire prévues dans la surface inférieure du porte-dent 2. Les tenons sont maintenus par des clavettes qui viennent s'insérer dans des 18 ouvertures 16 prévues dans les faces latérales du porte-dent 2 et des tenons 15. Ce type de semelle 4' sera de préférence réalisé en acier coulé. Les Figures 5 à 7 représentent des modes de 5 réalisation particuliers des semelles 4, 4'. Si l'on se réfère à la Figure 5, la semelle 4 est renforcée par des barrettes transversales 17, faites d'un matériau de résistance mécanique élevée, tel que le carbure de tungstène. Il est intéressant de prévoir une barrette 10 17' de talon plus large que les autres barrettes, par exemple de 2 à 3 cm, cette partie de la semelle 4 étant soumise à une usure plus importante que le reste de la semelle 4. Dans un autre mode de réalisation, représenté en 15 Figure 6, la surface inférieure de la semelle 4' présente des nervures longitudinales 20. Celles-ci permettent de texturer le sol lors du compactage, le rendant ainsi plus rugueux. On peut ainsi réaliser une couche d'accroche qui aura de meilleures propriétés de liaison avec la couche 20 supérieure. La chaussée finale aura donc un meilleur comportement en déformation, les différentes couches étant mieux solidarisées entre elles. Dans encore un autre mode de réalisation, la semelle 4 est munie des pointes 18 faites d'un matériau de 25 résistance élevée telle que le carbure de tungstène. Ces pointes 18 sont insérées dans l'épaisseur de la semelle 4, et dépassent de la surface inférieure de celle-ci avec une extrémité saillante. Cette extrémité leur permet de texturer le sol lors du compactage, afin de rendre celui-ci 30 plus rugueux. La semelle peut comprendre plusieurs rangées de pointes 18. Celles-ci sont disposées de préférence en quinconce, c'est-à-dire chaque rangée décalée latéralement par rapport à la rangée voisine. Les pointes sont placées de préférence au niveau du talon de la semelle 4. On va maintenant décrire des modules de compactage selon l'invention, tels que représentés en 5 Figures 8 et 9. Si l'on se réfère à la Figure 8a, on y a représenté une section transversale d'un module de compactage 30 selon une vue en coupe. Il comporte un rotor 31 cylindrique creux portant à sa périphérie plusieurs 10 outils de compactage 1. Comme représenté sur cette Figure, une même section transversale du rotor 31 comporte plusieurs outils de compactage 1 (dans le cas représenté, trois outils de compactage 1). Chaque outil de compactage 1 est relié à la périphérie du rotor 31 par une étoile 32 de 15 liaison. Les trajets parcourus respectivement par la dent 3 d'un outil 1 et par l'arrière de la semelle 4 d'un outil 1 sont représentés en pointillés et font apparaître l'excentricité e des outils de compactage 1. La convexité de la semelle 4 est définie en 20 relation avec le rayon de rotation de l'outil de compactage 1 porté par le rotor 31 pour que la semelle 4 soit développée à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque de l'outil de compactage 1 lors de la rotation. L'excentricité e est donc positive. 25 Si l'on se réfère à la figure 8b, on y a représenté une vue projetée, sur une surface plane, d'un module de compactage 30' réalisé selon un autre mode de réalisation de l'invention. Le module de la Figure 8 b est constitué d'un rotor cylindrique 31, dont on a représenté 30 la surface périphérique en vue projetée, rotor 31 sur lequel sont montés une pluralité d'outils 1 de compactage. Les outils 1 sont à la fois répartis selon l'axe du rotor 31, et selon sa circonférence. En ce qui concerne la répartition circonférentielle, chaque section transversale du rotor 31 comprend deux outils de compactage 1. En ce qui concerne la répartition selon l'axe du rotor 31, les outils 1 sont décalés latéralement l'un à l'autre, sans espace latéral entre eux ou avec un chevauchement minime de façon à couvrir la surface de compactage sans discontinuité. La Figure 9a représente un module de compactage 30" selon un autre mode de réalisation. Le module 30" est constitué d'un rotor cylindrique creux 31 monté sur un arbre 41 entrainé en rotation par un moteur, tel qu'un moteur hydraulique 40, représenté de façon schématique sur cette Figure. L'ensemble est relié, par l'intermédiaire d'un système de contre-plaques 61, à un bras articulé 60 relié à un engin porteur non représenté, le bras 60 étant également représenté de façon schématique. Le rotor 31 porte plusieurs outils de compactage 1, reliés au rotor 31 par des étoiles 32 de liaison. Les outils de compactage 1 sont décalés les uns par rapport aux autres selon l'axe du tambour 31, chaque outil 1 étant disposé latéralement à son voisin, sans espace latéral entre eux ou avec un chevauchement minime, de telle sorte que l'ensemble des outils 1 couvre de façon continue la largeur du rotor 31. Cette configuration permet de couvrir une grande surface de compactage sans discontinuité avec des outils 1 de largeur relativement faible. De plus, chaque outil 1 peut être changé indépendamment des autres outils 1. Les outils de compactage 1 sont également décalés les uns par rapport aux autres selon la circonférence du tambour. De cette manière, ils entrent en contact successivement avec la surface à compacter, et non tous en même temps, ce qui répartit dans le temps la contrainte subie par la surface. On évite aussi ainsi que les outils 1 ne se gênent entre eux.
Sur la Figure 9b est représenté selon une coupe axiale un autre type de module de compactage 30"', à rotor 31 vibrant. Le module 30"' est composé d'un rotor cylindrique creux 31 sur lequel sont montés, en décalage latéral et circonférentiel les uns par rapport aux autres, des outils de compactages 1 reliés à la périphérie du rotor 31 par des étoiles de liaison 32. Un moteur hydraulique 40 (représenté schématiquement) entraîne en rotation le rotor 31 grâce à une transmission composée d'un arbre 41 relié au moteur 40 et monté sur l'axe du rotor 31 au niveau d'une première extrémité de celui-ci. Sur l'arbre 41 est fixé un système de palier à roulement composé d'une cage 42 fixée à l'extrémité de l'arbre 41 et à une flasque transversale 44 du rotor 31. L'intérieur de la cage 42 reçoit un roulement 43 qui sert de palier à un arbre long 45 également monté sur l'axe du rotor, à une seconde extrémité de celui-ci. Le deuxième appui de l'arbre 45 est assuré par une autre flasque transversale 44' du rotor 31 et le roulement 43'. Le rotor est ainsi en appui sur les arbres 41 et 45 et l'arbre 45 peut tourner librement par rapport à l'arbre 41. La rotation de l'arbre 45, entraînée par un autre moteur 48, est rapide et se fait indépendamment de l'arbre 41. Elle engendre un mouvement vibratoire du rotor 31 à l'aide de balourds 46. L'arbre 45 transmet ces vibrations au rotor par des flasques transversales 44 et 44' du rotor. Chacun des arbres 41, 45 est relié à un bras porteur 60 par des pièces de liaison 51 et des supports élastiques 49 de type « silentbloc » permettant d'absorber le mouvement du rotor. Le compactage avec un rotor vibrant permet de superposer deux régimes de fréquence au sol. Des fréquences faibles sont transmises par impact des outils sur le sol, et des fréquences élevées sont transmises par vibration du rotor. Le sol est donc soumis aux deux régimes, ce qui lui permet de bénéficier pleinement de l'arrangement des grains obtenu avec des fréquences élevées. Nous allons maintenant décrire plusieurs engins de compactage selon l'invention, tels que représentés en 5 Figures 10 à 33. Sur la Figure 10 est représenté, selon une vue latérale, un engin de compactage, également appelé compacteur de surface, selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le compacteur de surface est constitué d'un 10 tracteur 150 comportant une cabine 152 placée à l'avant, et un moteur 153 placé à l'arrière du tracteur 150. La cabine 152 et le moteur 153 sont supportés sur un châssis 154 formant un col de cygne. Des essieux soutiennent le châssis. Le tracteur 150 de la Figure 10 n'est pas 15 représenté à titre limitatif des véhicules ou engins pouvant porter un module de compactage selon l'invention. L'homme du métier appréciera que, non seulement de nombreux engins de travaux publics existants peuvent être adaptés avec un tel module de compactage, mais également qu'il est 20 possible de concevoir des engins dédiés spécifiquement à cette utilisation. Un module de compactage 130 selon l'invention est monté sur le châssis 154 du tracteur 150. Le module de compactage 130 est du type représenté en Figure 9, composé 25 d'un tambour 131 monté sur un axe 168 porté par l'extrémité d'un bras articulé 160 relié à son autre extrémité au châssis 154. Le tambour entraîne en rotation plusieurs outils de compactage 101 montés à sa périphérie par l'intermédiaire d'étoiles de liaison 132. La position du 30 bras 160 peut être réglée à l'aide d'un vérin 161 dont une extrémité est reliée au châssis 154 du tracteur 150, et l'autre extrémité est reliée au bras 160. Ce vérin 161 sert à la fois de moyen de positionnement du bras 160 et de moyen d'amortissement permettant d'amortir, en réponse à la réaction du sol, la force de tassement appliquée par les outils de compactage 101 au sol ou aux matériaux apportés sur le sol. On évite ainsi d'appliquer une contrainte trop importante à la surface compactée. Le module de compactage 130 est placé à l'intérieur d'une cloche 162, elle-même portée par le bras médian 154 à l'aide d'une fixation non représentée. La cloche 162 apporte une protection contre les projections de matériau. Des moyens d'entraînement en rotation, classiques et connus de l'homme du métier, tels qu'un moteur hydraulique, sont utilisés pour entrainer le module de compactage en rotation. Ils ne sont pas représentés ici. Une porte coulissante 163 sur la paroi latérale de la cloche 162 donne accès à l'intérieur de la cloche 162. Le tracteur 150 est également équipé d'un dispositif de treuillage 151, lui permettant d'être tracté, par exemple pour la montée d'un talus. Sur la Figure 10, l'ensemble module de compactage/cloche de protection est placé entre les deux essieux de l'engin. Dans d'autres modes de réalisation, il peut être placé à l'avant ou à l'arrière de l'engin. Ainsi, sur la Figure 11, le module 230 est monté à l'arrière d'un tracteur 250 sur chenilles, sur un axe 268 monté à l'extrémité d'un bras 260 porté par le tracteur 250. Le module 230 est recouvert par une cloche 262 elle-même fixée au bras 260. La position du bras 260 peut être ajustée verticalement à l'aide d'un vérin 261 dont une extrémité est reliée au tracteur 250 et dont l'autre extrémité est reliée au bras 260.
Les Figures 12 et 13 représentent de façon schématique l'utilisation en compactage de talus des engins représentés respectivement en Figures 10 et 11. L'utilisation, sur un talus de forte pente, du tracteur 150 monté sur roues nécessite une traction par un treuil 155. Le tracteur 250 monté sur chenilles est avantageux pour ce type de compactage puisqu'il permet d'éviter l'emploi d'un treuil et peut s'utiliser sur des talus de pente plus élevée. L'utilisation de ces engins en compactage de talus est avantageuse en raison du fait qu'ils appliquent des contraintes perpendiculaire et parallèle à la surface à compacter, et non des contraintes verticales et horizontales, comme un compacteur à rouleaux. Cette propriété permet d'obtenir une meilleure cohésion entre couches et une meilleure tenue du talus compacté. Selon un autre mode de réalisation, le module de compactage en surface décrit ci-dessus est combiné à un autre module, de conception similaire, destiné au compactage en profondeur. L'engin correspondant est représenté en Figures 14 à 16. Il consiste en un tracteur 350 composé d'une cabine 352 placée à l'avant du tracteur 350 et reliée à un moteur arrière 353 par un bras médian 354. Deux modules de compactage 330, 370 sont montés sur le bras médian 350 par l'intermédiaire d'un bras articulé en 2 parties 360, 360', la position de chaque partie 360, 360' pouvant être réglée à l'aide d'un vérin 361, 364 dont une extrémité est relié à une partie 360, 360' du bras et l'autre extrémité est reliée au bras médian 354. Le premier module 370, destiné au compactage en profondeur est monté à l'extrémité de la première partie 360 du bras articulé et possède un diamètre et un positionnement qui lui permettent de pénétrer dans la profondeur du sol à compacter, et de compacter ce sol en profondeur. Le second module 330, destiné au compactage en surface, est placé à l'extrémité de la deuxième partie 360' du bras articulé, derrière le premier module 370 dans le sens de déplacement de l'engin. Son diamètre est plus faible que celui du premier module 370, ce qui lui permet de compacter le sol en surface, selon le procédé décrit précédemment. Comme dans le mode de réalisation décrit précédemment, le système de compactage à deux modules 330, 370 est placé sous une cloche de protection 362. Sur la Figure 14, la cloche 362 est représentée sans sa tôle latérale, afin de visualiser les modules de compactage 330, 370 contenus à l'intérieur de la cloche 362. Cette représentation est artificielle et vise uniquement à améliorer la lisibilité de la représentation. Si l'on se réfère aux Figures 15 et 16, la cloche 362 est représentée avec sa tôle latérale cachant les modules de compactage 330, 370. La cloche comprend des ouvertures de débattement 365, 366 dans lesquelles l'axe du rotor peut coulisser lors de la rotation du rotor et en fonction de la position des deux parties 360, 360' du bras articulé. La cloche 362 comprend également une trappe d'accès 367 apte à s'ouvrir pour donner accès à l'intérieur de la cloche 362 à l'utilisateur.
Sur la Figure 16, l'engin de compactage est représenté en position d'arrêt ou de maintenance, la cloche 362 et les modules de compactage 330, 370 étant en position relevée et la trappe 367 étant ouverte. Dans un autre mode de réalisation particulier, le module de compactage est intégré à un engin de type finisseur. Un finisseur sert à régaler et à pré-compacter les dernières couches de matériaux des chaussées, en particulier les couches de liaison et de roulement. Dans un finisseur de conception classique, un camion alimente une trémie d'enrobés chauds à appliquer sur le sol. Les enrobés sont amenés à l'arrière du finisseur par un système d'alimentation et une vis de répartition distribue les enrobés sur toute la largeur de la bande. Les enrobés s'engagent alors sous une règle transversale et sont pré-compactés par des plaques lissantes et vibrantes. Avec ce type de finisseurs, le gain de compacité obtenu après le pré-compactage est faible. Avant d'être livrés à la circulation, les enrobés ont donc besoin d'être compactés par des compacteurs à cylindres vibrants ou à pneumatiques. Le finisseur selon l'invention est représenté sur les Figures 17 à 19. Il permet de compacter les enrobés sans qu'il soit nécessaire de recourir à d'autres compacteurs. L'engin représenté en Figure 17 reprend les éléments classiques d'un finisseur : un tracteur 450 à chenilles, comportant une trémie 470 placée à l'avant du tracteur 450, stockant les enrobés 471, un système d'alimentation 472 des enrobés 471, système qui débouche à l'arrière du tracteur 450. Les enrobés 471 sont ici représentés en grisé. Comme dans un finisseur classique, une vis de distribution 473 distribue l'enrobée sur la largeur de la bande, et les enrobés s'engagent alors sous une règle transversale 474, protégée par un écran 475 placé devant la règle 474. La règle est destinée à définir l'épaisseur de la couche foisonnée. La position de la règle est ajustable en hauteur au moyen d'un vérin 476. Comme il est connu dans la technique, la règle 474 peut comporter plusieurs parties et/ou reproduire un profil incliné. Un module de compactage 430 selon l'invention est placé derrière la règle 474, et compacte en surface les enrobés 471 régalés sur le sol. Le module est entrainé en rotation par un moteur non représenté. Le module 430 est porté par un bras articulé 460, qui supporte également la règle et l'écran, et dont la position est ajustable en hauteur au moyen d'un vérin hydraulique 461. Le vérin 461 est lui-même relié à un accumulateur de suspension 462 monté sur le tracteur 450, le reste du circuit hydraulique étant classique et non représenté. Le vérin 461 permet à la fois de régler la position du module de compactage 430, et de donner de la souplesse au compactage, en évitant ainsi une détérioration de la couche rapportée sur le sol en raison de contraintes trop importantes. A cet égard, le vérin 461 sert de moyen d'amortissement de la force de tassement exercée par le module de compactage 430. Le compactage est suivi d'un lissage à l'aide d'un dispositif de lissage 480, constitué par exemple par une plaque vibrante, qui permet de lisser la surface compactée et d'écrêter les vaguelettes qui pourraient avoir été produites par la rotation du talon du module de compactage 430, et par le déplacement de l'engin. Le bras articulé est en outre muni d'une antenne de réception 490 d'un signal de positionnement et d'une cellule 491 munie d'un capteur et montée sur une perche verticale 492 fixée sur le bras 460 pour recevoir le signal optique émis par une station totale placée à distance de l'engin. La cellule 491 permet, à l'aide de la station totale, de déterminer avec précision la position en x, y et z du bras 460 et donc du module de compactage 430. L'émission de cette position, par l'antenne 490, à un système de calcul et de commande à distance non représenté, permet de la comparer à un profil de chaussée désiré. En retour, le système de calcul et de commande à distance émet un signal permettant de commander l'ajustement du bras 460 pour ajuster la position du module de compactage 430 au profil de chaussée désiré. Ce système est particulièrement avantageux, puisqu'on peut, au cours même du compactage, définir le profil de la chaussée. On évite ainsi d'avoir à rectifier le profil par une intervention ou opération préalable, comme cela se fait actuellement dans les procédés classiques. L'intérêt de ce finisseur réside dans la compacité élevée obtenue après le passage de l'engin, ce qui permet d'éviter le passage de compacteurs lourds derrière le finisseur.
La Figure 18 représente un deuxième type de finisseur selon l'invention. Ce finisseur est de conception générale similaire au finisseur représenté en Figure 17 mais il comprend deux modules de compactage 530, 540: un premier module est placé derrière la vis de distribution 573 et devant l'écran 575 et la règle 574, et compacte une première couche d'enrobés dans l'épaisseur du matériau en cours de distribution; un second module 540, placé derrière la règle, compacte une second couche d'enrobés en surface. Comme dans les modes de réalisation précédents, les deux modules 530, 540 sont montés sur un bras articulé 560 monté sur le tracteur 550, une glissière 563 à vérin 564 étant placée entre le bras 560 et le second module 540 pour ajuster la hauteur de celui-ci. Un dispositif de lissage 580 est disposé derrière le second module de compactage 540. Le compactage de deux couches d'enrobés en un seul passage permet de réaliser des économies de couche d'accrochage et de mise en oeuvre. La Figure 19 représente un troisième type de finisseur selon l'invention. Ce finisseur comporte également un module de compactage 630 placé derrière la vis distributrice 673, et devant l'écran 675 et la règle 674, dans le sens d'avancement du tracteur 650. Il compacte donc les enrobés dans l'épaisseur. L'intérêt de ce dispositif réside dans la possibilité de compacter à la densité voulue les enrobés au plus court derrière la vis de distribution 673, avec le minimum de déperdition calorifique. On peut ainsi utiliser des enrobés tièdes, voire des enrobés froids au lieu d'enrobés chauds, par exemple à 130°C. Cette configuration présente un grand intérêt pour la santé du personnel utilisant l'engin, en diminuant l'émanation de vapeurs de bitume susceptibles de provoquer des cancers. Elle est également intéressante du point de vue des économies d'énergie et du bilan carbone de la réalisation de la chaussée. Si l'on se réfère aux Figures 20 et 22, on peut y voir représenté un engin de compactage de type épandeuse de liant/gravillonneur/compacteur. Cet engin est constitué d'un camion 750 comprenant un réservoir 751 de liant, tel qu'une émulsion de bitume ; une partie gravillonneur, avec une trémie 752 d'alimentation des gravillons, un dispositif de dosage 753, représenté schématiquement sur cette Figure ; une partie compacteur, avec un module de compactage 730 selon l'invention. Le module 730 est monté au bout d'un bras 760 dont la position peut être ajustée au moyen d'un vérin hydraulique 761. Le circuit hydraulique situé amont du vérin 761 n'est pas représenté. Outre sa fonction de positionnement du bras, le vérin 761 sert de moyen d'amortissement de la force de tassement appliquée sur le sol. En outre, le module de compactage est surmonté d'un lest 762, dont la fonction est de limiter la charge appliquée par le vérin hydraulique 761. L'engin effectue d'abord un épandage de liant, représenté par le jet 770 de liant. Cet épandage est suivi d'une distribution, sur la chaussée, de gravillons 771 provenant de la trémie 2. Enfin, les gravillons 771 sont compactés dans le liant par le module de compactage 730. Les Figures 21 et 23 représentent un autre engin de compactage selon l'invention. L'engin de compactage consiste en un gravillonneur-compacteur automoteur 850 équipé d'un module de compactage selon l'invention. Dans cet engin, les gravillons 871 sont chargés à l'aide d'une benne dans une première trémie 880 puis acheminés par un système de distribution 881 dans une seconde trémie 882 avant d'être distribués sur la chaussée par un moyen de dosage 853. Ils sont ensuite compactés à l'aide d'un module de compactage 830 selon l'invention, monté au bout d'un bras 860 qui est lui-même articulé au châssis de l'engin, et dont la position peut être ajustée à l'aide d'un vérin 861 dont une extrémité est reliée au gravillonneurcompacteur 850 et l'autre extrémité est reliée au bras 860.
Comme dans les modes de réalisation des Figures 20 et 22, le module de compactage est surmonté d'un lest 862 destiné à réduire la charge appliquée par le vérin 861. Les Figures 24 et 25 illustrent l'emploi de moyens d'amortissement hydrauliques permettant d'amortir la force de tassement exercée par le module de compactage, moyens dont certains ont également été décrits dans les modes de réalisation présentés ci-dessus. Si l'on se réfère à la Figure 24, le module de compactage 930 est monté à l'extrémité d'un bras articulé 960 dont la position peut être ajustée à l'aide d'un vérin hydraulique 961 dont une extrémité est reliée à un engin porteur 950, et dont l'autre extrémité est reliée au bras 960. Le vérin 961 est relié à un accumulateur de suspension 963, lui-même relié à un circuit hydraulique de conception classique, et non représenté sur cette Figure. Un lest 962 est placé à l'extrémité du bras articulé, surmontant le module de compactage 930. Ce lest permet d'appliquer une charge sur le module 930, réduisant ainsi la charge appliquée par le vérin 961. En jouant à la fois sur la pression de tarage de l'accumulateur de suspension 962 et sur les variations de pression supplémentaires, il est possible d'utiliser le vérin 961 à la fois comme moyen de positionnement du bras 960 (en fonction de la pression de tarage), et comme moyen d'amortissement de la force de tassement exercée par le module de compactage 930 (en fonction des variations de pression supplémentaires. On réduit ainsi la contrainte appliquée au sol, en évitant de fragiliser celui-ci. Ce moyen d'amortissement permet également d'adapter en continu la force de tassement aux caractéristiques du sol à compacter. Si l'on se réfère la Figure 25, le moyen d'amortissement et de positionnement du module de compactage se présente sous la forme d'une glissière 1070 équipée d'un vérin hydraulique 1071 relié à un accumulateur de suspension 1072. Comme dans le cas décrit précédemment, la glissière 1070 à vérin 1071 joue à la fois le rôle de moyen de positionnement du module de compactage 1030, et de moyen d'amortissement de la force de tassement exercée par celui-ci, grâce aux rôles respectifs de la pression de tarage de l'accumulateur de suspension 1073 et des variations de pression supplémentaires. De plus, l'engin de compactage peut intégrer un système d'asservissement total ou partiel permettant d'adapter la force de compactage à la nature de la surface à compacter, que cette surface soit un sol ou la surface d'un matériau rapporté. On sait en effet que les propriétés du sol ou d'un matériau rapporté telles que sa masse volumique ou sa compacité peuvent varier selon sa nature. La mesure en continu de la force de réaction de la surface compactée sur l'outil de compactage ou de la puissance absorbée par le maintien de la vitesse de rotation du module de compactage permet de se renseigner sur ces propriétés. On peut ainsi mesurer la force de réaction de la surface compactée à l'aide de moyens de mesure de la pression des vérins hydrauliques décrits précédemment. On peut aussi mesurer cette force à l'aide de jauges de contraintes placées dans les pièces mécaniques de maintien en position du rotor. On peut également se renseigner sur les propriétés de la surface compactée par la mesure de la puissance absorbée par le moteur qui entraîne en rotation le module de compactage, pour maintenir la vitesse de rotation du module. En réponse à l'une ou l'autre de ces mesures, ou à plusieurs d'entre elles, un système d'asservissement peut servir à maintenir à une valeur de consigne le module de réaction de la surface compactée. Le système d'asservissement peut par exemple agir sur l'apport de matériau lorsque l'on compacte un matériau rapporté ou sur la hauteur des matériaux engagés sous la semelle de l'outil de compactage. Le système d'asservissement peut également agir sur les moyens de positionnement en hauteur du bras de compactage pour modifier le positionnement en hauteur du bras de compactage. Il peut alors être associé à des moyens de positionnement en x, y et z du module de compactage, tels qu'une station totale avec GPS, éventuellement avec visualisation et enregistrement. Si l'on se réfère aux Figure 26a et 26b, on peut y voir représenté un engin destiné au remblaiement de tranchées muni d'un module de compactage 1130 selon l'invention. L'engin consiste en une pelle mécanique 1150, munie d'une flèche 1151 et d'un balancier 1152 équipé à la fois d'un module de compactage 1130 selon l'invention et d'un système de distribution de chaux 1161. Le module de compactage 1130 est composé de deux rotors montés de part et d'autre d'un nez 1159 d'un carter de motorisation 1158. Suivant l'orientation de l'arbre moteur, l'arbre d'entraînement peut être parallèle à l'arbre moteur. Les arbres sont alors reliés par des engrenages directs. En variante, l'arbre d'entraînement peut être perpendiculaire à l'arbre moteur, les arbres étant alors reliés par des engrenages à renvoi d'angle. L'arbre d'entraînement des rotors traverse le carter 1158 au niveau du nez 1159 et entraîne ainsi de part et d'autre le mouvement des rotors. Le carter est monté à l'extrémité du balancier 1152 par des plaques 1153, qui peuvent avantageusement être remplacées par une attache rapide, système connu dans la technique, et qui permet en quelque minutes de changer d'équipement. Cela permet notamment d'utiliser la même pelle pour ouvrir la tranchée, poser les tuyaux et remblayer à l'aide d'un godet, puis pour compacter la tranchée à l'aide du module de compactage 1130. Des vérins 1154, 1155 permettent de d'orienter respectivement la flèche 1151 et le balancier 1152. Un autre vérin 1156 relié à un ensemble de biellettes 1157 permet d'orienter les plaques 1153 et donc le module de compactage 1130. En plus du module de compactage qui assure aussi un malaxage, la pelle mécanique 1150 est équipée d'un système de distribution de chaux 1161 permettant un traitement à la chaux à faible dosage du sol à compacter. La chaux 1161 est stockée sur le bord de la tranchée dans une citerne équipée d'un compresseur (non représentés).
Elle est envoyée par air pulsé dans le tuyau 1163 pour remplir une trémie étanche 1160 montée à l'extrémité du tuyau 1163 et fixée latéralement au carter 1158. Un tuyau 1164 permet d'évacuer l'air de la trémie 1160 vers la citerne, pour le restituer dans l'atmosphère une fois préalablement épuré par passage dans un filtre. Lors du remplissage de la trémie 1160, les vannes 1165, 1166, respectivement montées sur les tuyaux 1163, 1164 sont ouvertes pour permettre le remplissage de la trémie et l'échappement de l'air. Une fois la trémie remplie, les vannes 1165, 1166 se ferment, et un dispositif de dosage 1162, constitué par deux cylindres à fentes et situé à l'extrémité de la trémie 1160, s'ouvre pour permettre l'épandage de la chaux 1161. Une fois la trémie vidée, le dispositif de dosage 1162 se ferme et les vannes 1165, 1166 s'ouvrent pour permettre le remplissage de la trémie. Ce cycle peut être automatisé par des moyens de commande appropriés.
Le système de distribution de chaux peut bien sur être utilisé avec d'autres matériaux tels que le ciment. L'engin représenté en Figures 26a et 26b génère des économies de temps et d'outillage en permettant en un seul passage le traitement et le compactage de la surface à compacter. Il permet notamment l'exécution d'ouvrages urbains tels que les trottoirs. Les outils et modules de compactage selon l'invention peuvent également être utiles dans des applications relatives à la réfection des voies de chemin de fer. On rappelle que le ballast joue un rôle d'amortisseur pour transmettre au sol les efforts dus au passage des trains et éviter que les traverses ne s'enfoncent petit à petit dans le sol.
Toutefois, au fur et à mesure du passage des trains, les cailloux qui composent le ballast se fragmentent par attrition, ce qui entraîne un tassement du ballast et donc une dégradation de ses performances. Pour réparer les voies, on utilise un train spécialisé comportant des wagons munis d'un châssis et de bogies, qui permettent de soulever la voie, de cribler le ballast, de le renforcer avec des cailloux neufs de bonnes dimensions et de procéder au calage de la voie.
Les Figures 27 et 28 représentent un wagon atelier 1250 destiné à la réfection des voies de chemin de fer, équipé d'un module de compactage selon l'invention. Le wagon 1250 procède en trois étapes : extraction du ballast ; compactage et nivellement ; reconstitution du ballast. Pour l'extraction du ballast, le wagon 1250 est muni d'une système d'extraction du ballast composé de deux bras 1300 de dégagement montés sous le wagon et qui permettent, en pivotant autour d'un axe vertical, de repousser le ballast latéralement sur le côté de la voie ferrée. Sur la Figure 27, deux positions extrêmes du mouvement de chaque bras 1300 sont représentées. Le ballast repoussé 1321 est alors chargé sur un ensemble de tapis élévateurs 1253 qui amènent le ballast sur une plateforme du wagon 1250 ou un autre wagon en tête pour un stockage. Le montage et le fonctionnement des bras 1300 de dégagement du ballast sont représentés sur les Figures 27 et 28, et de façon plus détaillée, sur les Figures 29 et 30. Chaque bras 1300, en forme de pale, est monté à l'horizontale sous les traverses 1320 de la voie ferrée. Le bras 1300 est fixé à un axe vertical 1301 intercalé entre deux plaques horizontales 1302, 1303, elles-mêmes montées sous les traverses 1320. Les plaques sont également solidarisées par des étrésillons verticaux 1304. Le bras pivote autour de l'axe 1301, ce qui lui donne un mouvement de balancier ou « d'essuie-glace » dans un plan horizontal et lui permet ainsi de repousser le ballast 1321 sur les côtés de la voie ferrée, à l'extérieur des rails 1322. Le mouvement est commandé à l'aide d'un vérin horizontal 1306 dont une extrémité est solidaire d'une extrémité du bras 1300, et donc l'autre extrémité est solidaire d'un étrésillon vertical 1307 reliant les deux plaques 1302, 1303. Les plaques 1302, 1303 sont montées sous un chariot 1308, fixées à celui-ci par des oreilles de fixation 1309. Le chariot 1308 est mobile le long d'une glissière horizontale 1310 située au bas d'une plaque verticale 1311 reliée latéralement au wagon-atelier 1250 par un système de glissières verticales 1313 qui lui permet d'être positionné en hauteur. Par rapport à la plaque verticale 1311, la glissière 1310 et le chariot 1308 sont positionnés vers l'intérieur de la voie ferrée. Le mouvement du chariot 1308 le long de la glissière horizontale 1310 est commandé à l'aide d'un vérin 1314 dont une extrémité est fixée à la plaque et l'autre extrémité est fixée au chariot 1308. Un système de commande, non représenté, permet de commander le mouvement de pivotement du bras 1300 et l'avancement du chariot 1308 automatiquement en fonction de l'avancement du wagon. Ce système permet notamment de commander un avancement progressif du chariot 1308 sur sa glissière 1310 le long de la plaque 1311, puis un retour en arrière automatique rapide lorsque le chariot arrive en bout de course, pour commencer un nouveau cycle de balayage du ballast. La vitesse d'avancement du chariot peut être ajustée automatiquement en fonction à la vitesse d'avancement du wagon. Au cours de l'avancement du chariot sur sa glissière 1310, le ou les bras pivotent en repoussant le ballast latéralement. Lorsque le chariot arrive en bout de course et est renvoyé en arrière, le ou les bras se replient de façon à commencer un nouveau cycle de dégagement du ballast. Comme représenté sur la Figure 27, on peut utiliser deux bras 1300, disposés symétriquement par rapport à l'axe de symétrie de la voie ferrée, chaque bras 1300 permettant de dégager une demi-voie ferrée de son ballast.
Le système de dégagement du ballast décrit ci-dessus a été conçu pour permettre un travail en continu du wagon-atelier 1250. En effet, les systèmes d'extraction classiques du ballast sont limités par le temps dont ils ont besoin pour aspirer ou extraire le ballast. Le wagon 1250 est donc obligé d'avancer à une vitesse relativement faible, et le compactage, qui pourrait être plus rapide, est lui-même limité par l'étape d'extraction du ballast. Le système de dégagement du ballast décrit ci-dessus est plus rapide que les systèmes classiques d'extraction du ballast, et permet au wagon-atelier 1250 muni d'un système de compactage d'avancer plus rapidement sur la voie ferrée. Cependant, l'homme du métier pourra facilement adapter le wagon-atelier 1250 en utilisant d'autres moyens d'extraction du ballast, tels que ceux décrits dans l'état de la technique: extraction mécanique, extraction par aspiration par exemple. Si l'on se réfère aux Figures 27 et 28, le sol, une fois débarrassé du ballast est compacté et éventuellement nivelé par un module de compactage 1230, monté sous le wagon-atelier 1250, derrière le système d'extraction du ballast dans le sens d'avancement du wagon-atelier 1250. Le montage du module de compactage 1230 est représenté de façon plus détaillée sur la Figure 31. Le module 1230 peut tourner autour d'un axe solidaire de plaques 1251 montées latéralement de chaque côté du wagon. Chacune des plaques 1251 est apte à coulisser verticalement sur un système de glissières 1252 montées sur des potences 1253 fixées sur le wagon. Les deux potences 1253, disposées symétriquement de chaque côté du wagon, sont maintenues en tête par des étrésillons 1254 disposés perpendiculairement au wagon.
Le sol situé sous les voies ferrées présente souvent une pente faible perpendiculairement à l'axe de la voie ferrée, pour permettre l'évacuation des eaux de pluies percolant le ballast vers des fossés ou un réseau de drainage. Il est donc avantageux de prévoir un système permettant le compactage de tels sols en pente. A cet effet, le wagon peut être équipé, comme représenté sur la figure 31, d'un système permettant d'incliner le module de compactage 1230. Pour cela, l'axe 1231 du module 1230 est fixé à chaque extrémité à un pivot 1255 intégré à un support 1256, 1257 prolongeant les plaques 1251 et solidaire de celles-ci. Le pivot 1255 présente un degré de liberté pour permettre une inclinaison de l'axe 1231 du module 1230. De plus, un support 1257 parmi les deux supports 1256, 1257, est articulé à la plaque 1251 qui le surmonte par un axe 1258. Cette articulation permet, par un pivotement faible du support 1257, d'ajuster la hauteur de l'axe 1231 du module 1230, à une extrémité de celui-ci, pour s'adapter à l'inclinaison du module 1230. Lorsque le sol présente une inclinaison symétrique par rapport à l'axe de la voie ferrée, il est possible, comme représenté sur les Figures 30 et 31, de combiner deux modules de compactage 1230, 1270, chacun montés avec une certaine inclinaison inverse de l'autre module par rapport à l'horizontale grâce au système de pivot et d'articulation décrit ci-dessus. Les modules 1230, 1270 sont montés l'un derrière l'autre, chaque module compactant une moitié du sol situé sous la voie ferrée.
Après le passage du ou des modules de compactage, la couche de ballast est reconstituée. Comme représenté sur les Figures 27 et 28, le ballast est amené par des tapis roulant de type sauterelles 1270, puis distribué à l'aide d'une trémie 1271 et compacté par des aiguilles vibrantes 1272 montées sous le wagon 1250, à l'arrière de celui-ci. Une brosse 1273 placée sous le wagon 1250 et tournant sur son axe, repousse le ballast en direction du sol.
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ont été donnés à titre indicatif et non limitatif et que des modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1 - Procédé de compactage en surface caractérisé par le fait que l'on entraîne en rotation, selon un axe parallèle à une surface à compacter, un outil de compactage (1) comprenant une partie d'attaque (3) ayant une face inférieure et une face supérieure (5) formant un coin et se rencontrant au niveau d'une arête d'attaque (6), la face inférieure de la partie d'attaque (3) se prolongeant vers l'arrière de l'outil de compactage (1) par une semelle (4, 4') convexe développée à l'extérieur du cylindre de révolution décrit par l'arête d'attaque (6) lors de la rotation, et que l'on déplace en outre l'outil de compactage (1) en translation, dans une direction parallèle à la surface à compacter, de manière à faire avancer l'outil de compactage (1) par rapport à la surface à compacter, l'outil de compactage (1) étant orienté et réglé pour que, durant le mouvement de rotation, la partie d'attaque (3) vienne glisser sur la surface à compacter ou pénètre superficiellement dans celle-ci, la semelle (4, 4') venant ensuite glisser sur la surface en prenant appui sur celle-ci de manière à compacter la surface.
  2. 2 - Procédé de compactage en surface selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on ajuste la vitesse de rotation en périphérie de l'outil de compactage (1) et/ou sa vitesse de translation pour qu'elles restent proportionnelles l'une à l'autre au cours du temps.
  3. 3 - Procédé de compactage en surface selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que l'on rend rugueuse la surface à compacter au cours du compactage à l'aide de moyens de texturage (18, 20) intégrés à l'outil de compactage (1).
  4. 4 - Procédé de compactage en surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on compacte une couche d'un ou de plusieurs matériaux de traitement et/ou de revêtement de surface, tel que des enrobés (471) ou des gravillons (771, 871), qui a été rapportée et facultativement régalée avant le compactage, sur un sol ou une autre couche d'un matériau rapporté.
  5. 5 - Procédé de compactage en surface selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on compacte le sol ou une couche d'un matériau rapporté et/ou travaillé situé sous une voie ferrée de laquelle on a retiré préalablement le ballast, le compactage étant facultativement suivi d'un nouvel apport de ballast sur le sol compacté.
  6. 6 - Outil de compactage (1) pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini aux revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend une partie d'attaque (3) ayant une face inférieure et une face supérieure (5) formant un coin et se rencontrant au niveau d'une arête d'attaque (6), la face inférieure de la partie d'attaque (3) se prolongeant par une semelle convexe(4, 4'), la partie d'attaque (3) étant apte à pénétrer superficiellement dans la surface à compacter, ou à venir glisser sur cette surface et la semelle (4, 4') étant apte à venir en appui sur la surface à compacter tout en glissant sur celle-ci, de manière à compacter la surface.
  7. 7 - Outil de compactage selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la semelle (4, 4') et/ou la partie d'attaque (3) de l'outil de compactage sont amovibles.
  8. 8 - Outil de compactage selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que la semelle (4, 4') comprend des moyens de texturage (18,20) dela surface à compacter aptes à rendre rugueuse ladite surface.
  9. 9 - Module de compactage, caractérisé par le fait qu'il comprend un rotor (31) portant à sa périphérie au moins un outil de compactage (1) tel que défini à l'une des revendications 6 à 8, le rotor (31) et le ou les outils de compactage (1) étant solidaires en rotation. - Module de compactage selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le rotor (31) est un tambour 10 cylindrique portant à sa périphérie une pluralité d'outils de compactage (1) tels que définis à l'une des revendications 6 à 8, au moins une partie des outils de compactage (1) étant montés sur le tambour cylindrique en décalage latéral les uns par rapport aux autres selon l'axe du tambour, de manière à couvrir sans discontinuité une surface de compactage. 11 - Module de compactage selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs outils de compactage (1) montés dans une même section transversale du rotor (31). 12 - Module de compactage selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de mise en vibration du rotor (31). 13 - Engin de compactage, caractérisé par le fait qu'il consiste en un véhicule (150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150, 1250) portant un ou plusieurs modules de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030, 1130, 1230) tels que définis à l'une des revendications 9 à 12. 14 - Engin de compactage selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen de support ajustable (160, 260, 360, 360', 460, 560, 563, 760, 860, 960, 1070, 1152) tel qu'un bras articulé ouun système à glissière, monté sur le véhicule (150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050, 1150) et portant le module de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030, 1130) ou au moins un des modules de compactage, et des moyens de commande (161, 261, 361, 461, 561, 564, 661, 761, 861, 961, 1071, 1154, 1155, 1156) pour ajuster la position du ou des modules de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030, 1130) portés par le moyen de support ajustable (160, 260, 360, 360', 460, 560, 563, 760, 860, 960, 1070, 1152). - Engin de compactage selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen d'amortissement (161, 261, 361, 15 461, 561, 564, 661, 761, 861, 961, 1071) de la force de tassement exercée par le module de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030) ou au moins un des modules de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030), notamment un système d'amortissement hydraulique, lequel moyen d'amortissement (161, 261, 361, 461, 561, 564, 661, 761, 861, 961, 1071) est monté entre le véhicule (150, 250, 350, 450, 550, 650, 750, 850, 950, 1050) et le module de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030)ou au moins un des modules de compactage (130, 230, 330, 370, 430, 530, 540, 630, 730, 830, 930, 1030). 16 - Engin de compactage selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen de distribution (473, 573, 673, 753, 853) , sur la surface à compacter, d'un ou de plusieurs matériaux (471, 770, 771, 871) de traitement et/ou de revêtement de la surface à compacter, ledit moyende distribution (473, 573, 673, 753, 853) étant monté sur le véhicule (450, 750, 850) et placé devant le module de compactage (430, 530, 540, 730, 830) ou au moins un des modules de compactage (430, 530, 540, 730, 830) dans le sens de déplacement du véhicule. 17 - Engin de compactage selon l'une des revendications 13 à 16, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un moyen de réglage (474, 574, 674) de l'épaisseur du ou des matériaux distribués sur la surface à compacter à l'aide du moyen de distribution, ledit moyen de réglage (474, 574) étant monté sur le véhicule et disposé derrière le moyen de distribution (473, 573) et devant le module de compactage (430, 540) ou au moins un module de compactage dans le sens de déplacement du véhicule, ou ledit moyen de réglage (674) étant placé derrière le moyen de distribution (673) et derrière au moins un module de compactage (630) dans le sens de déplacement du véhicule. 18 - Engin de compactage selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il consiste en une pelle mécanique (1150) constituée d'un châssis auquel est relié une extrémité d'un bras (1151, 1152) portant, à son autre extrémité, un moyen d'entraînement en rotation, au moins un module de compactage (1130) solidaire en rotation du moyen d'entraînement en rotation, et au moins un moyen de distribution (1162) d'un matériau (1161) de traitement et/ou de revêtement de surface. 19 - Engin de compactage selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un wagon-atelier (1250) comprenant des moyens d'extraction (1300) et/ou de dégagement (1253) du ballast situé sous une voie-ferrée constituée de rails (1322) fixés sur des traverses (1320), lesdits moyens d'extraction (1300) et/ou de dégagement (1253) du ballast étant suivis, en allant versl'arrière du wagon-atelier (1250) d'au moins un module de compactage (1230) monté sous le wagon-atelier (1250), suivi, en allant vers l'arrière du wagon-atelier (1250), de moyens de distribution (1271) du ballast sur la voie ferrée, suivis éventuellement, en allant vers l'arrière du wagon-atelier (1250), de moyens de tassement (1272) du ballast. 20 - Engin de compactage selon la revendication 19, caractérisé par le fait que les moyens d'extraction (1300) et/ou de dégagement (1253) du ballast comprennent un bras (1300) monté horizontalement sous le wagon-atelier (1250) de façon à être disposé, en fonctionnement, sous les traverses (1320) de la voie ferrée, à la hauteur du ballast, ledit bras étant monté pivotant autour d'un axe vertical (1301) pour pivoter en repoussant le ballast latéralement vers l'extérieur de la voie ferrée.
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