FR2998589A1 - Degarnisseuse double flux et double sens et procedes de renouvellement de ballast et de traverses. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une dégarnisseuse de ballast (302) apte à excaver du ballast usagé d'une voie ferrée et à recharger ladite voie en ballast neuf, ladite dégarnisseuse comportant une première et une seconde extrémité, comportant des moyens pour évacuer tout ou partie du ballast usagé et recevoir du ballast neuf par la même extrémité. L'invention porte également sur un train de renouvellement de ballast comportant au moins une dégarnisseuse (302), pouvant être attelée par une seule de ses extrémités, notamment l'extrémité arrière, à une rame (301) de wagons de transport de granulats. L'invention porte également sur un procédé de renouvellement du ballast d'une portion de voie ferrée, mettant en œuvre la même machine pour excaver le ballast et décharger du ballast sur ladite portion de voie ferrée

Description

10 L'invention se situe dans le domaine des machines et procédés ferroviaires pour l'entretien des voies ferrées, notamment le renouvellement total ou partiel du ballast. Dans toute la suite du texte on utilisera les abréviations suivantes : 15 RB : Renouvellement de Ballast, RT : Renouvellement de Traverses, RVB : Renouvellement de Voie (rails et traverses) et de Ballast, LTV : Limitation Temporaire de Vitesse; la vitesse des trains doit être réduite sur un tronçon de voie en travaux, 20 Taux de LTV : vitesse limite sur un tronçon de voie soumis à LTV. WAC : Wagon Auto Chargeur, VAD : Véhicule Auto déchargeur. Le lit de ballast d'une voie ferrée est soumis à un vieillissement au fur à mesure du tonnage ayant circulé sur la voie et perd progressivement ses 25 propriétés granulométriques, mécaniques et géométriques. Il doit être entretenu et renouvelé périodiquement, dans le cadre d'un Renouvellement de Ballast seul, associé ou non à un Renouvellement de Traverses et/ou de rails (RVB). Pour réaliser cette opération on utilise classiquement un wagon 30 ferroviaire spécialisé appelé dégarnisseuse, comportant deux extrémités, une extrémité avant et une extrémité arrière, ces deux extrémités étant définies par le sens d'avancement du train de travaux. Une dégarnisseuse classique est capable d'excaver le ballast usagé, de le cribler, de redécharger le ballast réutilisable de façon à relever la voie et d'évacuer le ballast non réutilisable, appelé « terres », vers des wagons tombereaux munis de convoyeurs supérieurs et attelés à l'avant de la dégarnisseuse dans le sens de la progression du chantier. Les dégarnisseuses les plus récentes permettent en outre de décharger du ballast neuf fourni par des wagons à ballast eux aussi attelés à la dégarnisseuse mais à l'arrière. Une telle dégarnisseuse est donc capable de gérer quatre flux de 10 matériaux : - Le ballast usagé excavé (flux interne à la machine), - Le ballast criblé et remis en voie (flux interne à la machine), - Le ballast non réutilisable et évacué (flux externe), - Le ballast neuf (flux externe). 15 On appelle « flux interne à la machine » un flux de matériau qui reste confiné à l'intérieur de la dégarnisseuse, « flux externe » un flux de matériau provenant de ou évacué vers des wagons de stockage. Un flux de matériau est en pratique convoyé par bande transporteuse d'un emplacement à un autre de la dégarnisseuse ou vers ou en provenance 20 d'une rame de servitude composée essentiellement de wagons de stockage. Dans une configuration particulière, la dégarnisseuse reçoit le flux de ballast neuf par son extrémité arrière, en provenance de wagons à ballast munis de convoyeurs de déchargement (VAC), et évacue le ballast non réutilisable par son extrémité avant vers des tombereaux munis de convoyeurs 25 supérieurs (WAC). On rappelle que les ballastières traditionnelles peuvent décharger du ballast par des trémies en partie basse mais doivent être chargées à la pelle mécanique, et que les WAC peuvent être chargés par le dessus par convoyeur à bande amovible mais doivent être déchargés à la pelle mécanique. La dégarnisseuse est donc attelée à deux raines de wagons de stockage, une à 30 l'avant pour recevoir les « terres », l'autre à l'arrière stockant le ballast neuf Ce procédé et le matériel utilisé présentent de nombreux inconvénients : - Des wagons qui sont longs à charger et décharger en base, ce qui conduit à multiplier le nombre de wagons mobilisés pour les travaux, - un train de travaux de RB qui utilise un grand nombre de wagons et est donc très long, avec comme conséquences : o une grande longueur de triage pour la composition/recomposition du train de travaux en base (temps perdu en nombreuses manoeuvres) et pour le vidage des WAC et le remplissage des ballastières, o l'impossibilité, dans cette configuration, d'associer un train de RB et un train de RT car la longueur d'un train est réglementairement limitée, - des wagons qui sont convoyés à vide (les wagons destinés à stocker les « terres » à l'aller, les wagons à ballast au retour), donc une déperdition d'énergie.

Le problème est le même si on utilise des wagons auto-déchargeurs (VAD) au lieu de WAC, la seule différence étant que les VAD sont plus faciles à charger et décharger que les WAC. Une solution peut consister à répartir dans deux trains différents les opérations d'excavation de ballast usagé et de rechargement en ballast neuf, ce 20 qui crée d'autres inconvénients : - des masses de trains très différentes à l'aller et au retour (le train d'excavation est vide à l'aller et plein au retour, l'inverse pour le train de ballast neuf), donc une mauvaise utilisation des moyens de traction, 25 - une voie très basse entre les deux opérations et de nombreuses passes de relevage avant d'atteindre la géométrie définitive, ce qui a pour conséquence un taux de LTV bas et une grande longueur de LTV. Quels que soient les moyens disponibles, la longueur d'un chantier de RB mettant en oeuvre une dégarnisseuse classique est donc limitée par la 30 capacité d'emport des wagons, elle-même limitée par la longueur maximale réglementaire d'un train.

La longueur du train de RB est également pénalisante lorsque l'on veut réaliser dans un même chantier simultanément (c'est-à-dire dans la même journée de travail) le renouvellement du ballast et des traverses, la technologie actuelle des trains de renouvellement de ballast ou de traverses ne permettant pas de réaliser de hauts rendements en raison de la distance séparant les opérations de RB et RT. En effet, dans les trains de RT, la machine de pose est alimentée en traverses par l'avant du train et dans les trains de RB, les wagons de transport de ballast non réutilisable sont situés également à l'avant de la dégarnisseuse. En conséquence, quel que soit l'ordre dans lequel on effectue les travaux, une rame de wagons sera toujours intercalée entre la machine de pose de traverses et la dégarnisseuse. Les chantiers de RB et de RT sont donc séparés d'une distance D, au moins égale à la longueur d'une rame d'approvisionnement en traverses ou de wagons de ballast non réutilisable, qui peut être importante, typiquement plusieurs centaines de mètres. A cette distance D correspond, à un point donné de la voie, un décalage temporel T = D / Vitesse d'avancement des trains de travaux (en supposant cette vitesse constante) entre le passage du chantier de RB et le passage du chantier de RT. En conséquence, la durée de la journée de travail est amputée de cette durée T. Or plus on cherche à augmenter le rendement quotidien de renouvellement, plus la longueur de la rame intercalée augmente et donc plus la distance D augmente, plus la durée T de décalage augmente, et plus les temps de travail de RT et de RB diminuent, c'est-à-dire que le rendement journalier du chantier RB+RT diminue. En pratique, avec les trains existants, les opérations de RB et RT ne sont donc jamais réalisées simultanément (c'est-à-dire le même jour) sur une zone donnée, mais programmées sur deux journées de travail consécutives. Il existe des machines spécialement conçues pour réaliser simultanément les opérations de RB et RT. Cependant, d'une part leur rendement est très inférieur aux machines de RT et RB prises individuellement, d'autre part elles ne permettent pas d'approvisionner du ballast neuf à la repose de la voie, seul le ballast criblé réutilisable étant remis en voie. Cela impose donc, selon le taux de criblage, de reposer la voie à une altitude bien plus basse qu'avant travaux. La voie est donc rendue avec un taux de LTV faible. Cette LTV n'est progressivement levée qu'après passages ultérieurs de moyens de ballastage et de bourrage qui remettent la voie à son niveau normal.

Or les donneurs d'ordre exigent des entrepreneurs de travaux des rendements élevés et des longueurs de LTV les plus courtes possible et des taux de LTV élevés. Il y a donc un intérêt tout particulier à rechercher des moyens pour réaliser dans la même opération l'excavation du ballast usagé et la mise en 10 voie de ballast neuf. Par la suite on appellera : - Ballast usagé, celui qui est en voie et qui est excavé ; après excavation, ce ballast usagé est criblé et séparé en : - Ballast traité : il peut être remis en voie, éventuellement mélangé avec 15 du ballast neuf, - Ballast non réutilisable (ou « terres ») qui doit être remporté en base. Un autre inconvénient des dégarnisseuses actuelles est que le ballast traité et le ballast neuf sont mélangés au moment de leur déchargement sur la 20 voie. C'est ce mélange qui est déchargé en premier, et se trouve donc placé sous les traverses, à l'endroit des efforts maximaux, le ballast neuf étant déchargé ensuite « en banquette », c'est-à-dire sur les flancs du lit de ballast, ou dans les cases entre les traverses, ce qui n'est pas optimum. Enfin, les dégarnisseuses modernes actuelles gèrent leurs flux à l'aveugle 25 sans indication précise de débit pour chacun des flux. Il n'est pas possible aujourd'hui de quantifier précisément les débits des quatre principaux flux, ce qui représente un problème lors de la remise en voie du ballast. L'invention vise à supprimer ces inconvénients. A cet effet, elle propose 30 une dégarnisseuse de ballast apte à excaver du ballast usagé d'une voie ferrée et à recharger ladite voie en ballast neuf, ladite dégarnisseuse comportant une première et une seconde extrémité, et pouvant comporter des moyens pour évacuer tout ou partie du ballast usagé et recevoir du ballast neuf par la même extrémité. La caractéristique essentielle de la dégarnisseuse selon l'invention consiste dans le fait qu'elle est capable d'évacuer du ballast usagé et de recevoir du ballast neuf par la même extrémité, qu'il s'agisse de l'extrémité avant ou de l'extrémité arrière. Le plus souvent il s'agira de l'extrémité arrière. Avantageusement, la dégarnisseuse peut comporter en outre des moyens 10 pour évacuer tout ou partie du ballast usagé par une extrémité et recevoir du ballast neuf par des extrémités différentes. La dégarnisseuse selon l'invention conserve la capacité d'évacuer du ballast usagé et de recevoir du ballast neuf par des extrémités différentes, par exemple recevoir du ballast neuf par l'arrière et d'évacuer les « terres » par 15 l'avant. Avantageusement, la dégarnisseuse peut comporter un wagon excavateur et un wagon de traitement du ballast, ces wagons pouvant être attelés l'un à l'autre. Ceci permet de répartir les moyens d'excavation et de traitement du ballast et donc la charge sur deux châssis différents. 20 Avantageusement, la dégarnisseuse peut comporter en outre : - des moyens pour traiter le ballast usagé et le séparer en ballast retraité réutilisable et ballast non réutilisable, seul le ballast non réutilisable étant évacué, - et des moyens pour décharger le ballast retraité en voie simultanément 25 avec le ballast neuf La dégarnisseuse selon l'invention a également la capacité de traiter le ballast usagé et notamment de le cribler en vue de le séparer en ballast non réutilisable, devant être évacué, et en ballast traité réutilisable, pouvant être déchargé à nouveau en voie.

Avantageusement, la dégarnisseuse selon l'invention peut comporter des moyens pour décharger en voie le ballast neuf en premier et le ballast retraité au-dessus de la couche de ballast neuf. La dégarnisseuse selon l'invention comporte par exemple au moins deux 5 trémies de décharge de ballast, l'une, intervenant en premier, pour la décharge de ballast neuf en fond de tranchée, c'est-à-dire au niveau des zones de la voie les plus sollicitées (sous les traverses), l'autre, intervenant en second, pour la décharge de ballast traité au niveau des zones où le ballast subit le moins de contraintes, comme les banquettes latérales ou les cases entre traverses. On 10 optimise ainsi la répartition du ballast neuf. La seconde trémie peut aussi décharger un mélange de ballast traité et de ballast neuf. L'invention porte également sur un train de renouvellement de ballast comportant une dégarnisseuse selon l'invention. Ce train de travaux peut bien évidemment comporter d'autres éléments 15 tels qu'une ou plusieurs motrices, des wagons de transport et de stockage et d'autres types de wagons, tels que wagon de fourniture d'énergie. Avantageusement, dans ce train de renouvellement de ballast, la dégarnisseuse peut être attelée par une seule de ses extrémités, notamment l'extrémité arrière, à une rame de wagons de transport de granulats. 20 Lorsque la dégarnisseuse comporte deux wagons, notamment un wagon excavateur et un wagon de traitement du ballast, par extrémité de la dégarnisseuse il faut entendre l'extrémité de l'un de ces wagons située à l'opposé de l'autre wagon. De cette façon, la dégarnisseuse n'est attelée à aucun autre wagon de 25 transport de granulats à son autre extrémité, ce qui permet par exemple de rapprocher un autre chantier, par exemple de remplacement de traverses, du chantier de renouvellement de ballast. La rame de wagons de transport de granulats peut comporter des premiers moyens pour recevoir des granulats en provenance de la 30 dégarnisseuse et les convoyer en vue de remplir lesdits wagons.

Elle peut également comporter des seconds moyens pour recevoir des granulats en provenance desdits wagons et les convoyer vers ladite dégarnisseuse. Comme il sera vu plus loin, l'un et/ou l'autre de ces moyens 5 peut/peuvent être commun(s) à l'ensemble de la rame, ou d'une partie de la rame, ou bien être individuels wagon par wagon. La combinaison d'une dégarnisseuse selon l'invention et d'une telle rame de wagons, attelée à une seule extrémité de la dégarnisseuse, est particulièrement avantageuse : 10 - la dégarnisseuse peut recevoir du ballast neuf à partir de la rame de wagons à l'aide du premier moyen de convoyage, - elle peut évacuer du ballast usagé non réutilisable vers cette même rame de wagons à l'aide du second moyen de convoyage, de préférence simultanément. 15 Bien évidemment, le ballast non réutilisable sera évacué et déversé dans des wagons vides pour éviter le mélange de ballast usagé et de ballast neuf, ces wagons vides pouvant avoir préalablement contenu du ballast neuf déjà déchargé sur la voie. Ces wagons sont donc communs au transport de ballast neuf et de ballast non réutilisable. 20 Les premier et second moyens de convoyage sont également utilisés en base : le second moyen de convoyage permet de charger les wagons de la rame en ballast neuf à partir d'un seul point de chargement, et le premier moyen de convoyage permet de décharger le ballast non réutilisable. Les deux opérations peuvent même être menées simultanément, à l'image du procédé de RB, ce qui 25 procure un gain de temps en base. L'avantage est qu'un tel train ne comporte jamais de wagon de transport de granulats vide : les wagons de transport arrivent sur le chantier pleins de ballast neuf, ils se remplissent de ballast usagé non réutilisable au fur et à mesure qu'ils se vident, et repartent pleins de ballast non réutilisable. Il suffit 30 qu'il se trouve dans la rame, au départ du procédé, un ou deux wagons de transport vides. C'est le principe du « train à masse constante ».

Ceci est possible car le renouvellement du ballast s'effectue à masse sensiblement constante : la quantité de ballast neuf ajouté en voie est sensiblement égale à la quantité de ballast usagé enlevé (« les terres »). En conséquence, pour une même longueur de voie traitée, la longueur d'un tel train de RB est sensiblement divisée par deux par rapport à un train de RB comportant une dégarnisseuse simple flux, ce qui représente un avantage considérable ; on peut dire également que la longueur de voie qu'il est possible de traiter, à longueur de train égale, est sensiblement doublée. Le système est très souple : les wagons peuvent être attelés à l'avant ou à 10 l'arrière de la dégarnisseuse. Ils peuvent même être attelés de part et d'autre de la dégarnisseuse. Il n'impose pas l'ordre de vidage des wagons de la rame ni l'ordre de remplissage, la seule contrainte étant celle de ne pas mélanger le ballast neuf et le ballast usagé évacué dans le même wagon. 15 L'invention porte également sur un train de travaux ferroviaires comportant un train de renouvellement de ballast selon l'invention et un train de renouvellement de traverses associés au sein du même chantier de renouvellement. 20 Ce train de travaux combine l'utilisation : - d'un train de renouvellement de traverses moderne, utilisant déjà le principe de « Train à masse constante », - d'une dégarnisseuse « double flux - double sens » selon l'invention, - d'une rame de transport de granulats « double flux » à l'arrière de la 25 dégarnisseuse, celle-ci servant à la fois de moyen de transport pour le ballast neuf et de moyen de chargement des « terres » pour le retour en base, instaurant ainsi le principe de « Train à masse constante » pour la partie ballast du train. Les avantages obtenus sont les suivants : -10- - l'utilisation de deux machines spécifiques de RB et de RT, au lieu d'une machine combinée, permet de bénéficier des rendements élevés de chacune des machines, - on diminue considérablement la distance D (typiquement D < 100 m) et elle devient constante quel que soit le rendement journalier exigé car elle n'est fonction que de la distance entre la dégarnisseuse et la machine de pose de traverses, il n'y a plus de wagons intercalés entre ces machines ; une augmentation du rendement journalier ne se traduit pas par une augmentation de la distance D entre chantiers ; par voie de conséquence, on rend la perte de temps T faible et invariable, et le traitement d'une même zone en RT et RB devient possible avec un rendement élevé, - on peut ajouter du ballast neuf au ballast ancien criblé par la dégarnisseuse lors de la repose de voie derrière la chaine de dégarnissage ; la voie traitée en RB+RT est donc restituée à une altitude proche de l'altitude finale, et avec un profil de ballast quasi achevé ; en conséquence le taux de LTV après travail est plus élevé, - on peut réaliser le chantier de RT avant celui de RB, ce qui permet de traiter le cas des traverses abimées indépendamment du RB.

Avantageusement, le train de renouvellement de ballast et le train de renouvellement de traverses peuvent être attelés l'un à l'autre. Les trains de RT et de RB sont acheminés ensemble ou séparément sur le chantier, mais ils se suivent de la façon la plus proche possible en phase de 25 travail, l'idéal étant que les deux machines (la dégarnisseuse et la machine de pose des traverses) soient attelées l'un à l'autre. L'invention porte également sur un procédé de renouvellement du ballast d'une portion de voie ferrée, mettant en oeuvre la même machine pour excaver 30 le ballast et décharger du ballast sur la portion de voie ferrée.

La machine commune aux deux opérations d'excavation du ballast usagé et à la remise en voie de ballast neuf, éventuellement mélangé à du ballast traité, est une dégarnisseuse adaptée. Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape suivante : recevoir du ballast neuf dans une dégarnisseuse et simultanément évacuer du ballast usagé de la dégarnisseuse par la même extrémité de la dégarnisseuse de ballast et dans des sens opposés. Comme il a été vu plus haut, ce procédé permet de ne disposer que d'une seule rame de wagons de stockage dans un train de RB, et donc de 10 sensiblement diviser par deux la longueur de train de RB, pour une même longueur de voie traitée. Avantageusement, le ballast neuf peut être reçu d'une rame de wagons et le ballast usagé peut être simultanément évacué vers la même raine de wagons, 15 attelée à une extrémité de ladite dégarnisseuse. Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape consistant à : traiter le ballast usagé en vue de le séparer en ballast non réutilisable et en ballast traité, seul le ballast non réutilisable étant évacué. 20 Le ballast usagé n'est pas généralement pas entièrement remporté ; il subit des étapes de retraitement (lavage, criblage, concassage des plus gros blocs...) en vue de recomposer sa granulométrie et d'en réutiliser une partie. Avantageusement, le ballast neuf peut être déchargé en voie avant le 25 ballast traité. Grâce à cette étape du procédé, le ballast neuf est déchargé en « fond de tranchée », c'est-à-dire sous les traverses, dans la zone qui subit les plus fortes contraintes. Le ballast traité est ensuite déchargé en surface, dans une zone qui subit moins de contraintes, comme les banquettes latérales. Il est aussi 30 possible de décharger un mélange de ballast neuf et de ballast traité en surface. On optimise ainsi l'utilisation du ballast neuf. -12- Avantageusement, le procédé de RB est combiné avec un chantier de RT, c'est-à-dire qu'il comporte en outre l'étape ou la succession d'étapes consistant à : renouveler les traverses au cours du même chantier de renouvellement. Avantageusement, l'étape consistant à renouveler les traverses est réalisée avant les étapes consistant à renouveler le ballast. En effet, comme il a été vu plus haut, le procédé permet d'optimiser la disposition du ballast neuf et du ballast traité et réutilisé lors de la remise en 10 voie ; un chantier de RT qui suivrait le chantier de RB déstructurerait cette disposition. De plus, dans le cas de voies classiques, les traverses anciennes peuvent être fragiles et se casser sous l'effet des sollicitations mécaniques d'un chantier de RB, ce qui ralentirait considérablement les travaux. 15 Avantageusement, le procédé de RB comporte l'étape suivante : en base, recevoir du ballast neuf dans une rame de wagons et évacuer le ballast usagé de la même rame de wagons. Le procédé utilise une rame de wagons de stockage et de transport unique pour la livraison du ballast neuf et le remport du ballast non 20 réutilisable. Inversement, cette rame unique, au retour d'une période de travail, peut être vidée du ballast non réutilisable grâce au premier moyen de transfert et remplie à nouveau de ballast neuf grâce au second moyen de transfert, ces opérations pouvant être menées simultanément, procurant ainsi un gain de temps appréciable. 25 Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement une portion de train de RB 30 sans ajout de ballast neuf (état de l'art), - 13 - La figure 2 représente un train de RT et un train de RB sur le même chantier (état de l'art), Les figures 3A et 3B représentent respectivement un exemple de train de RB utilisant une dégarnisseuse double flux double sens selon l'invention et schématiquement la circulation du ballast, Les figures 4A et 4B représentent respectivement un autre exemple de train de RB utilisant une dégarnisseuse double flux double sens selon l'invention et schématiquement la circulation du ballast, Les figures 5A et 5B sont respectivement des vues agrandies des figures 3A et 3B, La figure 6 représente un train de RT et un train de RB selon l'invention sur le même chantier, Les figures 7A et 7B illustrent un wagon à granulats double flux, respectivement en élévation et en coupe transversale, La figure 8 représente la coupe transversale d'une infrastructure de voie obtenue après mise en oeuvre d'un procédé de RB de l'état de 1' art, La figure 9 représente la coupe transversale d'une infrastructure de voie obtenue après mise en oeuvre du procédé de RB selon l'invention. La figure 1 illustre une portion de train de RB de l'état de l'art, le sens de 30 la marche étant de la droite à la gauche de la figure. Il comporte, de droite à gauche : -14- - un wagon énergie 2, - une zone de dégarnissage 103, dans laquelle du ballast ancien 51 est excavé de la voie, - une zone de criblage 104, dans laquelle on sépare le ballast réutilisable 52 du ballast non réutilisable 53. Le ballast traité et réutilisable 52 est remis en voie, le ballast non réutilisable 53 est renvoyé vers des tombereaux (non représentés) situés à l'avant du train, - une motrice 1. Un tel train ne comporte donc pas de wagon de ballast neuf, la voie est 10 rendue à un niveau avec un niveau très bas et donc avec un taux de LTV bas. Du ballast neuf doit être ajouté en une ou plusieurs passes par un train de ballastage, ce qui allonge la période pendant laquelle s'applique cette LTV. Les procédés de RB de l'état de l'art aboutissent à un profil transversal de voie illustré en figure 8 : on voit qu'il subsiste une « semelle » de ballast 15 ancien 51, au-dessus de laquelle a été déchargée une couche de ballast usagé et traité 52, qui se trouve sous les traverses 55, donc dans la zone de plus forte contraintes. Une couche de ballast neuf 54 a été déchargée au-dessus de cette couche de ballast usagé 52, de sorte que ce ballast neuf se trouve surtout placé entre les traverses 55 et en banquette, ce qui n'est pas une utilisation optimale 20 de ce ballast neuf. La figure 2 illustre un chantier combiné de renouvellement de traverses et de ballast sur lequel travaillent simultanément un train de RT 200 et un train de RB 100 de l'état de l'art. La flèche F représente le sens de déplacement de ces trains (de droite à gauche sur la figure). 25 Le train de RT comporte une rame 201 de wagons de transport et de stockage de traverses attelée à l'avant d'une machine 202 de renouvellement de traverses. Ce train fonctionne selon le principe de la « masse constante », c'est-à-dire que la rame de wagons 201 stocke à la fois les traverses neuves et les traverses usagées ; ce train ne circule pas avec des wagons vides. 30 Le train de RB 100 comporte une rame 101 de wagons de stockage de ballast non réutilisable attelée à l'avant d'une dégarnisseuse 102. Une rame de - 15 - wagons de ballast neuf (non représentée) peut être attelée à l'arrière de la dégarnisseuse 102. On voit que la zone de dégarnissage 103 et la zone de remplacement de traverses 203 sont séparées d'une distance D correspondant sensiblement à la 5 longueur de la rame 101 de wagons de stockage qui s'intercale entre les deux chantiers. Si V est la vitesse de progression des trains (en la supposant commune constante), pour un point donné de la voie, les chantiers de RT et de RB sont donc séparés temporellement d'un temps T = D/V. La voie devant être rendue à la circulation à l'issue d'une période de travail, ce temps T 10 ampute le temps de travail. La situation serait la même si le train de RB était mis devant le train de RT : dans ce cas, c'est la raine 201 de traverses qui s'intercalerait entre les deux zones de travail. On voit que cette organisation aboutit à une contradiction en terme de 15 rendement : chercher à réaliser un chantier plus long dans la même période de travail conduit obligatoirement à allonger la raine intercalée, donc à augmenter le temps T, donc à baisser le rendement La figure 3A représente une partie d'un train de RB comportant une 20 dégarnisseuse 302 selon l'invention. Un wagon énergie 2 est attelé à l'avant de la dégarnisseuse 302, dans le sens de progression du chantier représenté par la flèche F, et une raine 301 de wagons double flux 400, décrits plus loin, est attelée à l'arrière de la dégarnisseuse. La dégarnisseuse 302 comporte deux wagons, un wagon d'excavation 310 et un wagon de traitement du ballast 330. 25 Aucun autre wagon n'est attelé à l'avant du wagon énergie 2 pour les besoins du chantier. Pour être complet, le train comporte au moins une motrice attelée à l'arrière de la raine 301 de wagons à ballast 400. La figure 3B représente schématiquement les convoyeurs disponibles et le cheminement des différents flux de ballast dans cette constitution du train de RB ; les flux de ballast neuf 30 sont représentés en traits continus et les flux de ballast ancien sont représentés en traits interrompus. -16- La figure 4A représente un train de RB utilisant les mêmes éléments mais constitué différemment : cette fois-ci la rame de wagons double flux 301 est attelée à l'avant du wagon énergie 2, aucun wagon n'étant attelé à l'arrière de la dégarnisseuse 302. Comme précédemment, la figure 4B représente schématiquement les convoyeurs disponibles et le cheminement des différents flux de ballast dans cette constitution du train de RB. La/les motrice(s) est/sont attelée(s) à la rame 301, mais cette fois à l'avant du train. Les figures 3A, 3B, 4A et 4B illustrent la polyvalence de la dégarnisseuse 302 qui va maintenant être décrite plus en détail en référence 10 aux figures 3A à 5B. Dans l'exemple illustré, le wagon excavateur 310 comporte une excavatrice qui extrait le ballast ancien, ce qui génère un flux de ballast ancien excavé 321 vers l'arrière. Ce ballast est repris par un convoyeur de ballast excavé 311 appartenant au wagon excavateur 310, puis par un convoyeur 331 15 appartenant au wagon de traitement 330, en partie haute. Ce ballast ancien peut soit être entièrement conduit vers la rame de wagons 301 par un convoyeur 333a, en l'absence tout de retraitement, soit, dans l'exemple illustré, vers un double crible 339 de retraitement du ballast (criblage) située dans le wagon de traitement du ballast 330 et dans laquelle il tombe par 20 gravité. Ce crible a notamment pour fonction de séparer de flux de ballast excavé 321 en : - un flux de ballast réutilisable 322, repris par un convoyeur 332 appartenant au wagon de traitement 330, et un convoyeur 312 appartenant au wagon d'excavation 310 pour être dirigé vers l'avant 25 vers un point de déchargement 325 de ballast en voie, situé derrière l' excavatrice 311, - et en flux de ballast non réutilisable 323 (les « terres »), repris par un convoyeur 333b pour être conduit vers l'arrière vers la rame de wagons 301 et être repris par le premier convoyeur 420 de ces 30 wagons 400. -17- De son côté, le flux de ballast neuf 324 provient de la rame de wagons 400 par le second convoyeur 440 de ces wagons, en partie basse des wagons à ballast 400, de l'arrière vers l'avant. Ce flux est repris par un convoyeur 334 appartenant au wagon de traitement 330, également en partie basse et par un convoyeur 314 appartenant à l'excavatrice 310. Sur la figure 5A les convoyeurs 332 et 334 ainsi que 312 et 314 ne se distinguent pas car ils sont disposés l'un à côté de l'autre dans un plan horizontal. Les flux de ballast neuf 324 et de ballast traité réutilisable 322, provenant tous les deux de l'arrière du wagon d'excavation 310, sont déchargés au point 10 325 de déchargement du ballast. On obtient deux couches distinctes de ballast comme illustré en figure 9 grâce à des convoyeurs gérant chacun ces deux flux séparément. Le convoyeur de ballast neuf 314 est placé devant le convoyeur de ballast réutilisable 312 dans le sens de travail de la machine de manière à obtenir ces deux couches 15 bien distinctes. De la même manière, les convoyeurs peuvent s'orienter latéralement afin de décharger leur contenu sur les têtes de traverses extérieures ou même directement en banquette pour le ballast ancien. Dans cette disposition du train de RB, les convoyeurs non référencés sur la figure 5B ne sont pas utilisés. 20 Le double crible 339 n'est qu'un exemple des traitements qui peuvent être appliqués au ballast ancien dans un wagon de traitement. L'invention s'applique à des traitements tels que le lavage, le concassage... l'important étant que le ou les wagon(s) de traitement soit/soient situés derrière le wagon d'excavation dans le sens de la marche du train pendant les travaux, c'est à 25 dire entre le wagon d'excavation 310 et la rame de wagons 301. Les figures 4A et 4B illustrent le fonctionnement du train de RB dans une autre configuration, dans laquelle la rame 301 de wagons à ballast est cette fois attelée au wagon énergie 2, à l'avant de celui-ci. Il est à noter que pour permettre la circulation du ballast entre la rame 301 et la dégarnisseuse 302, le 30 wagon énergie est doté de deux convoyeurs, un convoyeur haut 21 au sommet de celui-ci, et un convoyeur bas 22 en partie basse. -18- Comme dans la configuration précédemment décrite, le flux de ballast excavé 321 est repris par les convoyeurs de ballast excavé 311a appartenant au wagon d'excavation et 331 appartenant au wagon de traitement et dirigé vers l'arrière. Il tombe par gravité dans le double crible 339.

Comme dans la configuration précédente, le flux de ballast excavé est séparé en : - un flux de ballast réutilisable 322, repris par le convoyeur 332 appartenant au wagon de traitement 330, et le convoyeur 312 appartenant au wagon d'excavation 310 pour être dirigé vers l'avant vers le point de déchargement 325 de ballast en voie, situé derrière l'excavatrice 311, - et en flux de ballast non réutilisable 323 (les « terres »), repris par un convoyeur 313 appartenant au wagon d'excavation 310 pour être conduit vers l'avant vers la rame de wagons 301 et être repris tout d'abord par le convoyeur haut 21 du wagon énergie 2, puis par le premier convoyeur 420 des wagons 400. De son côté, le flux de ballast neuf 324 provient de la rame 301 de wagons 400 par le second convoyeur 440 de ces wagons, en partie basse des wagons à ballast 400, de l'avant vers l'arrière. Ce flux est repris par le convoyeur bas 22 du wagon énergie, puis par un convoyeur 314 appartenant au wagon d'excavation 310. Les flux de ballast neuf 324, provenant de l'avant du wagon d'excavation 310, et de ballast traité réutilisable 322, provenant de l'arrière du wagon d'excavation, se mélangent au point 325 de déchargement du ballast.

On comprendra aisément que la dégarnisseuse 302 peut également être utilisée dans une configuration classique, dans laquelle elle est attelée à une rame de wagons à chaque extrémité, par exemple une première rame de wagons portant du ballast neuf attelée à l'arrière, les « terres » étant évacuées dans une seconde rame de wagons attelée à l'avant, ou une disposition inverse, la rame de ballast neuf étant attelée à l'avant et les « terres » étant évacuées vers l'arrière. -19- La figure 6 illustre un chantier combiné de renouvellement de traverses et de ballast sur lequel travaillent simultanément un train de RT 200 de l'état de l'art et un train de RB 300 selon l'invention. Le train de RT est inchangé par rapport à la figure 2. En revanche, le train de RB comporte maintenant une dégarnisseuse 302 selon l'invention, c'est-à-dire double flux, capable d'évacuer le ballast non réutilisable 53 et simultanément de recevoir le ballast neuf 54 par la même extrémité (par l'extrémité arrière dans la figure 6). A cette dégarnisseuse 302 est attelée une rame 301 de wagons 400 à granulats à double flux. On constate que la distance D' qui sépare la zone de remplacement de traverses 203 de la zone de dégarnissage de ballast 103 peut être beaucoup plus faible que la distance D de l'état de l'art car aucun wagon ne vient s'interposer entre la machine 202 de remplacement de traverses et la dégarnisseuse 302. Les trains 200 et 300 peuvent être asservis pour que cette distance D' reste constante. Par exemple la machine 202 de remplacement de traverses et la dégarnisseuse 302 peuvent être attelées. La rame 301 comporte des wagons de transport de granulats (ballast ou « terres ») attelés les uns aux autres. Elle comporte un ou plusieurs convoyeur(s) situé(s) en partie basse des wagons, sous les orifices des caisses de ces wagons, destiné(s) au vidage des wagons, et un ou plusieurs convoyeur(s) situé(s) en partie haute des wagons, destiné(s) au chargement de ces wagons. La rame 301 dans son ensemble est donc à double flux, un flux sortant (vidage des caisses par le convoyeur bas) et un flux entrant (remplissage des caisses par le convoyeur haut). L'invention propose plusieurs modes de réalisation d'une telle rame double flux : - dans une première variante, chacun des wagons est double flux, c'est-à-dire que chaque wagon comporte un convoyeur haut et un convoyeur bas, prévus chacun pour coopérer avec le convoyeur correspondant du wagon mitoyen, -20- - dans une seconde variante, la rame 301 est composée d'une ou plusieurs grappe(s) de wagons qui partagent un convoyeur haut 420 et un convoyeur bas 440, ces convoyeurs s'étendant chacun de façon continue sur la totalité de la grappe ; une telle grappe de wagons n'est pas facilement dissociable est doit être utilisée telle quelle. Outre ces deux variantes préférées, l'invention porte également sur toute variante hybride, par exemple : - une grappe de wagons comportant des convoyeurs hauts unitaires pour chaque wagon et un convoyeur bas continu, - inversement, une grappe de wagons comportant des convoyeurs bas unitaires pour chaque wagon et un convoyeur haut continu. Seule la variante comportant une grappe de wagons ayant en commun deux convoyeurs fait ci-dessous l'objet d'une description détaillée, les autres 15 variantes s'en déduisant de façon évidente. Dans l'exemple illustré en figures 7A et 7B, le wagon 400 à double flux est prévu pour faire partie d'une grappe de wagons qui partagent un premier convoyeur haut 420 et un second convoyeur bas 440. Il comporte une caisse à ballast 410, une partie d'un premier convoyeur à bande 420 en partie haute du 20 wagon, une partie d'un second convoyeur à bande 440 en partie basse du wagon et une « traîne » 430, montée coulissante le long du premier convoyeur 420, qui sera décrite plus loin. Les premier et second convoyeurs à bande 420 et 440 sont communs à une grappe de wagons 400 identiques, aux différences près que les deux wagons d'extrémité d'une rame comportent des renvois pour 25 les convoyeurs à bandes, et que l'un des wagons 400 doit comporter une motorisation pour l'un ou les deux convoyeurs. Il s'ensuit que la grappe de wagons, qui partage deux convoyeurs à bande 420, 440, n'est pas facilement dissociable, elle est constituée pour les besoins d'un chantier et doit être utilisée telle quelle. -21- Le wagon 400 de la figure 7B est rempli de granulats 56 qui, comme il sera vu plus loin, peut être alternativement du ballast neuf 54 ou du ballast non réutilisable 53. Le premier convoyeur à bande 440 situé sous les caisses 410 des wagons comporte une bande continue 441a, 441b qui s'étend le long de la grappe de wagons et qui comporte une partie de charge 441a et une partie 441b de retour à vide. Cette bande transporteuse 441a, 441b est entraînée par une motorisation (non visible) située par exemple sur un wagon d'extrémité de la rame de wagons. La partie de charge 441a reçoit les granulats qui s'échappent des orifices des caisses à ballast lorsque la trappe correspondante est en position ouverte, elle passe donc au plus près de ces orifices. En revanche, dans l'exemple illustré, la partie 441b de retour à vide passe au niveau des axes des roues des wagons. A l'une des extrémités de la grappe de wagons, comme il a été vu plus 15 haut, le second transporteur à bande 440 décharge le ballast neuf sur le convoyeur 334 du wagon de traitement 330 ou sur le 314 du wagon excavateur 310 de la dégarnisseuse 302, suivant la constitution du train de RB. Le second transporteur à bande 420 comporte une bande continue 421a, 421b qui s'étend le long de la rame de wagons et qui comporte une partie de 20 charge 421a et une partie 421b de retour à vide. Ce convoyeur à bande est entraîné par une motorisation (non visible) située par exemple sur un wagon d'extrémité de la grappe de wagons. Comme il est visible en figure 7B, les convoyeurs à bande 420, 440 sont des convoyeurs à auge profonde, par exemple en caoutchouc, ce qui leur 25 permet de franchir sans support intermédiaire l'espace entre deux wagons adjacents. La « traîne » 430 est prévue pour dévier la trajectoire des granulats de façon qu'ils puissent se déverser successivement dans chaque wagon, ou dans chaque compartiment de chaque wagon. Elle comporte par exemple un chariot 30 qui élève la partie de charge 421a du premier convoyeur à bande 420 et lui fait effectuer deux demi-tours (trajet en Z) ; lors du premier demi-tour, les -22- granulats sont déversés sur un déflecteur 460 recouvrant cette partie de charge et chute dans un wagon. La « traîne » 430 est mobile de long du premier convoyeur 420 de façon à pouvoir déverser du ballast dans chaque wagon de la grappe.

Dans le cadre d'un chantier de RB, la rame 301 de wagon 400 est attelée à la dégarnisseuse 302 et utilisée comme suit : - Lors de l'exécution du chantier, le premier transporteur à bande 440 récupère le ballast neuf 54 à partir des wagons 400 chargés en ballast neuf et le fournit la dégarnisseuse 302 et, simultanément, le second transporteur à bande 420 reçoit le ballast non réutilisable 53 à partir de la dégarnisseuse 302 ; comme illustré en figure 6, les wagons 400 se remplissent de ballast non réutilisable 53 au fur et à mesure qu'ils se vident de ballast neuf 54, - En base, le fonctionnement est inversé : le premier transporteur à bande 440 permet de vider les wagons 400 du ballast non réutilisable rapporté du chantier, et le second transporteur à bande 420 permet de remplir à nouveau les wagons de ballast neuf au fur et à mesure qu'ils se vident de ballast non réutilisable.

L'utilisation du train 300 et du procédé de RB selon l'invention permet d'aboutir au profil transversal de voie illustré en figure 9 : le ballast neuf 54 se trouve sous les traverses, dans la zone de plus forte contraintes.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Dégarnisseuse de ballast (302) apte à excaver du ballast usagé (51) d'une voie ferrée et à recharger ladite voie en ballast neuf (54), ladite dégarnisseuse comportant une première et une seconde extrémité, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour évacuer tout ou partie du ballast usagé et recevoir du ballast neuf par la même extrémité.
2. 2. Dégarnisseuse de ballast (302) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour évacuer tout ou partie du ballast usagé (51) par une extrémité et recevoir du ballast neuf (54) par des extrémités différentes.
3. 3. Dégarnisseuse de ballast (302) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un wagon excavateur (310) et un wagon de traitement du ballast (330).
4. 4. Dégarnisseuse de ballast selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre : des moyens (339a, 339b) pour traiter le ballast usagé (51) et le séparer en ballast retraité réutilisable (52) et ballast non réutilisable (53), seul le ballast non réutilisable étant évacué, et des moyens pour décharger le ballast retraité (52) en voie simultanément avec le ballast neuf (54).
5. 5. Dégarnisseuse de ballast selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour décharger en voie le ballast neuf (54) en premier et le ballast retraité (52) au-dessus de la couche de ballast neuf.-24-
6. 6. Train de renouvellement de ballast (300), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une dégarnisseuse (302) selon l'une des revendications 1 à 5.
7. 7. Train de renouvellement de ballast selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite dégarnisseuse (302) est attelée par une seule de ses extrémités, notamment l'extrémité arrière, à une rame (301) de wagons de transport de granulats.
8. 8. Train de renouvellement de ballast selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite rame (301) de wagons de transport de granulats comporte des premiers moyens (420) pour recevoir des granulats en provenance de ladite dégarnisseuse (302) et les convoyer en vue de remplir lesdits wagons.
9. 9. Train de renouvellement de ballast selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ladite rame (301) de wagons de transport de granulats comporte des seconds moyens (440) pour recevoir des granulats en provenance desdits wagons et les convoyer vers ladite dégarnisseuse (302).
10. 10. Train de travaux ferroviaires comportant un train de renouvellement de ballast (300) selon l'une des revendications précédentes et un train de renouvellement de traverses (200) associés au sein du même chantier de renouvellement.
11. 11. Train de travaux selon la revendication 10, dans lequel le train de renouvellement de ballast (300) et le train de renouvellement de traverses (200) sont attelés l'un à l'autre.-25-
12. 12.Procédé de renouvellement du ballast d'une portion de voie ferrée, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre la même machine pour excaver le ballast et décharger du ballast sur ladite portion de voie ferrée.
13. 13. Procédé de renouvellement de ballast selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : recevoir du ballast neuf (54) dans une dégarnisseuse (302) et simultanément évacuer du ballast usagé de ladite dégarnisseuse par la même extrémité de ladite dégarnisseuse et dans des sens opposés.
14. 14.Procédé de renouvellement de ballast selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le ballast neuf (54) est reçu d'une rame de wagons (301) et en ce que le ballast usagé est simultanément évacué vers la même rame de wagons (301), attelée à une extrémité de ladite dégarnisseuse (302).
15. 15.Procédé de renouvellement de ballast selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à : - traiter le ballast usagé (51) en vue de le séparer en ballast non réutilisable (53) et en ballast traité (52), seul le ballast non réutilisable étant évacué.
16. 16.Procédé de renouvellement de ballast selon la revendication 15, caractérisé en ce que le ballast neuf (54) est déchargé en voie avant le ballast traité (52).
17. 17.Procédé de renouvellement combiné de ballast et de traverses comportant les étapes de l'une des revendications 12 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à :-26- - renouveler les traverses au cours du même chantier de renouvellement.
18. 18.Procédé de renouvellement combiné de ballast et de traverses selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape consistant à renouveler les traverses est réalisée avant les étapes consistant à renouveler le ballast.
19. 19.Procédé de renouvellement de ballast selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : en base, charger du ballast neuf (54) dans une rame de wagons (301) et décharger du ballast usagé de ladite même rame de wagons.