FR2998590A1 - Train et procede de renouvellement de rails ferroviaires a haut rendement. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un train de renouvellement de rails (T1), comportant : - un wagon de manutention de rails (3a), prévu pour effectuer l'enlèvement de rails anciens (111) et le déchargement de rails neufs, - au moins un wagon de transport et de stockage de rails (2a), attelé audit wagon de manutention de rails. Le wagon de manutention (3 a) comporte au moins un moyen de préhension (50) pour les rails anciens et les rails neufs L'invention concerne également un procédé de renouvellement de rails, mettant en œuvre un même train de travaux pour : - enlever et remporter les rails anciens, - apporter et poser les rails neufs.

Description

10 L'invention se situe dans le domaine ferroviaire, plus particulièrement dans le domaine des méthodes et des trains de renouvellement de rails usagés. Tous les 30 ou 40 ans, une remise à neuf des voies est nécessaire pour maintenir un très bon niveau de sécurité, limiter le coût de la maintenance, 15 apporter plus de confort aux voyageurs et réduire les nuisances sonores pour les riverains. Cette remise à neuf implique le renouvellement des rails, c'est à dire le remplacement des rails anciens ou usagés par des rails neufs. Dans certains cas, le remplacement des rails est réalisé par tronçon, au cours d'une même période de travail, pour éviter de totalement d'interrompre la circulation 20 des trains sur la voie. Ces travaux imposent des Limitations Temporaires de Vitesse (LTV) à un certain taux et sur une certaine longueur aux trains qui circulent pendant la journée sur la portion de voie en travaux. Il existe une demande forte de la part des compagnies ferroviaires pour réduire ces contraintes liées à ces travaux. 25 Traditionnellement, l'opération de renouvellement de rails consiste à : - décharger des rails neufs en voie dans le but de les poser définitivement quelques jours plus tard, grâce à un train en mouvement, - remplacer les rails anciens par les rails neufs, les rails anciens restant sur le bord de la voie, 30 - procéder à la « libération » des rails neufs posés, - ramasser les rails anciens, grâce à un train en mouvement.

Le fait que l'opération ait lieu en plusieurs phases à plusieurs jours d'intervalle et que des rails restent en voie (les rails neufs, puis les rails anciens) provoque des LTV sur la ligne. Par exemple, dans le cas d'une Ligne à Grande Vitesse (LGV), pour des raisons de sécurité, le taux de LTV est de 160 Km/h sur la zone où sont présents des rails en voie. Elle nécessite de plus au moins deux trains différents, dont un train qui livre les rails neufs et qui repart à vide, et un train qui arrive à vide et remporte les rails usagés. Ce procédé conduit donc à faire circuler des trains vides. Le document FR 2 681 082 décrit un procédé de renouvellement de rails en continu, c'est à dire évitant le dépôt provisoire de rails en voie, dans lequel les rails neufs sont posés à côté des rails anciens et utilisant un dispositif de chauffage pour mettre les rails à température dite de libération. Le document FR 2 899 249 dont la Demanderesse est titulaire décrit un procédé et un train de renouvellement de Longs Rails Soudés (LRS) en 15 continu, dans lequel les rails neufs sont posés à leur emplacement définitif sur les traverses. Ce train utilise un dispositif de chauffage disposé sur les wagons de transport permettant de mettre le rail à la température neutre (25°C en France en général, sachant que les travaux s'effectuent généralement lorsque le rail est à une température inférieure à 25°C), qui est la température à 20 laquelle le LRS sera à contrainte nulle ; les rails neufs sont soudés à bord d'un wagon de manutention de rails WB à la température neutre. L'invention vise à faciliter le renouvellement de rails anciens par des rails neufs. Elle est particulièrement avantageuse dans le cas de travaux 25 effectués sous le régime de l'interception temporaire de circulation, notamment les Lignes à Grande Vitesse (LGV) et les réseaux urbains à forte densité. Les travaux ne peuvent ne peuvent pas s'effectuer de façon continue, mais par période. Par convention dans le texte, au cours de ces chantiers, le train de 30 renouvellement progresse de l'amont vers l'aval de la voie.

A cet effet, elle propose un train de renouvellement de rails pouvant comporter : - un wagon de manutention de rails, prévu pour effectuer l'enlèvement de rails anciens et le déchargement de rails neufs, - au moins un wagon de transport et de stockage de rails, attelé audit wagon de manutention de rails. Le train de renouvellement de rails selon l'invention est commun aux opérations consistant à enlever et remporter les rails anciens, et apporter et poser les rails neufs, ces opérations ayant lieu successivement au cours d'une 10 même période de travail, par exemple la nuit. Ce train de travaux comporte un wagon de manutention de rails qui est commun pour l'enlèvement des rails anciens, c'est-à-dire leur préhension sur la voie et leur rechargement dans un wagon de stockage, et le déchargement des rails neufs, c'est-à-dire leur préhension dans un wagon de stockage et leur 15 dépose sur la voie, ce qui procure un gain important de place, c'est-à-dire de longueur de train. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un train comportant un seul wagon de manutention de rails. Avantageusement, le wagon de manutention peut comporter au moins un moyen de préhension pour les rails anciens et les rails neufs. 20 La « communauté » du wagon de manutention pour les rails anciens et les rails neufs est obtenue grâce à au moins un moyen de préhension pour les rails anciens et les rails neufs, c'est-à-dire un moyen de préhension capable, suivant l'étape en cours d'un procédé de renouvellement de rails, de saisir et de déplacer longitudinalement un rail ancien ou un rail neuf Le wagon de 25 manutention peut comporter par exemple deux moyens de manutention, un par file de rail. Le wagon de manutention est placé à une extrémité du train de renouvellement, de façon à ce que ses moyens de manutention puissent accéder aux rails anciens sur la voie et décharger les rails neufs sur la voie. 30 Avantageusement le moyen de préhension peut être commun pour les rails anciens et les rails neufs.

Les moyens de préhension peuvent être distincts pour les rails anciens et les rails neufs, mais il est avantageux qu'ils puissent manipuler indifféremment et successivement un rail ancien et un rail neuf. Avantageusement, l'au moins un moyen de préhension commun peut 5 comprendre au moins une pince comportant des moyens d' entrainement longitudinal de rails dans l'un ou l'autre sens. Ces moyens d'entraînement de rails peuvent comporter au moins deux trains de chenille, ces trains de chenille étant prévus pour enserrer l'âme du rail en cours de manutention. 10 Le moyen de préhension des rails est une pince munie d'un train de chenilles sur chaque mâchoire, ces mâchoires étant mises en mouvement grâce à des vérins qui permettent de refermer ou ouvrir la pince pour la préhension du rail. La préhension est effectuée au niveau de l'âme du rail, les mâchoires enserrant l'âme du rail. Lorsque la pince est refermée sur l'âme du rail, les 15 chenilles sont mises en rotation dans un sens pour enlever un rail ancien et le déposer dans un wagon de stockage, dans le sens inverse pour décharger un rail neuf du wagon de stockage et le décharger sur la voie. Par convention, on dira par la suite que les rails anciens sont tirés pour être introduits dans le wagon de stockage et que les rails neufs sont poussés 20 pour être extraits du wagon de stockage et déposés sur la voie. Le moyen de préhension sera donc appelé dans la suite tireur/pousseur. Avantageusement, le wagon de manutention peut comporter au moins un moyen de levage pour la saisie des rails anciens. Ce moyen de levage, par exemple un bras hydraulique, permet de saisir 25 l'extrémité d'un rail ancien à enlever, au niveau de la voie, et de la rapprocher d'un tireur/pousseur qui se trouve à bord du wagon de manutention pour mettre ce rail en prise avec le tireur/pousseur. Avantageusement, l'au moins un wagon de transport et de stockage peut être commun pour le transport et de stockage des rails anciens et des rails 30 neufs.

Une autre caractéristique du train de renouvellement selon l'invention est qu'il comporte des wagons de stockage et de transport des rails qui sont prévus pour stocker et transporter à la fois des rails neufs en attente de dépose et des rails anciens déjà remplacés. Au fur et à mesure du déroulement du procédé de remplacement des rails, les rails neufs sont remplacés, dans les wagons de stockage et de transport, par des rails anciens. L'avantage obtenu est là encore un gain de place et de moyens car contrairement au train de renouvellement traditionnel, le train selon l'invention ne comporte jamais de wagon vide (dans un procédé classique, des wagons de rails usagés au début du procédé de renouvellement, et des wagons de rails neufs à la fin du procédé). Par exemple, les wagons de transport et de stockage peuvent comporter un moyen de séparation longitudinale déterminant une première zone pour le stockage et le transport des rails anciens et une seconde zone pour le stockage et le transport des rails neufs. Avantageusement, le train de renouvellement est prévu pour manipuler des longs rails soudés. La longueur des rails stockés peut être différente en fonction de la portion de voie en cours de remplacement. Le train de renouvellement 20 comporte donc un nombre de wagons de stockage et de transport qui est fonction de la longueur des rails anciens enlevés et des rails neufs déposés, les rails franchissant l'espace entre wagons grâce à des dispositifs adaptés. Par exemple, pour des LRS de 432 m, le train comportera plusieurs wagons de transport et de stockage attelés les uns aux autres, seul le wagon de transport 25 de queue, ou situé le plus en amont, étant attelé au wagon de manutention. Dans les wagons de stockage, les rails sont stockés sur des rouleaux dans le but de diminuer le frottement entre le patin des rails et le fond des wagons. Avantageusement le wagon de manutention peut comporter en outre au 30 moins une tête de soudage électrique de rails, ladite tête de soudage électrique étant prévue pour simultanément réaliser la soudure et exercer une traction longitudinale sur les rails à souder en vue de rapprocher leurs extrémités. Le train de renouvellement de rails selon l'invention comporte une tête de soudage électrique comportant des moyens hydrauliques permettant 5 d'exercer une forte traction sur les extrémités des rails à souder en vue de les rapprocher. Cette traction a deux objectifs : - provoquer le forgeage des extrémités des rails, - introduire dans les rails des pré-contraintes déterminées en fonction de la température du rail au moment de sa pose, de façon qu'il soit ultérieurement 10 à contrainte nulle à la température neutre, soit généralement à 25°C. La mise sous pré-contrainte des rails neufs est obtenue en exerçant une traction longitudinale de façon à obtenir leur allongement. Cette traction est directement générée par la tête de soudure électrique qui calcule automatiquement la lacune à obtenir. La tête de soudage remplace donc les 15 vérins « de libération ». La soudure et la traction sont réalisées simultanément sur des rails en voie, entre un rail neuf qui vient d'être déchargé et un rail ancien non encore substitué, ou entre deux rails neufs. Cependant la soudure peut également être 20 réalisée sur le wagon de manutention. La tête de soudage électrique est stockée sur un berceau solidaire du wagon de manutention. Elle doit être manipulée pour être amenée au niveau de la voie. Avantageusement, le moyen de levage est également prévu pour 25 manipuler la tête de soudage. De cette façon, le moyen de levage prévu pour lever l'extrémité d'un rail ancien pour la mettre en prise avec un tireur/pousseur permet également de manipuler la tête de soudage, ce qui représente une économie de moyens. La tête de soudage est donc connectable et déconnectable du moyen de levage. 30 L'invention porte également sur un procédé de renouvellement de rails, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un train de travaux qui est immobile lorsqu'il enlève les rails anciens et/ou lorsqu'il pose les rails neufs. Comme il a été vu plus haut, le procédé de remplacement de rails selon l'invention se distingue de celui de l'état de l'art en ce que le train est immobile et les rails se déplacent. Le procédé met en oeuvre un même train de travaux au cours d'une même période de travail pour : - enlever et remporter les rails anciens, - apporter et poser les rails neufs. Il s'agit d'une autre différence importante avec l'état de l'art : au cours d'une même période de travail, le même train de renouvellement de rails enlève et remporte les rails anciens, apporte et pose les rails neufs. On évite ainsi de faire circuler au moins deux trains porteurs de rails, un train de rails neufs et un train de rail usagés : les opérations consistant à enlever le rail ancien et à poser un rail neuf sont réalisées au cours de la même période de travail. Pendant ces opérations, le train de travaux stationne immobile sur la voie et déplace les rails, contrairement au procédé selon l'état de l'art.

En outre, ce procédé ne comporte plus d'étape de dépôt de rail neuf ou usagé en voie, avec la LTV correspondante. Avantageusement, le procédé peut comporter les étapes suivantes: saisir l'extrémité aval d'un rail ancien sur la voie, tirer sur ce rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de stockage de rails, saisir l'extrémité amont d'un rail neuf dans un moyen de stockage de rails, pousser ledit rail neuf sur la voie.

On comprendra aisément que ce procédé peut être mis en oeuvre par le train de renouvellement de rails décrit plus haut, mais pas uniquement. Il suffit que ce train comporte un wagon de manutention de rails capable d'exécuter les quatre étapes du procédé, et au moins un wagon de stockage et de transport de rails capable de stocker et transporter à la fois des rails neufs et des rails anciens, attelé audit wagon de manutention.

Avant de débuter les travaux selon ce procédé, le train se positionne de façon que l'extrémité amont du wagon de manutention se trouve au niveau de l'extrémité aval du rail ancien à enlever. Le rail ancien est préalablement mis sur rouleaux en utilisant un lève-rail, puis il est saisi sur la voie par son extrémité aval grâce à un moyen de levage comportant une pince à rail à son extrémité, solidaire du wagon de manutention, permettant de soulever le rail ancien et de le mettre en prise avec le tireur/pousseur. Il est tiré par le tireur/pousseur et introduit dans les wagons de stockage, le train restant immobile. Une fois le rail ancien entièrement enlevé, l'extrémité amont d'un rail neuf à déposer est saisie pour la mettre en prise avec le tireur/pousseur. Ce rail neuf est poussé sur la voie, sur les rouleaux qui ont servi à recharger le rail ancien, le train restant immobile. Son extrémité amont progresse vers l'extrémité aval d'un rail en place, qu'il s'agisse d'un rail ancien non remplacé ou d'un rail neuf remplacé au cours d'un renouvellement précédent. Dans ce déplacement, l'extrémité amont du rail neuf est soulagée (notamment de façon à ne pas buter contre une traverse ou un rouleau) par un dispositif motorisé à roues ou à chenilles, roulant sur le ballast et les traverses. Le rail neuf est donc déposé à son emplacement définitif sur les traverses.

Les étapes de ce procédé peuvent être répétées autant de fois qu'il y a de rail à renouveler dans le chantier en cours, le train avançant à chaque fois de la distance correspondant à la longueur d'un rail neuf déchargé. Avantageusement, l'étape consistant à saisir l'extrémité d'un rail ancien est précédée des étapes consistant à : - détirefonner le rail ancien, - découper le rail ancien à chaque extrémité, - soulever le rail ancien et glisser des rouleaux sous ce rail ancien. Les rouleaux permettent de réduire le frottement du rail ancien sur les traverses lorsqu'il est tiré par le tireur/pousseur. Ces opérations sont manuelles. Elles impliquent par exemple l'utilisation du matériel suivant : des détirefonneuses manuelles ou automatisées, un ou plusieurs chariot(s) de stockage de matériel usagé, une tronçonneuse à rail, un chalumeau, des lève-rails, un chariot de stockage de rouleaux. Avantageusement, dans l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie, le rail neuf est déchargé sur lesdits rouleaux. Ce sont les mêmes rouleaux qui ont servi à faciliter l'enlèvement du rail 15 ancien qui sont utilisés pour faciliter le déchargement du rail neuf. Le rail neuf est donc déposé à son emplacement transversalement quasi définitif, seuls restent à réaliser l'enlèvement des rouleaux et un ajustement. Avantageusement, l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est suivie des étapes suivantes : 20 - souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie, - procéder à la libération dudit rail neuf. Les extrémités aval et amont d'un rail neuf qui vient d'être déchargé doivent être soudés. L'extrémité amont est soudée avec l'extrémité aval d'un 25 rail en place, qu'il s'agisse d'un rail ancien non remplacé ou d'un rail neuf remplacé au cours d'un renouvellement précédent, mais on ne peut utiliser la tête de soudage électrique du wagon de manutention car celle-ci s'est éloignée du point de soudage. On peut procéder par aluminothermie. En ce qui concerne l'extrémité aval du rail neuf qui vient d'être déposé, 30 deux cas peuvent se présenter : -10- - ce rail neuf n'est pas le dernier à être posé au cours du chantier : alors son extrémité aval pourra être soudée par aluminothermie avec l'extrémité amont du prochain rail neuf ; - ce rail neuf est le dernier à être posé au cours du chantier : alors son extrémité aval est proche du wagon de manutention et de l'extrémité amont du rail ancien restant en place ; ces deux extrémités peuvent être soudées en utilisant la tête de soudage du wagon de manutention. On procède ensuite à la libération du rail neuf, par exemple par frappage, alors que ce rail neuf se trouve encore sur les rouleaux qui ont servi à son 10 déchargement. Dans ce procédé, les rouleaux, placés à l'écartement standard de 1 435 mm, servent à la fois à la manutention des rails et à la libération sans être déplacés. 15 L'invention porte également sur un procédé de renouvellement de rail ferroviaire, pouvant comporter les étapes suivantes : saisir l'extrémité amont d'un rail neuf dans un moyen de stockage de rails attelé audit train, pousser ledit rail neuf sur la voie, entre les rails anciens, 20 croiser ledit rail ancien et ledit rail neuf, de sorte que le rail neuf se retrouve à la position qu'avait le rail ancien et que le rail ancien se retrouve à la position qu'avait le rail neuf, saisir l'extrémité aval dudit rail ancien, tirer sur ledit rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de 25 stockage de rails attelé audit train. Dans cette variante du procédé, le rail neuf est déposé sur la voie avant l'enlèvement du rail ancien à remplacer, par exemple entre les rails anciens encore en place, sur des rouleaux permettant sa progression sans frottement 30 sur les traverses en utilisant un enjambeur. Grâce à deux positionneurs de rails, un par file de rail, le rail neuf et le rail ancien sont ensuite croisés de façon à intervertir leurs positions respectives. Le rail neuf prend donc la place du rail ancien et le rail ancien prend la place du rail neuf sur les rouleaux. Cette variante du procédé comporte donc une étape supplémentaire, et le rail neuf se trouve à son emplacement quasi définitif sur les traverses et non 5 sur des rouleaux ; les rouleaux nécessaires à sa libération doivent donc être glissés sous ce rail neuf. En revanche, dans cette variante du procédé l'enjambeur peut rouler sur les rails anciens encore en place, il s'agit donc d'un véhicule ferroviaire classique ce qui est un avantage. Comme dans la variante précédente, le train de travaux est immobile et ce sont les rails qui se 10 déplacent. Un autre avantage provient du fait que s'il se produit une panne du wagon de manutention de rails lorsque le rail ancien est enlevé, le rail neuf est déjà sur la voie et peut être mis en place avec les moyens habituels. Ce procédé est donc plus robuste aux pannes. 15 Avantageusement, dans cette variante du procédé l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est précédé de l'étape consistant à : - mettre en place des rouleaux entre les rails anciens, de façon à ce que ledit rail neuf soit poussé sur lesdits rouleaux. 20 Ces rouleaux sont par exemple mis à l'écartement 850 mm. Avantageusement, dans cette variante du procédé consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est suivie des étapes suivantes : souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre 25 rail respectif sur la voie, glisser des rouleaux sous ledit rail neuf, procéder à la libération dudit rail neuf. Cette variante du procédé se distingue de la précédente en ce qu'il est nécessaire de glisser des rouleaux sous le rail neuf avant de procéder à sa 30 libération, par exemple par frappage. Les rouleaux peuvent être glissés après ou avant soudage avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie. -12- Avantageusement, dans les deux procédés, les étapes consistant à tirer le rail ancien et pousser un rail neuf mettent en oeuvre un wagon de manutention comportant au moins un moyen de préhension pour les rails anciens et les rails 5 neufs. Une originalité commune aux deux procédés est qu'ils mettent en oeuvre un wagon de manutention aussi bien pour tirer sur les rails anciens que pour pousser les rails neufs, grâce à un ou plusieurs dispositif(s) appelé(s) tireur/pousseur(s). Ce wagon possède avantageusement quatre 10 tireur/pousseurs, un à l'avant et un à l'arrière du wagon par file de rail. Les moyens de préhension peuvent être spécialisés pour les rails anciens ou les rails neufs, mais ils sont avantageusement communs aux deux types de rails. Avantageusement, les deux procédés mettent en oeuvre au moins un 15 wagon de stockage et de transport de rails commun pour les rails neufs et les rails anciens. Une autre originalité commune aux deux procédés est qu'ils mettent en oeuvre au moins un wagon de transport et de stockage de rails capable d'accueillir les rails neufs et les rails anciens. En conséquence dans ces 20 procédés, on ne fait pas circuler des wagons vides, ce qui procure un avantage en termes de longueur de chantier et de masse transportée. Bien entendu, dans tout ce qui précède, les opérations décrites pour un rail ancien et un rail neuf le remplaçant sont applicables aux deux rails d'une 25 même voie, les opérations pouvant être menées simultanément pour un gain de temps. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels 30 - 13 - Les figures lA à 1L représentent schématiquement les étapes du procédé, Les figures 2A et 2B illustrent schématiquement l'unité de traction de la tête de soudage, respectivement en coupe transversale et en élévation, Les figures 3A et 3B représentent en perspective respectivement un tireur/pousseur et un élément de ce tireur/pousseur, Les figures 4A et 4B représentent en perspective une extrémité du wagon de manutention, respectivement avec la tête de soudage repliée et déployée, Les figures 5A à 5C illustrent schématiquement une étape de croisement de rails dans une variante du procédé. Le train de renouvellement de rails T1 selon l'invention comprend, attelés les uns aux autres : un moyen de traction sous la forme d'une ou plusieurs locomotives la ; il est à noter que les trains de travaux sur LGV doivent comporter une motrice en tête et une motrice en queue ; pour des raisons de simplification des figures, seule sera représentée ici la motrice de tête la, la motrice de queue se détachant du train de renouvellement et se positionnant en dehors de la zone de chantier, un wagon de manutention 3a ; ce wagon de manutention comprend lui-même, à une première extrémité, dans l'exemple son extrémité amont : o une tête de soudage électrique 41, o un moyen de levage 30, auquel la tête de soudage peut être connectée, - 14 - o au moins un moyen de préhension 50 pour des rails anciens et des rails neufs, ci-après appelé tireur/pousseur, - plusieurs wagons de stockage et de transport 2a pour les rails neufs et les rails usagés, attelés à une seconde extrémité du wagon de manutention 3a, dans l'exemple son extrémité aval. Ce moyen de préhension 50 permet avantageusement de manipuler des rails anciens et des rails neufs, c'est-à-dire qu'il est commun aux deux types de rails, mais l'invention couvre le cas de moyens de préhension distincts pour les deux types de rails.

Cette première extrémité du wagon de manutention 3a est libre, en ce qu'aucun wagon n'y est attelé, au moins pour le temps du chantier. Ce train Tl de renouvellement de rails progresse sur une voie V1 de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire sur les figures lA à 1L, de gauche à droite. Il est adapté pour manipuler de très longues barres telles que des longs rails soudés (LRS) de 432 m, voire plus, qu'il s'agisse de rails anciens ou de rails neufs, mais rien dans sa conception ne le limite à une longueur de rail particulière. Les figures lA à 1L représentent schématiquement les étapes du procédé 20 appliqué au remplacement de deux LRS anciens par deux LRS neufs sur chaque file de rail. Dans toutes les figures suivantes, pour la clarté de l'exposé et des dessins, seuls ont été représentés les LRS d'une file de rail. Le chantier démarre dans la configuration suivante : 25 un rail neuf 100 a déjà été posé lors d'un chantier précédent, des rails anciens 111, 112, 113 restent à remplacer, qui seront appelés par convention par la suite premier rail ancien 111, deuxième rail ancien 112 et troisième rail ancien 113. Ces rails sont bien sûr soudés deux à deux, et le rail neuf 100 a été soudé au premier rail ancien 111 à 30 l'issue d'un chantier précédent de façon à permettre la reprise du trafic. -15- La figure 1B illustre l'étape B de préparation au remplacement du premier rail ancien 111. Le chantier démarre à l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déjà posé. Cet emplacement correspond au point 0 de l'échelle associée à la figure 1B. Le train de renouvellement Ti s'immobilise sur le deuxième rail ancien 112 solidaire du premier rail ancien 111 à remplacer, de façon que l'extrémité amont du wagon de manutention 3a soit positionnée sensiblement à l'extrémité aval 111b du premier rail ancien 111. Au cours de cette étape, le premier rail ancien 111 est détirefonné pour le libérer des traverses en utilisant des détirefonneuses 4. Le petit matériel est 10 ramassé dans un ou des chariot(s) 5. Dans l'étape suivante C illustrée par la figure 1C, le premier rail ancien 111 à remplacer est découpé à ses extrémités amont 111a et aval 111b par tronçonnage ou chalumage. Une fois découpé, ce rail est soulevé grâce à des lève rails et des rouleaux 6 sont glissés sous ce rail de façon à pouvoir le 15 déplacer en limitant le frottement sur les semelles. Dans l'étape suivante D illustrée par la figure 1D, une pince à rail située à l'extrémité d'un moyen de levage 30 solidaire du wagon de manutention 3a, par exemple un bras articulé, saisit l'extrémité aval 111b du premier rail ancien 111 de façon à le mettre en prise avec le tireur/pousseur 50. Le 20 tireur/pousseur 50 tire ce rail pour l'introduire dans la zone des wagons de stockage et de transport 2a réservée aux rails anciens. Au cours de cette étape, contrairement au procédé de l'état de l'art, le train de travaux, notamment le wagon de manutention 3a, reste immobile, et le rail ancien 111 progresse. Une fois le premier rail ancien 111 entièrement enlevé, les semelles 25 anciennes sont remplacées par des semelles neuves et les rouleaux 6 sont remis en place sur les semelles neuves. Les semelles anciennes sont ramassées par un ou des chariot(s). Dans l'étape suivante E illustrée par la figure 1E, un premier rail neuf 101 est extrait des wagons de stockage 2a et poussé sur la voie en utilisant le 30 tireur/pousseur 50 ; il roule sur les rouleaux 6 et son extrémité amont 101a progresse vers le point 0 de début du chantier c'est-à-dire vers l'extrémité aval -16- 100b du LRS neuf 100 déposé au cours d'un chantier précédent. Cette extrémité amont 101a est guidée dans sa progression par un moyen dont la fonction est de la soulager de façon qu'elle ne vienne pas buter contre une traverse ou un rouleau. Cette fonction peut être remplie par différents dispositifs, par exemple un engin de travaux ou un petit véhicule à roues ou à chenilles appelé enjambeur 60, comportant un bras pour soulever l'extrémité amont 101a du rail neuf 101 en cours de pose, ce véhicule pouvant être radio guidé par un opérateur. Comme dans l'étape précédente, au cours de cette étape le train de travaux, notamment le wagon de manutention 3a, reste immobile, et le rail neuf 101 progresse. L'extrémité amont 101a et l'extrémité aval 100b seront soudées lors d'une étape ultérieure. Lorsque l'extrémité aval 101b de ce premier rail neuf 101 se présente 15 dans le tireur/pousseur 50, elle est saisie par le moyen de levage 30 pour la déposer « en douceur » sur la voie. Dans l'étape suivante F illustrée par la figure 1F, le train de renouvellement Tl a avancé d'une longueur de rail, par exemple 432 m dans le cas de LRS, si bien qu'il stationne sur le troisième rail ancien 113 à 20 remplacer. Puis, comme aux étapes B et C : - le deuxième rail ancien 112 à remplacer est détirefonné, - son extrémité aval 112b est découpée, son extrémité amont 112a ayant déjà été découpée lors de la découpe du premier rail ancien 111, 25 - des rouleaux 6 sont glissés sous ce rail ancien 112. Dans l'étape suivante G illustrée par la figure 1G, comme à l'étape D, le deuxième rail ancien 112 est mis en prise avec le tireur/pousseur 50 grâce au moyen de levage 30, puis il est tiré par le tireur/pousseur pour être introduit dans la zone des wagons de stockage 2a réservée aux rails anciens. 30 Une fois le deuxième rail ancien 112 entièrement enlevé, les semelles anciennes sont remplacées par des semelles neuves et les rouleaux 6 sont -17- remis en place. Les semelles anciennes sont ramassées par un ou des chariot(s). Dans l'étape suivante H illustrée par la figure 1H, comme à l'étape E, le deuxième rail neuf 102 est extrait des wagons de stockage 2a et poussé sur la voie en utilisant le tireur/pousseur 50 ; il roule sur les rouleaux 6 et son extrémité amont 102a progresse vers l'extrémité aval 101b du premier rail neuf 101. Dans l'étape suivante I illustrée par la figure 1I, on procède au soudage des rails neufs 101 et 102 qui viennent d'être déposés : l'extrémité amont 101a du premier rail neuf 101 est soudée par aluminothermie à l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déposé lors d'un précédent chantier ; il est à noter qu'à ce stade les rouleaux 6 n'ont pas encore été enlevés de sous les rails neufs, il est donc nécessaire pour réaliser cette soudure de légèrement soulever l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déjà posé pour mettre ces extrémités à niveau ; l'extrémité aval 10 lb du premier rail neuf 101 et l'extrémité amont 102a du deuxième rail neuf 102 sont soudées par aluminothermie. Dans l'étape suivante J illustrée par la figure 1J, on procède simultanément, en utilisant la tête de soudage 41 : au soudage par étincelage/forgeage de l'extrémité aval 102b du deuxième LRS neuf 102 à l'extrémité amont 113a du prochain troisième rail ancien 113 à remplacer ; comme précédemment pour le premier rail neuf 101, il convient pour réaliser cette soudure de légèrement soulever l'extrémité amont 113a du troisième rail ancien 113 pour mettre ces extrémités à niveau, à une traction sur les LRS neufs 101, 102. En effet, les premier et deuxième rails neufs 101, 102 qui viennent d'être posés et qui ne sont pas encore tirefonnés peuvent s'allonger plus facilement que le troisième rail ancien 113 qui est fixé aux traverses. De plus, ce rail ancien 113 reçoit le poids du train de renouvellement, Ti, ce qui contribue à ancrer les traverses. Cet allongement n'est pas contrarié par -18- le frottement sur les traverses car les rails neufs 101, 102 reposent encore sur les rouleaux 6. La tête de soudage 41 est amenée au niveau de la voie grâce au même moyen de levage 30 qui a servi à manipuler les extrémités de rails lors des Avant la soudure et pendant la traction, on procède au frappage des rails neufs 101, 102 pour homogénéiser la tension à l'intérieur de ces rails en utilisant des frappeurs de rails 7. Dans l'étape suivante K illustrée par la figure 1K, on procède à l'enlèvement et au ramassage des rouleaux 6 de sous les premier et deuxième rails neufs 101, 102. Dans l'étape suivante L illustrée par la figure 1L, on procède au tirefonnage complet des rails neufs 101, 102 qui viennent d'être posés. La voie V1 est de nouveau disponible à la circulation des trains sans diminution de la vitesse d'exploitation.

A noter que pour des raisons de lisibilité des figures, la tête de soudage 41 du wagon de manutention 3a n'a pas été représentée sur les figures 1D à H, 1K et 1L. En pratique, les chantiers ont lieu la nuit. L'un des avantages du procédé est qu'il ne laisse aucun matériel le long de la voie entre deux chantiers, et qu'en conséquence il ne nécessite pas de limitation de la vitesse commerciale des trains qui circulent de jour dans une zone dont les rails sont en cours de renouvellement. Un autre avantage du procédé consiste dans la « communalité » des moyens mis en oeuvre pour les rails anciens et les rails neufs (wagon de manutention de rails 3a, tireur/pousseur 50, bras de levage 30, wagons de transport et de stockage 2a...), et la simplicité des opérations de chargement et déchargement. Encore un autre avantage du procédé consiste dans le fait que la traction sur les rails à souder réalise en une seule opération la compression des 30 extrémités des rails en vue de l'étincelage - forgeage et la mise en précontrainte en vue de la libération des rails. -19- Ces avantages se traduisent par un gain de temps important dans l'exécution des chantiers et un rendement élevé. A son retour en base, le train de renouvellement de rails peut être associé à un train T2 de fabrication des LRS comportant, attelés les uns aux autres : un moyen de traction auxiliaire sous la forme d'une ou plusieurs locomotives lb, plusieurs wagons de stockage et de transport 2b pour des rails neufs de petite longueur (80 m, 108 m...), une plateforme de soudage 3b sous la forme d'un wagon plat. La figure lA illustre cette étape A préliminaire facultative de fabrication de LRS neufs. Le train T2 porte des rails de petite longueur. L'ensemble de wagons de stockage et de transport 2b porte des rails de petite longueur en vue de la fabrication des LRS. Ce train T2 est attelé au train de renouvellement Tl de façon que la plateforme de soudage 3b soit attelée au wagon de manutention 3a. Les rails de petite longueur sont extraits des wagons de stockage 3b par des moyens classiques et présentés sur la plateforme de soudage 3b. Plusieurs rails de petite longueur sont alors soudés bout à bout pour constituer un LRS. Au fur et à mesure de sa fabrication, le LRS est tiré par le tireur/pousseur 50 pour être stocké sur les wagons de stockage et de transport 2a. Dans une variante de cette étape A (non représentée), la plateforme de soudage 3b est située entre le wagon de manutention 3a et les wagons de stockage et de transport 2a. Dans ce cas, la plateforme de soudage 3b reste en permanence associée au train de renouvellement Tl. Une fois les opérations de soudage terminées, elle peut être utilisée comme wagon de stockage et de transport. L'unité de traction 42 illustrée par les figures 2A et 2B comporte : -20- deux pinces 42a, 42b, chaque pince comportant une paire de mâchoires 42c, 42d capables d'enserrer très fortement l'âme et le champignon d'un rail 102, des vérins 42f capables d'exercer une forte traction visant à rapprocher les pinces 42a, 42b. Lorsque ces pinces 42a, 42b sont fixées respectivement sur une extrémité de rail neuf 102 et une extrémité de rail ancien 113 fixé à ses traverses, cet effort de traction et de compression l'une sur l'autre de ces extrémités a deux effets : - il provoque la mise sous pré-contrainte du rail neuf 102, - il provoque le forgeage de ces extrémités de rail. Les figures 5A à 5C illustrent schématiquement trois étapes d'une variante du procédé de renouvellement de rails. Dans cette variante, les rails neufs 101, 102 sont tout d'abord poussés en voie, sur des rouleaux 6, entre les rails anciens 111, 112, avant l'enlèvement des rails anciens. L'extrémité amont 101a, 102a des rails neufs est guidée et soulagée par un enjambeur 60 qui roule sur les rails anciens 111, 112. Les rouleaux 6 ont été au préalable mis en place sur les traverses à un écartement inférieur à l'écartement standard, par exemple 850 mm. La figure 5B illustre une étape de croisement des rails anciens et des rails neufs. On utilise à cet effet deux machines classiques 70 de croisement de rails appelées positionneurs à rails, l'une roulant sur le rail neuf pour écarter le rail ancien et l'autre roulant sur le rail ancien pour mettre le rail neuf à sa position définitive. Dans l'exemple illustré ces machines progressent de l'aval vers l'amont mais elles pourraient progresser dans le sens inverse. A l'issue de cette étape de croisement de rails, les rails anciens 111, 112 se retrouvent sur les rouleaux 6 et les rails neufs 101, 102 se retrouvent sur les traverses à leur emplacement quasi définitif. -21- Comme illustré en figure 5C, il reste à tirer sur les rails anciens 111, 112, pour les extraire de la voie et les stocker dans un wagon de stockage et de transport 2a. Dans cette variante l'écartement des tireur/pousseurs doit être inférieur à l'écartement standard, par exemple, comme indiqué plus haut, égal à 850 mm. Avantageusement, l'écartement des tireur/pousseur 50 du wagon de manutention 3a est ajustable transversalement, de façon qu'un même wagon de manutention 3a soit en mesure d'exécuter le procédé et sa variante sans modification structurelle.

La figure 3A illustre un tireur/pousseur 50 comprenant deux trains de chenille 620a, 620b enserrant un rail R1. Les trains de chenille sont composés d'éléments 622 articulés les uns aux autres formant une chaîne fermée, et comportant un patin sur leur face externe. Ces patins sont prévus pour présenter un fort coefficient de frottement avec l'acier, ils sont par exemple réalisés en caoutchouc. Les patins présentent avantageusement une forme légèrement convexe pour épouser le profil de l'âme du rail et obtenir ainsi la surface d'appui la plus grande possible. La chenille est entraînée en mouvement par une roue motrice dentée ou tout autre moyen, elle-même entraînée par un moteur hydraulique 621, 621a, 621b. En utilisation, c'est à dire lorsque les trains de chenilles enserrent l'âme d'un rail, les axes des roues motrices des trains de chenille sont sensiblement verticaux. La figure 3B illustre un train de chenilles isolé. Les chenilles circulent entre deux flasques, une flasque supérieure 625, 625a, 625b, et une flasque inférieure 626, 626a, 626b. La flasque supérieure 625a, 625b comporte deux chapes 627a, 627b pour la fixation et l'articulation du train de chenilles. Chaque chape comporte un point d'articulation 628a, 628b autour d'un axe X-X' horizontal longitudinal, et un point de traction 629a, 629b sur lequel peut venir se fixer par exemple un vérin (non représenté). Ces vérins commandent -22- la position angulaire des trains de chenilles autour de l'axe X-X', et permettent d'appuyer sur l'âme du rail en cours de traction. La chenille est une chaîne fermée composée d'éléments 622 articulés les uns aux autres et entraînés par une roue dentée. A l'opposé de cette roue 5 dentée, la chaîne est renvoyée sur une poulie montée sur une chape, qui assure la tension de la chaîne. Les figures 4A et 4B illustrent un mode de réalisation du wagon de manutention 3a comportant, à l'une de ses extrémités, une tête de soudage 10 électrique 41, associé à des moyens de manutention 43 qui permet de lever la tête de soudage et de la déposer à cheval sur des extrémités de rails à souder. L'ensemble est fixé sur des poutres transversales 403a, 403b, 403c, elles-mêmes fixées en partie haute de ridelles du wagon. Les moyens de manutention 43 comportent : 15 - un chariot 703 apte à se déplacer le long de rails longitudinaux 720a, 720b, de façon à rapprocher la tête de soudage 41 de l'avant du wagon, - une tourelle 701 montée rotative selon un axe vertical Z-Z' sur le chariot 703, de façon à placer la tête de soudage 41 à la verticale des rails à souder, comme illustré en figure 4B, 20 - un bras articulé double 30 monté pivotant autour d'un axe horizontal solidaire de la tourelle 701 ; l'inclinaison de ce bras est commandée par deux vérins 704a, 704b. Le bras 30 se compose de deux parties qui se rejoignent en un point d'attache 702a auquel la tête de soudage 41 est reliée, de sorte que lorsque la tête de soudage 41 est en position de repos sur la tourelle 701, elle 25 se trouve entre les deux parties de bras, comme illustré en figure 4A. La tête de soudage 41 est reliée au point d'attache 702a par l'intermédiaire d'un joint tournant 715, de façon à permettre à l'opérateur d'aligner le poste de soudage sur les rails à souder. Elle peut être désolidarisée du bras articulé 30. 30

Claims (21)

1. REVENDICATIONS1. Train de renouvellement de rails (T1), comportant : - un wagon de manutention de rails (3a), prévu pour effectuer l'enlèvement de rails anciens (111, 112) et le déchargement de rails neufs (101, 102), - au moins un wagon de transport et de stockage de rails (2a), attelé audit wagon de manutention de rails.
2. 2. Train de renouvellement de rails selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que ledit wagon de manutention (3a) comporte au moins un moyen de préhension (50) pour les rails anciens et les rails neufs.
3. 3. Train de renouvellement de rails selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen de préhension (50) est commun pour les rails 15 anciens et les rails neufs.
4. 4. Train de renouvellement de rails selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen de préhension (50) comprend au moins une pince comportant des moyens d'entrainement longitudinal de 20 rails dans l'un ou l'autre sens.
5. 5. Train de renouvellement de rails selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d' entrainement de rails comportent au moins deux trains de chenille (620a, 620b), lesdits trains de chenille étant 25 prévus pour enserrer l'âme du rail (Ri) en cours de manutention.
6. 6. Train de renouvellement de rails selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit wagon de manutention (3a) comporte au moins un moyen de levage (30) pour la saisie des rails anciens. 30-24-
7. 7. Train de renouvellement de rails selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit au moins un wagon de transport et de stockage (2a) est commun pour le transport et de stockage des rails anciens (111, 112) et des rails neufs (101, 102).
8. 8. Train de renouvellement de rails selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu pour manipuler des longs rails soudés.
9. 9. Train de renouvellement de rails selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit wagon de manutention comporte en outre au moins une tête de soudage électrique (41) de rails, ladite tête de soudage étant prévue pour simultanément réaliser la soudure et exercer une traction longitudinale sur les rails à souder en vue de rapprocher leurs extrémités.
10. 10. Train de renouvellement de rails selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit moyen de levage (30) est également prévu pour manipuler ladite tête de soudage (41).
11. 11. Procédé de renouvellement de rails, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre 20 un train de travaux qui est immobile lorsqu'il enlève les rails anciens et/ou lorsqu'il pose les rails neufs.
12. 12. Procédé de renouvellement de rails selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un même train de travaux au cours d'une 25 même période de travail pour : enlever et remporter les rails anciens, apporter et poser les rails neufs.
13. 13. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire, selon la revendication 12, 30 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :-25- saisir l'extrémité aval (111b, 112b) d'un rail ancien (111, 112) sur la voie, tirer sur ce rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de stockage de rails, saisir l'extrémité amont (101a, 102a) d'un rail neuf (101, 102) dans un moyen de stockage de rails, pousser ledit rail neuf sur la voie.
14. 14. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des 10 revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l'étape consistant à saisir l'extrémité aval (111b, 112b) d'un rail ancien (111, 113) est précédée des étapes consistant à : détirefonner ledit rail ancien, découper le rail ancien à chaque extrémité, 15 soulever le rail ancien et glisser des rouleaux (6) sous ledit rail ancien.
15. 15. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que dans l'étape consistant à pousser ledit rail neuf (101, 20 102) sur la voie, le rail neuf est déchargé sur lesdits rouleaux (6).
16. 16. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que l'étape consistant à pousser ledit rail neuf (101, 102) sur 25 la voie est suivie des étapes suivantes : souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie, procéder à la libération dudit rail neuf. 30
17. 17. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :-26- saisir l'extrémité amont (101a, 102a) d'un rail neuf (101, 102) dans un moyen de stockage de rails, pousser ledit rail neuf sur la voie, entre les rails anciens (111, 112), croiser ledit rail ancien et ledit rail neuf, de sorte que le rail neuf se retrouve à la position qu'avait le rail ancien et que le rail ancien se retrouve à la position qu'avait le rail neuf, saisir l'extrémité aval (111b, 112b) dudit rail ancien, - tirer sur ledit rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de stockage de rails.
18. 18. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'étape consistant à pousser ledit rail neuf (101, 102) sur la voie est précédé de l'étape consistant à : - mettre en place des rouleaux entre les rails anciens, de façon à ce que ledit rail neuf soit poussé sur lesdits rouleaux.
19. 19. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que l'étape consistant à pousser ledit rail neuf (101, 102) sur 20 la voie est suivie des étapes suivantes : souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie, glisser des rouleaux sous ledit rail neuf, procéder à la libération dudit rail neuf. 25
20. 20. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé en ce que les étapes consistant à tirer le rail ancien (111, 112) et pousser un rail neuf (101, 102) mettent en oeuvre un wagon de manutention 30 (3a) comportant au moins un moyen de préhension commun (50) pour les rails anciens et les rails neufs.-27-
21. 21. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire selon l'une des revendications 13 à 20, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre au moins un wagon de stockage et de 5 transport (2a) de rails qui est commun pour les rails neufs (101, 102) et les rails anciens (111, 112).