FR3037085B1 - Dispositif de mesure du nivellement ou du dressage d'une voie ferree - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un dispositif de mesure d'au moins un des deux éléments suivants : dressage, nivellement d'une voie ferrée (5). Le dispositif de mesure comporte : - trois chariots d'appui (10, 30) : - un chariot de guidage (10), - deux chariots de stabilisation (30), chaque chariot de stabilisation étant relié au chariot de guidage par un bras de mesure (20), - des moyens de mesure (2, 3) d'au moins une des deux valeurs suivantes : flèche horizontale pour une mesure de dressage, flèche verticale pour une mesure de nivellement, - un dispositif d'odométrie, - un dispositif de localisation (50) destiné à l'obtention de coordonnées géodésiques de la voie ferrée (5).

Description

Domaine de l’invention L’invention concerne le domaine de la métrologie ferroviaire, notamment la mesure de la géométrie des voies ferrées. L’invention concerne notamment un dispositif de mesure de la géométrie d’une voie ferrée mettant en œuvre un principe de mesure à corde et comportant un dispositif de localisation destiné à l’obtention de signaux émis par des satellites de navigation.

Etat de l’art

La maintenance des voies ferrées se définit comme l’ensemble des opérations d’entretien et de renouvellement destiné à assurer une qualité optimale du matériel constituant la voie ferrée, c'est-à-dire le châssis de la voie (rails, attaches et traverses), le ballast et les couches de fondement et d’assise et de leur agencement constituant la géométrie de ladite voie.

Au cours de la vie d'une voie ferrée, tant le châssis de la voie que le ballast -qui assure la transmission et la répartition des charges et surcharges verticales vers la plateforme, mais aussi la stabilité, les ancrages longitudinaux et latéraux du châssis de la voie et le drainage- sont soumis à des contraintes statiques et dynamiques, notamment dues au trafic, aux intempéries et autres pollutions ou instabilités du sol. Ces sollicitations amoindrissent leurs qualités intrinsèques (propriétés mécaniques etc.) mais aussi leur agencement (géométrie voie). La voie ferrée s’use et se déforme. De plus, même posée avec le plus grand soin, une voie ferrée présente toujours quelques irrégularités de tracé et de profil, situées dans les tolérances de réception de la géométrie voie à la pose, mais qui confère un arrière plan de spectre de défauts qui évolueront au cours de la vie de la voie. Les imperfections de cette dernière impacte la stabilité des véhicules roulant avec des conséquences importantes sur le confort des passagers voire sur la sécurité des circulations, d’où la nécessité de conserver une bonne qualité de la voie ferrée, tant de ses constituants que de sa géométrie.

La prise de décision de ces opérations de maintenance ou de renouvellement se fonde sur l’analyse de mesure de géométrie de la voie de type dépassement de seuils normés ainsi que sur la description des éléments de tracé et de profil constituant les caractéristiques intrinsèques de la voie ferrée.

De nombreux dispositifs de mesure existent allant des plus lourds tels que les rames ou voitures de mesure, à l’exemple en France des voitures de mesure Mauzin, aux dispositifs manuels et de faible masse.

Concernant les dispositifs manuels et de faible masse, de nombreux modèles sont apparus sur le marché ferroviaire, principalement grâce au progrès de l’instrumentation et de la micro informatique. Ces dispositifs de mesure se présentent sous la forme de petits chariots poussés à la main, couramment dénommés lorries dans le milieu ferroviaire.

Trois grandes catégories de lorries se détachent : a) première catégorie les lorries de contrôle dont les fonctionnalités sont uniquement de mesurer et contrôler les paramètres usuels de sécurité que sont le gauche et l’écartement. Ces lorries sont de petites dimensions, de l’ordre de 1 à 2 mètres, donc facilement transportables. Ces lorries sont des améliorations directes des dispositifs manuels, du type règles à devers et écartement, pour effectuer des courses de mesure jusqu’à quelques centaines de mètres et réaliser, à la différence des dispositifs manuels, la mesure en continu. Les besoins couverts sont essentiellement ceux de la petite inspection, de la vérification limitée à ces deux paramètres de travaux effectués, en attendant le passage de la voiture de mesure. A titre d’exemple, on peut citer le lorry de mesure Diamond’s® de la société Geismar ; b) deuxième catégorie

Les lorries destinés de manière quasi exclusives au chantier et visant à faciliter le travail historique des géomètres topographes. Il s’agit d'engins de petites dimensions, très légers (de l'ordre de 40 kg), poussés à la main et recevant généralement des mires de géomètre, des cibles de théodolite ou des stations totales. Soit le lorry est visé depuis une station totale fixe au sol, soit la station totale est installée sur le lorry et vise des mires fixes au sol ou sur des points fixes. Ces systèmes sont destinés à guider des bourreuses où permettre des récolements de projet de géomètres. C’est surtout durant la phase même de la pose des rails que ces systèmes présentent une utilité ou pour les lignes à grande vitesse. Ces systèmes nécessitent alors l’implantation de goujons géo-référencés sur des points fixes, ces goujons étant référencés dans des repères absolus de type nivellement général de la France (NGF) ou Lambert étendu. Ces systèmes, coûteux à poser et entretenir, ne sont pas généralisés à l’ensemble du réseau. A titre d’exemple, on peut citer le lorry Amberg GRP5000 ou encore le Hergie de la société Rhomberg. Ces deux lorries portent la mire. Les données fournies ne sont cependant pas exploitables facilement et directement pour la maintenance car elles ne peuvent pas être comparées aux seuils de maintenance prédéfinis. De tels lorries présentent cependant des inconvénients, entre autre leur capacité à traduire la géométrie intrinsèque et les défauts sur l’ensemble du spectre de la géométrie de la voie pour le tracé et/ou le profil est réduite par l’impossibilité de décrire les composantes de courtes et moyennes longueurs d’onde. De plus, les lorries de deuxième catégorie ne sont pas dotés de moyens de guidage particulièrement adaptés au palpage dans des conditions d’indépendance aux conditions d’état du rail, leurs organes de roulage sont généralement simplifiés et non conçues pour des performances élevées de lien au rail, car à la différence des lorries de première et troisième catégorie la mesure n’est pas référencée à un point sur la face latérale (respectivement horizontale) du rail mais plus à l’axe de la voie. Ces lorries ne sont pas dotés de moyens de mesure des pentes relatives de voies ferrées et non dotés de moyens de mesure de l’écartement. c) troisième catégorie

Les lorries de mesure relative, principalement destinés à mesurer le nivellement et le dressage. Ces lorries mesurent essentiellement des flèches sur des cordes matérialisées par des poutres ou des cordes.

Le contrôle et la correction de la géométrie de la voie ferrée en ce qui concerne le nivellement (variations autour du profil en long) se font par mesure du nivellement (pouvant se rapporter à une flèche dans le plan vertical) et par relevage lors d’opérations de bourrage. Le contrôle et la correction de la géométrie de la voie ferrée en ce qui concerne le tracé plan, sont généralement réalisés par une mesure de flèches horizontales et par une méthode de rectification du tracé ou méthode des flèches, communément dénommée méthode Hallade, et la correction de la géométrie est mis en œuvre par une bourreuse-dresseuse.

Cette méthode Hallade consiste, de manière connue par l’homme du métier, à calculer exactement les déplacements transversaux, dits ripages, à faire subir à la voie ferrée. Elle nécessite comme paramètres d’entrée, la mesure de flèches et de dévers, et leurs localisations précises le long de la courbe de la voie ferrée.

Pour rappel, la flèche, en un point déterminé de la voie ferrée, par file de rail, représente la distance entre une corde (matérialisée ou non) et la courbe de la voie ferrée en un point quelconque ou au milieu de la corde de longueur prédéfinie, généralement 10 ou 20 m. La mesure de flèche met en avant les défauts de dressage et permet la description du tracé plan de la voie. La flèche est en effet proportionnelle à la courbure qui est l’inverse du rayon. Par ce mesurande, on décrit la géométrie intrinsèque de la voie ferrée, notamment dans le plan horizontal. Cette géométrie intrinsèque correspond à une description selon les invariants euclidiens et se fonde donc sur la connaissance de la courbure en fonction de l’abscisse curviligne, fonction du chemin parcouru le long de la voie et que nous représentons par p(s)|->f(s).

Le dévers représente la différence d’altitude entre les deux rails d'une voie ferrée. La mesure de dévers met en avant les défauts de nivellement transversal.

La connaissance de valeurs pouvant raisonnablement être attribuées à ces deux mesurandes renseignent complètement sur les conditions de circulation qui se résument au dévers prescrit (dévers de pleine courbe à mettre/ maintenir en voie), insuffisance de dévers (pour une vitesse données, différence entre le dévers théorique, dit également dévers d’équilibre et le dévers prescrit), cette insuffisance étant directement à l’accélération latérale non compensée, flèche de pleine courbe, variation de flèche dans le raccordement progressif, ainsi que variation de dévers et variation d’insuffisance (rampe, dite « montée >> du paramètre et « descente du paramètre selon si on va de l’alignement droit vers la pleine courbe ou l’inverse).

Traditionnellement, pour décrire la géométrie de la voie dans le cadre de la quantification des défauts, de la description de son tracé (ou de son profil) et de la rectification des défauts qui y sont superposés, des principes de mesure à corde sont utilisés. On se sert donc d’une mesure de géométrie relative pour porter des informations sur le rayon le long de la développée des éléments de tracé. Cette représentation est commode et a été choisie, car à condition de faire un choix pertinent, on trouve un dispositif de mesure dont la fonction de transfert est telle qu’il permette toutes les descriptions souhaitées. Enfin, les défauts de régularité du tracé, les défauts de dressage des voies, ne possèdent pour les composantes fréquentielles habituelles (défauts de courtes et moyennes longueurs d’onde) qu’une amplitude faible, de l’ordre de quelques mm à quelques dizaines de mm maximum. Or, on souhaite avec les dispositifs qualifiés pour la description du tracé et utilisés pour constitution de données d’entrée aux études de rectification des courbes, qu’ils soient capables à la fois de décrire des défauts de géométrie de la voie mais aussi du tracé. Il n’apparait pas nécessaire que la description intrinsèque de la géométrie de la voie soit caractérisée par le rayon pour les raisons explicitées. On estime que la courbure possède des propriétés plus intéressantes. Généralement, les moyens de mesure utilisés pour la description de la géométrie de la voie dans l’optique de la caractérisation de la géométrie intrinsèque et des défauts superposés sont donc des moyens de mesure relative, à corde, utilisant le principe de mesure 3 points pour l’obtention de la flèche. Ce type de dispositif de mesure est couramment employé pour l’inspection de la géométrie de la voie, la mesure est alors échantillonnée avec un faible pas spatial et les flèches sont fournies sur base engin, et sur base allongée pour des applications particulières. Les modes d’analyse des flèches sur base allongée, qui sont crête à crête ont l’avantage de ne pas nécessiter d’ajustage particulier.

Cependant, dans le cadre des acquisitions de données relatives aux études de rectification de tracé, le signal de flèches doit porter toutes les informations relatives aux différentes longueurs d’onde de défauts mais également à la géométrie intrinsèque de la courbe. C’est-à-dire que le signal de flèche comporte des composantes de différentes longueurs d’onde ainsi qu’une composante continue. Du fait de la fonction de transfert caractérisant le dispositif de mesure à corde, les composantes selon leur longueur d’onde voient leur amplitude conservée, atténuée ou amplifiée. De manière générale, les composantes de grandes longueurs d’onde voient leur amplitude atténuée par rapport à l’amplitude vraie.

Un tel signal s’analyse par l’écart entre la crête du signal et la ligne de foi en un point précis d’abscisse pour obtenir la valeur de flèche sur la base de mesure ; Mais il s’analyse surtout par la valeur entre la flèche moyenne, ou porteuse du signal et la ligne de foi, cette valeur traduisant la géométrie intrinsèque de la voie. C’est la déconvolution de cette porteuse qui indique le rayon. La part continue y a une grande place, en effet, il est nécessaire que l’offset soit parfaitement éliminé. La valeur du rayon serait irrémédiablement faussée par cet offset lors de la déconvolution.

Le dernier niveau d’analyse se fait entre la valeur de crête et la ligne moyenne ou ligne de la porteuse, on identifie ici la partie défaut qui se superpose à la géométrie intrinsèque.

Ces différentes finalités dans le domaine de la mesure de la géométrie de la voie ont conduit à des développements de moyens de mesure assez différents.

On comprend donc les raisons qui poussent l’homme du métier à choisir des principes de mesure relative, à corde (nous nous plaçons ici dans le cas de figure où les résultats de mesure servent essentiellement comme données d’entrée aux processus de rectification, de récolement ou de rectification du tracé de la voie et donc doivent être obtenus dans des conditions de charge et d’effets dynamiques du vecteur de mesure sur la voie à qualifier, tels que celle-ci soit considérée « à vide » pour que la géométrie décrite corresponde bien à la géométrie intrinsèque de la voie et des défauts superposés -mais des défauts permanents uniquement-. Ce cas de figure élimine donc naturellement les systèmes inertiels, qui bien qu’en théorie plus intéressants pour la description de la géométrie intrinsèque de la voie pour sa partie tracé, ne peuvent être mis en œuvre qu’à partir de vecteurs de type « engin », exerçant donc des efforts sur la voie, et de surcroît importants car le principe de mesure nécessite une vitesse minimale de fonctionnement, supérieure même à celle des mobiles travaux). Le choix des principes de mesure relative s’est imposé de manière universelle au niveau des engins de mesure, de maintenance de la géométrie de la voie et de stabilisation de cette dernière (auto bourreuses dresseuses niveleuses et stabilisateurs dynamiques). Les principes sont donc des principes de mesure à corde, avec ou sans contact (c’est-à-dire avec ou sans organe palpeur au contact du rail), à 3 points ou plus. Un système 3 points correspond exactement à un système permettant la mesure d’une flèche entre une base définie par deux points extrêmes et un 3e point projeté selon l’axe des y du repère de Frenet sur cette corde, et la partageant de manière égale ou non. Les points en question sont au contact du rail.

Les lorries de troisième catégorie présentent cependant des inconvénients. En raison de la difficulté de rendre les mesures indépendantes des défauts de gauche, que ce soit par soucis d’ergonomie, ou par difficulté mécanique, les bases de mesures sont particulièrement limitées avec un maximum atteint à 5m. Il s’agit par exemple des lorries Plasma de la société Rhomberg ou bien du lorry EMA de la société Vôgel und Plôstcher.

Par ailleurs, les lorries de troisième catégorie étant de petite longueur de base de mesure, ils sont inopérants pour fournir totalement le spectre de la géométrie de la voie autre que des courbures locales ou moyennes. L’obtention de courbure générale ou de description intrinsèque du tracé de la voie à l’aide du signal de flèches reste possible mais avec des lorries de mesure de grande longueur de base. Cependant, pour exploiter un signal de flèches afin de connaître la géométrie intrinsèque de la voie en tracé ou profil, il est nécessaire que la flèche moyenne soit parfaitement juste, donc que l’ajustage de la mesure soit le plus parfait possible, impliquant un offset bien réglé. La partie continue du signal de flèches doit être débarrassée effectivement de la composante continue d’offset. Or, les lorries de troisième catégorie voient leur mesure à corde difficilement ajustable avec précision ou au prix d’une forte dégradation du rendement ou d’immobilisation de moyens conséquents (comparaison avec d’autres dispositifs de mesure, aller/ retour en changeant la file de référence de la mesure). De surcroît, ces lorries n’embarquent aucun moyen de mesure redondante des paramètres de nivellement et de dressage et il n’existe que peu de moyens de validation opérationnelle de la mesure, et tous obligent à une comparaison avec les résultats de mesure d’un dispositif de mesure de référence ou bien des résultats de mesure de la section de ligne, archivés.

La difficulté majeure pour l’homme du métier reste l’ajustage des indications de mesure fournies par cesdits dispositifs de mesure.

Exposé de l’invention

La présente invention a pour but de pallier aux inconvénients précédemment évoqués et notamment la vérification et validité des mesures réalisées par des lorries de troisième catégorie.

La présente invention propose à cet effet un dispositif de mesure (ou lorry) dont la disposition des éléments constitutifs et les propriétés permettent, via un procédé de traitement de signal approprié, l’ajustage et la vérification des mesures réalisées.

Le dispositif de mesure permet la mesure d’au moins un des deux éléments suivants : dressage, nivellement d’une voie ferrée. Il comporte : - trois chariots d’appui : - un chariot de guidage, - deux chariots de stabilisation, chaque chariot de stabilisation étant relié au chariot de guidage par un bras de mesure, - des moyens de mesure d'au moins un des deux valeurs suivantes : flèche horizontale pour une mesure de dressage, flèche verticale pour une mesure de nivellement, - un dispositif d’odométrie, - un dispositif de localisation destiné à l’obtention de coordonnées géodésiques de la voie ferrée.

Le dispositif d’odométrie permet la détermination de la mesure d’une distance parcourue sur la voie par le dispositif de mesure.

Un tel dispositif de mesure permet avantageusement de rouler sur les deux files de rail de la voie ferrée et d'enregistrer, via les moyens de mesures, au moins un des deux paramètres à corde, flèche verticale, flèche horizontale, destinées à l'estimation du nivellement et/ou du dressage de la voie ferrée, ainsi que la distance parcourue au rail, sans interdépendance des para mètres entre eux. Le dispositif de mesure permet avantageusement d’obtenir une information de positionnement et permet d’obtenir des coordonnées géodésiques telles que latitude, longitude, altitude. L’invention permet avantageusement d’utiliser les coordonnées géodésiques ainsi obtenues pour rehausser, via par exemple un procédé idoine, le signal de flèches (verticales et/ou horizontales) pour les composantes du signal pour lesquelles le recalcul à partir de coordonnées géodésiques est pertinent et l’atténuation desdites composantes dans le signal de flèches (verticales et/ou horizontales) est importante. On obtient ainsi un dispositif de mesure global apte à fournir un signal de flèches (verticales et/ou horizontales) bien ajusté, donc avec un offset proche de zéro, vérifiable en ce qui concerne sa restitution de la géométrie intrinsèque du profil (respectivement du tracé) et décrivant l’ensemble du spectre de la géométrie de la voie.

Les coordonnées géodésiques obtenues, généralement latitude, longitude, altitude, sont converties dans un format légal du système de géo référencement en vigueur dans le pays d’utilisation.

Un tel dispositif de mesure est avantageusement adapté à la mise en œuvre de procédés portant sur : - l’amélioration de l’ajustage des mesures dites à corde, c’est-à-dire mettant en œuvre un principe de mesure basé sur une évaluation d’une distance entre un ou plusieurs points de référence au rail et une corde formant base de mesure, - l’obtention d’un signal de géométrie voie décrivant le dressage et/ou le nivellement et issu d’un signal de mesure à corde sur une courte base de mesure, réhaussé pour la partie basse fréquence du spectre du tracé et/ ou du profil.

Suivant des modes de réalisation préférés, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.

Dans des modes de réalisations préférés, le dispositif de localisation comporte un récepteur apte à recevoir des signaux émis par des satellites de navigation.

Le dispositif de localisation permet l’obtention de coordonnées géodésiques de positionnement absolu remplaçant avantageusement un tachéomètre ou théodolite fixé sur un lorry et visant des cibles ou prismes sur ou hors de la voie ferrée ou à l’inverse un prisme fixé sur un lorry et visé par un théodolite. Suivant des modes de réalisation préférés, le récepteur reçoit en outre en temps réel un signal différentiel de correction de ses coordonnées de position afin d’améliorer la précision des coordonnées géodésiques obtenues à partir de ce seul récepteur.

Dans un mode de réalisation préféré, le récepteur est un récepteur de position satellite de type antenne GPS différentielle à correction de phase.

Dans des modes de réalisations préférés, le récepteur est positionné sur un des chariots d’appui.

Dans un mode de réalisation préféré, le positionnement du récepteur permet un rabattement de la référence des coordonnées géodésiques au point de référence de la mesure de la flèche de nivellement et de dressage.

Ce rabattement des coordonnées géodésiques doit permettre de les utiliser, prises aux trois points de référence de la base de mesure afin d’obtenir des flèches de dressage, respectivement de nivellement. Ces flèches obtenues permettront alors après traitement un meilleur ajustage de l’offset de la mesure de dressage, respectivement nivellement, mais également permettre pour des lorries de mesure non doté de dispositifs de mesure du nivellement et/ou du dressage, ou de longueur de base de mesure très coûte, de fournir des signaux de nivellement et de dressage pour caractériser la géométrie intrinsèque de la voie (profil et tracé).

De même, le dispositif de mesure permet d’obtenir les dites coordonnées géodésiques au niveau des points de référence de la mesure relative de dressage, respectivement de nivellement. L’invention permet avantageusement de s’affranchir des différentes difficultés de relation du point de référence d’une mesure de position satellitaire d’un récepteur placé sur le dispositif de mesure avec des points de référence d’une mesure relative de la géométrie de la voie.

Dans des modes de réalisations préférés, le chariot d’appui comporte un ensemble de roulage comportant des trains de galets d’appui destinés à être positionnés contre un flanc intérieur d’une file de rail de la voie ferrée.

Dans des modes de réalisations préférés, les galets d’appui présentent une forme de champignon avec chanfrein de raccord de part et d’autre.

Dans des modes de réalisations préférés, le récepteur est positionné à proximité d’un des galets d’appui.

Dans des modes de réalisations préférés, les galets d’appui des deux chariots de stabilisation sont réalisés et positionnés de sorte à être insensibles aux conditions de lubrification du flanc du rail.

Dans des modes de réalisations préférés, les galets d’appui des deux chariots de stabilisation sont réalisés de sorte à être insensibles à la géométrie du rail et à son usure.

Dans des modes de réalisations préférés, les galets d’appui des deux chariots de stabilisation sont positionnés de sorte à être en permanence au contact du rail.

Dans des modes de réalisations préférés, le dispositif de mesure comporte un moyen de mesure destiné à la mesure du devers de la voie ferrée.

Dans des modes de réalisations préférés, le dispositif de mesure comporte un moyen de mesure destiné à la mesure d’une pente de la voie ferrée.

Dans des modes de réalisations préférés, le dispositif de mesure comporte un moyen de mesure destiné à la mesure d’un écartement de la voie ferrée.

Présentation des figures L’invention sera maintenant plus précisément décrite dans le cadre de modes de réalisation préférés, qui n’en sont nullement limitatifs, représentés sur les figures 1 à 10, dans lesquelles :

La figure 1, représente une vue en perspective d’un exemple de dispositif de mesure selon l'invention,

La figure 2 représente une vue latérale du dispositif de mesure de la figure 1,

La figure 3 représente un agrandissement du dispositif de mesure au niveau d'un chariot de guidage,

La figure 4 représente une vue en perspective de la première plateforme du chariot de guidage,

La figure 5 représente une vue latérale de la première plateforme du chariot de guidage,

La figure 6 représente une vue latérale opposée de la première plateforme du chariot de guidage,

La figure 7a représente une vue de dessus d'un plateau de mesure de la première plateforme du chariot de guidage destiné à recevoir les bras de mesure du chariot de guidage,

La figure 7b représente une coupe transversale de la figure 7a au niveau d'une double chape,

La figure 8 représente une vue de dessus d'un chariot de stabilisation,

La figure 9 représente une vue en perspective du chariot de stabilisation de la figure 8,

La figure 10 représente une vue de coté du chariot de stabilisation.

Description détaillée de l’invention

Un exemple de réalisation d'un dispositif de mesure 1 suivant un mode de réalisation de l’invention est à présent décrit de manière détaillée et illustrée par les figures 1 à 10. L’invention est décrite dans le cas d’une voie ferrée 5 d'un réseau national, à écartement normal, soit 1435mm, mais l’invention est également applicable à tous les types de voies ferrées, notamment les voies à écartement métrique.

Une voie ferrée 5 est constitué de deux files de rails 6, 7 en vis-à-vis dont l'écartement est maintenu constant par une fixation sur des traverses 8.

Pour toute la description, on définit un repère XYZ, de centre 0, dans lequel l'axe X représente la direction longitudinale de la voie ferrée, l'axe Y représente la direction transversale aux rails, c'est-à-dire dans le sens des traverses, et l'axe Z représente l’axe vertical, perpendiculaire aux deux axes X et Y.

Le dispositif de mesure 1 est adapté à la mesure des sept paramètres de la géométrie de la voie. Plus spécifiquement, le dispositif de mesure 1 est adapté à la mesure du nivellement et du dressage de chaque file de rail 6, 7 par une mesure de flèches via le principe de mesure de corde à trois points.

La mesure de dressage est obtenue à partir de la mesure d’une flèche horizontale, c'est-à-dire une flèche mesurée dans un plan XOY.

La mesure de nivellement est obtenue à partir de la mesure d’une flèche verticale, c'est-à-dire une flèche mesurée dans un plan XOZ.

Le dispositif de mesure 1, destiné à être installé sur les deux files de rails 6, 7 d’une voie ferrée 5, comporte : trois chariots d’appui : - un chariot de guidage 10, - deux chariots de stabilisation 30, deux bras de mesure 20 s’étendant de part et d’autre du chariot de guidage 10, chaque chariot de stabilisation 30 étant ainsi relié au chariot de guidage par un bras de mesure, un dispositif de localisation 50 destiné à l’obtention de coordonnées géodésiques de la voie ferrée 5 un dispositif d’odométrie.

Le chariot de guidage 30

Le chariot de guidage 30 comporte, comme illustré sur les figures 3 à 7b : une première plateforme 11 destinée à être positionnée sur une première file de rail 6, une seconde plateforme 12 destinée à être positionnée sur une seconde file de rail 7, une barre de liaison 13 rigide destinée à relier les deux plateformes 11, 12, et destinée à être positionnée selon un axe transversal Y, parallèlement aux traverses.

La première plateforme 11, illustrée figure 4 à 7b, comporte : un premier ensemble, dit de roulage 110, destiné à prendre appui et à faire rouler la première plateforme 11 sur la première file de rail 6, un second ensemble, dit de liaison 111, destiné à relier la première plateforme 11 aux bras de mesure 20.

Dans l'ensemble de la description, par deux pièces solidaires ou deux pièce liées/reliées solidairement, on entend deux pièces liées mécaniquement autorisant au moins un degré de liberté.

Par degré de liberté dans une liaison, on entend un mouvement relatif indépendant d'une pièce par rapport à une autre autorisé par cette liaison. L'ensemble de roulage 110 comprend au moins une roue 1101 destinée à venir s’appuyer sur le dessus du champignon 61 de la première file de rail, dit plan de roulement 62. Dans un exemple préféré de réalisation, illustré sur la figure 6, deux roues 1101 sont appuyées sur la première file de rail 6 afin de conférer une stabilité au chariot de guidage 10 qui repose ainsi sur trois roues 1101 et est donc insensible au gauche de la voie. Les deux roues sont espacées l’une de l’autre, selon l’axe longitudinal X, d'une distance telle que l’empattement formé entre les deux roues 1101 puisse permettre aisément le franchissement des lacunes des parties de croisements des appareils de voie.

Des trains de galets d’appui 1102 sont destinés à être positionnés contre un flanc intérieur 63 du champignon 61 de la première file de rail 6, situé en vis-à-vis du champignon 71 de la seconde file de rail opposée 7. Dans un exemple préféré de réalisation, illustré sur la figure 4, deux trains de galets d’appui 1102 prennent appui contre la première file de rail 6, un train de galets par roue.

Dans un exemple de réalisation, chaque train de galets d’appui 1102 comprend trois galets d'appui afin de pouvoir franchir aisément les lacunes des rails, que ce soit au niveau des joints de rail, qu’au niveau des appareils de dilatation etc. Les deux trains de galets 1102 sont espacés l’un de l’autre, selon l’axe longitudinal X, d'une distance telle que cette distance soit supérieure à la longueur d’une lacune maximale existante en voie.

Dans un exemple de réalisation, chaque galet d’appui 1102 possède une forme de champignon avec chanfrein de raccord de part et d’autre afin d’une part de garantir une hauteur de palpage constante le long du flanc du rail et d’autre part de chasser d’éventuels dépôt de graisse sur le flanc du rail de part et d’autre du point de contact et éviter ainsi une accumulation de graisse sur le flanc du galet d’appui au point de contact. L'ensemble de roulage 110 comporte en outre des moyens magnétiques 1103 destinés à maintenir plaquer la roue 1101, et par conséquent la première plateforme 11, contre le rail 6, pour éviter les déraillements de ladite plateforme.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, les moyens magnétiques 1103 sont des blocs aimantés, préférentiellement au nombre de deux.

Les moyens magnétiques 1103 sont destinés à être disposés contre un flanc du champignon de la première file de rail 6. Dans l'exemple non limitatif de la figure 4, les moyens magnétiques sont disposés contre le flanc intérieur 63 afin de ne présenter aucune gêne dans le franchissement des appareils de voie et des platelages de passage à niveau. Ce flanc intérieur 63 étant garanti d’être libre, puisque c’est sur lui que vient prendre appui le boudin des roues des véhicules ferroviaires. L'ensemble de liaison 111 comprend, illustré sur les figures 4 à 6 : un premier bloc, dit plateau de mesure 1111, destiné à assurer la continuité rigide des deux bras de mesure 20, sur lequel va venir se solidariser les deux bras de mesure, afin de ne former qu’une seule et même base de mesure, un second bloc, dit embase de mesure 1112, sur lequel va venir se fixer en liaison pivot le plateau de mesure 1111, ledit second bloc roulera dans des moyens de guidage 131 portés par la barre de liaison 13.

Le plateau de mesure 1111 présente une forme sensiblement parallélépipédique rectangle, de longueur L (selon l'axe transversal Y) supérieure à une largeur du rail. Le plateau de mesure 1111 présente une largeur telle qu’une distance entre les plaques verticales d’extrémités des bras de liaison soit suffisamment courte pour que le dispositif de mesure reste assimilable à un système de mesure de corde à trois points.

Le plateau de mesure 1111 est suffisamment rigide pour être insensible à la flexion que peut subir le chariot de guidage 10.

Le plateau de mesure 1111 est avantageusement réalisé dans un matériau en aluminium ou en acier traité.

Dans un exemple de réalisation, le plateau de mesure 1111 comporte, au niveau de flancs longitudinaux 11111, des chapes 11112, figures 7a et 7b. Chaque flanc longitudinal 11111 comporte une double chape. Au total, le plateau de mesure 1111 comporte quatre chapes 11112. Dans chaque double chape se monte sans jeu un arbre 11113 porté par des paliers à roulement montés serrés. Chaque arbre 11113 est solidarisé respectivement à un bras de mesure 20 décrit ultérieurement. L’embase de mesure 1112 présente une forme sensiblement parallélépipédique rectangle.

Dans un exemple de réalisation, l’embase de mesure 1112 présente une largeur sensiblement identique à la largeur du plateau de mesure. L’embase de mesure 1112, au niveau d'une première face, est solidaire d'une face dite inférieure 11114, du plateau de mesure 1111. Seule une rotation selon l’axe vertical Z entre le plateau de mesure 1111 et l’embase de mesure 1112 est autorisée. Le but recherché est de permettre au chariot de guidage 10 de former un angle avec les bras de mesure (toujours alignés) lorsque le dispositif de mesure 1 entre ou sort d’une courbe de la voie ferrée 5. L’embase de mesure 1112, au niveau d'une seconde face, opposée à la première face, est en liaison glissière avec la barre de liaison 13. Ladite embase de mesure 1112 comporte deux trains de galets qui roulent sur les moyens de guidage 131 portés par ladite barre de liaison.

Les moyens de guidage 131 sont destinés à permettre le déplacement latéral, selon l'axe transversal Y, de la première plateforme 11.

Dans un mode de réalisation préféré, les moyens de guidage 131 sont deux rails de guidage parallèles, préférentiellement en acier traité, insérés dans ladite barre de liaison.

Les galets présentent une forme complémentaire à la forme des rails de guidage.

La forme des galets est définie de telle sorte que lesdits galets maintiennent l’embase de mesure 1112 solidaire de la barre de liaison 13 de sorte à permettre une rotation selon l’axe vertical Z, tout en permettant une translation d’axe transversal Y. Cette translation d’axe transversal Y permet, via le plateau de mesure 1111, en liaison pivot d’axe vertical Z avec cette embase de mesure 1112 mais solidaire de lui dans cette même direction verticale, aux bras de mesure 20 de matérialiser la corde dès lors qu’une courbe se crée sur la voie. L’empattement entre les deux trains de galet a une importance particulière et doit être un certain nombre de fois la valeur de l’entraxe des deux rails de guidage sur lequel ces trains de galets roulent et ce afin d’éviter que l’embase de mesure puisse glisser dans une direction autre que parallèle auxdits rails de guidage. L’importance de ce guidage parallèle est rendu nécessaire par la volonté d’éviter tous efforts non normaux aux bras de mesure et donc de favoriser d’éventuelles flexions.

La minimisation des flexions permet de rendre la mesure de flèches horizontales pour le dressage par le dispositif de mesure 1 juste et fidèle, mais surtout de rendre cette mesure totalement indépendante du paramètre du dévers et donc de mesurer le dressage des voies ferrées même dans les extrémités de l’étendue de mesure du dévers, c'est-à-dire en courbe de grand dévers, jusqu’à 220mm.

En conclusion, la liaison solidaire entre la barre de liaison 13 et la première plateforme 11 du chariot de guidage se résume uniquement à une translation d’axe transversal Y. Une translation d’axe horizontal X est impossible car il y a absence de jeu entre les galets et les rails de guidage 131 respectifs. Une translation d’axe vertical Z est impossible car les galets et les rails de guidage respectifs sont de formes complémentaires. La forme complémentaires des galets et des rails de guidage respectifs ainsi que l’absence de jeu empêche le tangage du dispositif de mesure, soit empêche la rotation selon l’axe transversal Y. Une rotation selon l’axe horizontal X et l’axe vertical Z est impossible du au fait que les deux trains de galets sont séparés par un empattement prédéfini.

La seconde plateforme 12 comporte un ensemble de roulage 120, comme pour la première plateforme 11, destiné à prendre appui et à faire rouler la seconde plateforme 12 sur la seconde file de rail 7. L'ensemble de roulage 120 comprend au moins une roue 1201 destinée à venir s’appuyer sur le plan de roulement 72 du second rail 7. Dans un exemple préféré de réalisation, illustré sur la figure 1, une unique roue 1201 est appuyée sur le rail.

Un train de galets d’appui 1202 est destiné à être positionné contre un flanc intérieur 73 du champignon 71 du second rail 7, situé en vis-à-vis du champignon 61 du premier rail 6.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, le train de galets d’appui 1202 comprend trois galets d'appui. L'ensemble de roulage 120 comporte en outre des moyens magnétiques (non représentés) destinés à maintenir plaqué la roue 1201, et par conséquent la seconde plateforme 12, contre le second rail 7, pour éviter les déraillements de ladite seconde plateforme.

Dans un exemple de réalisation, les moyens magnétiques sont un unique bloc aimanté.

Les moyens magnétiques sont destinés à être disposés contre un flanc du champignon du rail.

Les bras de mesure 20

Chaque bras de mesure 20 est assimilé à une poutre suffisamment rigide de sorte à résister à la torsion et la flexion lors du déplacement du dispositif de mesure sur la voie ferrée.

Chaque bras de mesure 20 comprend une âme 21 de longueur Lb prédéfinie comportant, à des extrémités longitudinales 22, une plaque de renfort 23, 24 et destinée à assurer la liaison avec le chariot de guidage 10.

Les bras de mesure 20 sont destinés à être positionnés, lorsque le dispositif de mesure 1 est placé sur la voie ferrée 5, de sorte que leurs âmes 21 sont dans l'axe longitudinal X et les plaques de renfort 23, 24 dans l'axe transversal Y.

Une plaque de renfort, dite première plaque externe 23, de chaque bras de mesure 20 comprend des premiers moyens de liaison 231 destinés à se solidariser avec le plateau de mesure 1111 de l'ensemble de liaison 111 de la première plateforme 11 du chariot de guidage 10.

Dans un exemple préféré de réalisation, les premiers moyens de liaison 231 sont un mors présentant une forme sensiblement parallélépipédique dont une face 2311, destinée à être positionnée en regard de l’arbre 11113, est évidée de façon triangulaire, de telle sorte que le positionnement du mors 231 (évidement triangulaire) sur l’arbre 11113 (forme sensiblement circulaire) assure une liaison trois points, donc une absence de jeu entre eux, ce qui à terme minimise les erreurs de mesure des flèches horizontale et verticale.

Dans un mode de réalisation d'une première plaque externe 23, ladite première plaque externe comporte des raidisseurs 232 au niveau d'une face 233 des premières plaques de renfort 23 en vis-à-vis de l'ensemble de liaison.

Dans un exemple non limitatif de l’invention, les raidisseurs 232 sont des nervures.

De préférence, la première plaque externe 23 présente une longueur, selon l'axe transversal Y, sensiblement égale à la longueur L du plateau de mesure 1111 du chariot de guidage 10.

La seconde plaque de renfort, dite seconde plaque externe 24, de chaque bras de mesure 20 comprend des seconds moyens d'accrochage 241 avec le chariot de stabilisation 30.

Dans un mode de réalisation d'une seconde plaque externe 24, ladite seconde plaque externe comporte des raidisseurs 242 au niveau d'une face 243 de la seconde plaque externe opposée à la face liée à l'âme du bras de mesure.

Dans un mode de réalisation d'une âme 21 d’un bras de mesure 20, l’âme 31 présente une structure de type treillis triangulé avec un choix d’entraxe des tubes composant le treillis qui les rendent éloignés de la fibre neutre de l’âme.

Dans un exemple de réalisation, l'âme 31 est un prisme droit à base triangle formé par un assemblage de tubes sous forme d’un treillis, de largeur (selon l'axe transversal Y) inférieure à la longueur de la première plaque externe. L'âme 31 comporte en outre une jambe de force 211 pour limiter la torsion.

Dans un autre exemple de réalisation, l’âme 21 est un parallélépipède quelconque formé par un assemblage de tubes sous forme d’un treillis, de largeur (selon l'axe transversal Y) sensiblement égale à la longueur de la première plaque.

De préférence, afin de minimiser la génération de flexion, chaque bras de mesure 20 est réalisé en monobloc.

Chaque bras de mesure 20 est fixé solidairement respectivement à un arbre 11113 monté dans une double chape 11112. Ce montage sert à constituer l’interface avec les premières plaques externes 23 des bras de mesure. Les premières plaques externes 23, du côté du chariot de guidage, comportent chacune deux mors 231, préférentiellement en acier traité, qui vient reposer sur deux arbres 11113, préférentiellement en acier traité, portés par une double chape. La liaison ainsi formée est purement trois points, donc sans possibilité de jeux. Ces doubles chapes portent des arbres montés sans jeu, les mors 231 disposés sur les premières plaques externes 23 des bras de mesure sont positionnés et maintenus toujours sur une même face de chaque double chape, chacun par un système de brides 26 et de sauterelles 27, illustré figure 6, assurant la mise et le maintien en position et ce, afin de ne jamais avoir de décalage du zéro de la mesure de flèche. L’unique degré de liaison entre les bras de mesure 20 et le chariot de guidage 10 est une rotation d’axe transversal Y. Cette unique rotation est possible via le principe du mors qui enserre les axes tenus par les doubles chapes. Il n’existe pas d’autre rotation, ni aucune translation selon l’un quelconque des trois axes.

La distance entre l’axe des deux doubles chapes de chaque côté du plateau de mesure doit être suffisamment grande pour que le guidage soit rigoureux afin d’éviter un éventuel fléchissement. Cette distance doit être supérieure à une fraction de la longueur de chaque bras de mesure. Cette distance joue un rôle important dans l’obtention d’une rigidité globale de la corde de mesure représentée par les deux bras de mesure liaisonnés au niveau de ce plateau de mesure.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, une telle distance est de 7,4% de la longueur du plus long bras de mesure.

De préférence, les bras de mesure sont réalisés dans un matériau léger, par exemple en aluminium.

Les chariots de stabilisation 30

Les chariots de stabilisation 30 sont sensiblement identiques. La description se fera uniquement sur un chariot de stabilisation.

Un chariot de stabilisation 30 comporte, comme par exemple illustré sur les figures 8 à 10 : une plateforme 31 destinée à être positionnée sur la première file de rail 6, comportant trois ensembles de roulage 311 en série le long de l'axe longitudinal X, un quatrième ensemble de roulage 32 destiné à être positionné sur la seconde file de rail 7, une traverse rigide 33 destinée à relier la plateforme 31 au quatrième ensemble de roulage 32.

Les trois ensembles de roulage 311a, 311b sont espacés les uns de l’autre, selon l’axe longitudinal X, d'une distance telle que la distance formée entre l’ensemble de roulage dit central 311a et les deux ensembles de roulage dits externes 311b permettent, via des bielles rotulées, de prévenir le déraillement du dispositif de mesure, le moment nécessaire au décollement des aimants solidaires des dits ensemble de roulement étant d’autant plus grand que l’espacement entre ces ensembles de roulage est grand. L'ensemble de roulage central 311a est solidaire de la deuxième plaque externe 24 d'un bras de mesure 20.

Dans un exemple non limitatif de l’invention, l’ensemble de roulage central 311a est solidaire de la deuxième plaque externe 24 par une équerre dotée d’un alésage qui porte le palier dans lequel s’emmanche l’axe de la roue.

Les trois ensembles de roulage 311a, 311b de la plateforme 31 du chariot de stabilisation 30 comprennent chacun au moins une roue 3111 destinée à venir s’appuyer sur le plan de roulement 62 du premier rail 6. Dans un exemple préféré de réalisation d'un ensemble de roulage, illustré sur la figure 10, une roue est appuyée sur le rail.

Des trains de galets d’appui 3112 sont destinés à être positionnés contre le flanc intérieur 63 du champignon 61 de la première file de rail 6. Dans un exemple préféré de réalisation, illustré sur la figure 10, deux trains de galets d’appui prennent appui contre la première file de rail.

Dans un exemple de réalisation, le train de galets d’appui des trois ensembles de roulage central comprend trois galets d'appui afin de pouvoir franchir aisément les lacunes des rails.

Les trains de galets 3112 sont espacés l’un de l’autre, selon l’axe longitudinal X, d'une distance telle que cette distance soit supérieure à la longueur d’une lacune maximale existante en voie.

Les trois ensembles de roulage 311a, 311b comportent en outre des moyens magnétiques 3113 destinés à maintenir plaquer la roue 3111, et par conséquent la plateforme31 , contre la première file de rail 6, pour éviter les déraillements de ladite plateforme.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, les moyens magnétiques 3113 sont des blocs aimantés, préférentiellement au nombre de deux pour l'ensemble de roulage central 311a et au nombre de un pour les deux autres ensembles de roulage 311 b.

Les moyens magnétiques 3113 sont destinés à être disposés contre un flanc du champignon du rail. Dans l'exemple de la figure 9, les moyens magnétiques sont disposés contre le flanc intérieur 63 afin de ne présenter aucune gêne dans le franchissement des appareils de voie et des platelages de passage à niveau. Ce flanc intérieur étant garanti d’être libre, puisque c’est sur lui que vient prendre appui le boudin des roues des véhicules ferroviaires.

Le quatrième ensemble de roulage 32 est destiné à prendre appui et à rouler sur la seconde file de rail 7.

Le quatrième ensemble de roulage comprend une roue 321 destinée à venir s’appuyer sur le plan de roulement 72 de la seconde file de rail 7.

La traverse rigide 33 relie la roue 3111 de l'ensemble de roulage central 311a à la roue 321 du quatrième ensemble de roulage 32.

La traverse rigide 33 est positionnée de sorte à se retrouver selon l'axe transversal Y, lorsque le dispositif de mesure 1 est en place sur la voie ferrée.

Les deux ensembles de roulage externes 311 b sont reliés à la traverse rigide 33, via une poutre 34. Une première extrémité de la poutre reliant ladite poutre à un cadre mobile coulissant 35 sur la traverse est une liaison pivot. Il n'y a ainsi pas de rotation par rapport à la traverse rigide 33, mais un degré de liberté en translation selon l'axe transversal Y et un degré de liberté en translation selon l'axe vertical Z. Ledit cadre mobile coulissant 35 fait l’interface avec la traverse rigide 33 et permet de ne pas impacter la mesure de flèche horizontale par le grand empattement entre les deux ensembles de roulages externes 311b. Ce cadre mobile coulissant 35 permet également de rendre le comportement du chariot de stabilisation insensible au gauche de la voie. En effet, le gauche est la distance d’un point aux plans formés par les quatre autres. S’il n’y a que trois points de contact roue/ rail, deux sur une file de rail et un sur la file opposée, il ne peut y avoir de gauche. Ce cadre mobile, permet au chariot de stabilisation d’avoir ce mode de réalisation en rendant les roues des ensembles de roulage externes indépendantes dans les plans verticaux et latéraux des roues portant la traverse. Une seconde extrémité de la poutre, opposée à la première extrémité, reliant la poutre à l’ensemble de roulage externe est une liaison rotule.

La traverse rigide 33 comporte une liaison glissière 36 à laquelle sont reliées solidairement deux bielles rotulées 361, lesdites deux bielles rotulées étant reliées solidairement chacune à une poutre.

La liaison glissière 36 est destinée à empêcher les décrochements ou déraillements de la roue 321 du quatrième ensemble de roulage 32 de la seconde file de rail 7 et fausser les mesures enregistrées par le dispositif de mesure. De tels décrochements ou déraillements pourraient apparaître lorsque la voie ferrée présente une courbe ou tout simplement lorsque des éléments perturbateurs, tels que des cailloux, sont sur le plan de roulement 72 de la seconde file de rail 7.

Chaque bielle rotulée 361 est solidarisée à un ensemble de roulage externe 311b par une rotule 37. La liaison entre un bras de mesure 20 et un chariot de stabilisation 30 est donc une liaison rotule, ce qui permet une rotation selon les trois axes X, Y et Z. Il n’existe pas de translation possible sur lesdits trois axes.

Le chariot de stabilisation 30 comporte en outre un moyen de rappel élastique 38 reliant la liaison glissière à une extrémité de la traverse se situant du coté du quatrième ensemble de roulage. Ce moyen de rappel élastique permet avantageusement de maintenir l'ensemble de roulage central 331a plaqué contre la première file de rail 6.

Le chariot de stabilisation 30 ainsi représenté permet avantageusement de rouler sans dérailler le long de la voie ferrée 5 et également de garantir le plaquage constant des galets d’appui 3112 contre le flanc intérieur 63 du champignon 61.

Le dispositif de mesure 1 comporte également un dispositif de localisation de la position odométrique (non représenté) des points fixes sur la voie ferrée.

Le dispositif d’odométrie permet la détermination de la mesure d’une distance parcourue sur la voie par le dispositif de mesure 1.

Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif d’odométrie comporte un codeur incrémental visant une roue dentée du dispositif de mesure. Dans un exemple de réalisation, le dispositif d’odométrie est positionné sur la roue 1201 de l’ensemble de roulage 120 de la seconde plateforme 12 du chariot de guidage 10.

Le dispositif de mesure 1 comporte préférentiellement des moyens de mesure de différents paramètres géométriques de la voie

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comporte des moyens de mesure (non représentés), dits premiers moyens de mesure, pour la mesure du devers et du gauche de la voie ferrée 5.

Les premiers moyens de mesure du devers sont préférentiellement un inclinomètre destiné à mesurer un angle dans le plan Υ0Ζ.

Les premiers moyens de mesure permettent d’une part la mesure directe du devers de la voie ferrée et d’autre part la mesure indirecte du gauche, via une mesure différentiel du devers.

Dans un mode de réalisation, l’inclinomètre est positionné sur la barre de liaison 13 du chariot de guidage 10.

Dans un autre mode de réalisation, l’inclinomètre est positionné sur la traverse 33 du chariot de stabilisation 30.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comporte des moyens de mesure (non représentés), dits deuxièmes moyens de mesure, pour la mesure d’écartement de la voie ferrée, c’est-à-dire la mesure d’écartement entre les deux files de la voie ferrée.

Les deuxièmes moyens de mesure sont préférentiellement un capteur de déplacement linéaire destiné à mesurer une variation de l’écartement entre les deux files de rail.

Avantageusement, le capteur de déplacement linéaire est positionné sur la barre de liaison 13 du chariot de guidage 10, selon l’axe transversal Y.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, le capteur de déplacement linéaire est positionné sur une face, dite horizontale, de la barre de liaison du chariot de guidage, lorsque le dispositif de mesure est en place sur la voie ferrée afin de mesurer différentiellement la position du plateau de mesure portant les éléments de roulage et de la barre de liaison.

Dans un exemple de réalisation, le capteur de déplacement linéaire est relié à la barre de liaison par des tétons de centrage et des boulons.

De préférence, le capteur de déplacement linéaire est un capteur de type magnétostrictif, par exemple le capteur MKS de la société TWK.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comporte des moyens de mesure, dits troisièmes moyens de mesure 2, pour la mesure directe de la flèche horizontale. La mesure de la flèche horizontale donne l’information sur le dressage de la première file de rail.

Le dressage de la seconde file de rail est avantageusement déterminé à partir de la mesure de l’écartement et celle de la flèche horizontale de la première file de rail.

Les trois chariots (de guidage et de stabilisation) sont en contact avec la première file de rail et les bras de mesure matérialisent une corde rigide. Le dispositif de mesure 1 est ainsi assimilable à un système de mesure à corde à trois points.

Lorsque la voie ferrée présente une courbe, on observe un déplacement selon l’axe transversal Y des deux bras de mesure 20 rigides matérialisant la corde et rendus solidaires par l’embase de mesure du chariot de guidage par rapport à la barre de liaison dudit chariot de guidage. Il est alors possible de réaliser une mesure directe de la flèche horizontale.

Les troisièmes moyens de mesure sont préférentiellement un capteur de déplacement linéaire.

Avantageusement, le capteur de déplacement linéaire est positionné sur la barre de liaison du chariot de guidage, selon l’axe transversal Y.

De préférence, le capteur de déplacement linéaire est un capteur de type magnétostrictif, par exemple le capteur MKS de la société TWK.

Dans un exemple non limitatif de réalisation, le capteur de déplacement est positionné sur la face verticale de la barre de liaison du chariot de guidage comportant les moyens de coulissage afin de mesurer différentiellement le déplacement du plateau de mesure, solidaire des deux bras de mesure. L’embase de mesure comporte sur une de ses faces verticales, un point d’accroche, rotulé de la bielle de liaison avec le capteur de déplacement linéaire.

De préférence, le capteur de déplacement linéaire est un capteur de type magnétostrictif, par exemple le capteur MKS de la société TWK.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure comporte des moyens de mesure, dits quatrièmes moyens de mesure 3, pour la mesure indirecte de la flèche verticale. La mesure de la flèche verticale donne l’information sur le nivellement relatif de la première file de rail.

Le nivellement de la seconde file de rail est avantageusement déterminé à partir de la mesure de devers et celle de la flèche verticale de la première file de rail.

Lorsque la voie ferrée présente des différences de hauteur, on observe un déplacement selon l’axe vertical Z d’au moins un des deux bras de mesure rigides matérialisant la corde et rendus solidaires par l’embase de mesure du chariot de guidage. Il est alors possible de réaliser une mesure indirecte de la flèche verticale, au signe près, et par conséquent du nivellement relatif.

Les quatrièmes moyens de mesure sont préférentiellement un capteur de déplacement linéaire.

Avantageusement, le capteur de déplacement est positionné sur les deux bras de mesure 20, à proximité des premières plaques externes desdits bras de mesure, selon l’axe longitudinal X.

De préférence, le capteur de déplacement est un capteur de type magnétostrictif, par exemple le capteur MKS de la société TWK.

Préférentiellement, le capteur de déplacement est positionné sur la partie la plus éloignée de l'ensemble de roulage du chariot de guidage, c'est-à-dire la partie la plus haute par rapport à la voie ferrée lorsque le dispositif de mesure est en place sur la voir ferrée.

Des extrémités des bras de mesure positionnées du côté du chariot de guidage comportent des éléments de fixation des deux parties d’un capteur de déplacement, comme illustré sur la figure 6.

Dans un mode de réalisation préféré, les éléments de fixation sont des axes coniques filetés, emmanchés dans un tube du treillis constituant le bras de mesure préalablement percé et alésé coniquement.

Dans ce mode de réalisation, un axe conique fileté est monté par bras de mesure.

Dans un exemple de réalisation, le capteur de déplacement est fixé solidaire de l’axe conique fileté d’un bras de mesure, la partie mobile du capteur de déplacement est reliée par une bielle rotulée, à l’extrémité de l’axe conique fileté emmanché sur le bras de mesure opposé.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comporte des moyens de mesure (non représentés), dits cinquièmes moyens de mesure, pour la mesure de la pente de la voie ferrée 5.

Les cinquièmes moyens de mesure de la pente sont préférentiellement un inclinomètre destiné à mesurer un angle dans le plan XOZ.

Dans un mode de réalisation, l’inclinomètre est positionné sur la barre de liaison 13 du chariot de guidage 10.

Dans un autre mode de réalisation, l’inclinomètre est positionné sur la traverse 33 du chariot de stabilisation 30.

Dans un exemple de réalisation, le dispositif de mesure 1 comporte le dispositif de localisation 50 pour l’obtention de coordonnées géodésiques de la voie ferrée 5.

Le dispositif de localisation 50 comporte préférentiellement un récepteur 51, par exemple un récepteur GNSS (« Global Navigation Satellite System »), apte à recevoir des signaux émis par des satellites de navigation, par exemple du type GPS (« Global Positioning System »), GLONASS (« GLobal’naya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema», système de navigation russe), GALILEO (système européen de navigation par satellite), EGNOS (« European Geostationary Navigation Overlay Service >>), WAAS (« Wide Area Augmentation System >>), MSAS (« MTSAT Satellite-based Augmentation System »). Le système EGNOS permet également de contrôler de façon permanente la constellation de satellites GPS et fournit un service d'intégrité en temps réel et des données de correction pour les satellites des constellations GPS et GALILEO permettant de la sorte un positionnement garanti de haute précision.

Ledit récepteur 51 permet avantageusement la réception de signaux dits RTK (pour Real Time Kinematic) de correction de la phase des ondes porteuses des signaux émis par les systèmes de navigation par satellite. Ce signal fourni par une station de référence permet des corrections en temps réel donnant accès à une précision de l'ordre du centimètre. Dans le cas particulier du GPS, le système est alors appelé Carrier-Phase Enhancement ou CPGPS.

Le dispositif de localisation 50 permet, selon s’il reçoit des signaux de correction RTK, l’obtention de coordonnées géodésiques brutes ou de coordonnées géodésiques corrigées permettant l’obtention de coordonnées dans un système de positionnement absolu avec une précision centimétrique.

Dans un mode de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur le chariot de guidage 10 ou sur un des chariots de stabilisation 30.

Dans un mode préféré de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur le chariot de guidage 10 ou un chariot de stabilisation 30 de telle sorte que la distance entre une base du récepteur et un point de contact latéral des galets d’appui 3312 du chariot de guidage 10 ou d’un chariot de stabilisation 30 au flanc du rail soit déterminée et constante au cours du temps. Un tel positionnement du récepteur est nécessaire afin de permettre un rabattement d’un point de référence de la mesure géodésique vers le point de contact latéral au flanc du rail.

Dans un autre mode de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur le chariot de guidage 10 ou un chariot de stabilisation 30 de telle sorte que la distance entre sa base et le point de contact entre la roue et le plan de roulement 72 du rail soit déterminée et constante au cours du temps. Un tel positionnement du récepteur est nécessaire afin de permettre le rabattement d’un point de référence de la mesure géodésique vers ce point de contact.

Dans un autre mode de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur un des deux ensembles de roulages externes 311b du chariot stabilisateur 30.

Dans un autre mode de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur l’ensemble de roulage 311b arrière du chariot de stabilisation 30 arrière. Par chariot de stabilisation arrière, on entend celui qui est en dernière position spatiale dans le sens de la marche. Un tel positionnement du récepteur 51 est avantageux car les galets d’appui 3312 de l’ensemble de roulage 311b où est positionné le récepteur 51 roule sur un flanc intérieur 63 d’un rail 61 débarrassé de tout dépôt de graisse éventuel par le contact galet/rail des autres galets d’appui 3312 des ensembles de roulage 311 b, situé en avant, autrement dit en amont de ceux de l’ensemble de roulage où est fixé le récepteur.

Dans un autre mode de réalisation, le récepteur 51 est positionné sur un des deux ensembles de roulages externes 311b du chariot de stabilisation 30. Un tel positionnement du récepteur 51 permet avantageusement de bénéficier du rappel de l’ensemble de roulage externe 311b permettant au galet d’appui 3312 de toujours plaquer au flanc intérieur 63 du champignon 61 du rail de la voie ferrée 5. Le rappel des deux ensembles de roulage externes 311b reliés à la traverse rigide 33, via la poutre 34, est permis par les moyens magnétiques 3113.

Les trois ensembles de roulage 311a, 311b sont espacés les uns des autres, selon l’axe longitudinal X, d'une distance telle que la distance formée entre l’ensemble de roulage dit central 311a et les deux ensembles de roulage dits externes 311b permettent, via des bielles rotulées, de prévenir le déraillement du dispositif de mesure, le moment nécessaire au décollement des moyens magnétiques solidaires des dits ensemble de roulement étant d’autant plus grand que l’espacement entre ces ensembles de roulage est grand.

Ainsi, la position de référence de la mesure géodésique permise par le récepteur 50 pourra être constamment rabattue vers le point de contact entre les galets d’appui 3312 et le flanc 63 du champignon 61 du rail.

Dans un mode de réalisation préférée, le récepteur 51 est fixé, par exemple par une double douille à vis, à l’extrémité de la poutre 34, du côté d’un ensemble de roulage externe 311b. un tel positionnement du récepteur 51 permet que le point de référence de la mesure géodésique du récepteur 51 se trouve au plus proche de la face horizontale du rail et au droit du point de contact entre les galets d’appui 3312 et le flanc du rail 63 du champignon 61 du rail permettant de simplifier les calculs de rabattement de ce point de référence vers le point de contact entre galets d’appui et flanc de rail.

Le rabattement du point de référence de la mesure géodésique sur le point de contact entre galet d’appui et flanc du rail est obtenu par des projections trigonométriques mettant en œuvre les distances fixes et les caractéristiques entre la position de la référence de la mesure géodésique sur le récepteur (généralement la base) et ce point de contact, ainsi que les angles de dévers et de pente de la voie, fournis respectivement par les premiers et cinquièmes moyens de mesure. Le calcul de ces projections fait intervenir le sinus et cosinus de ces angles.

Le rabattement du point de référence de la mesure géodésique sur le point de contact entre galet d’appui et flanc du rail opposé au rail sur lequel se situe l’ensemble de roulage 311a, est obtenu par des projections trigonométriques mettant en œuvre les distances fixes et les caractéristiques entre la position de la référence de la mesure géodésique sur le récepteur (généralement la base) et ce point de contact, ainsi que les angles de dévers et de pente de la voie, fournis respectivement par les premiers et cinquièmes moyens de mesure ainsi que la valeur de l’écartement obtenue par les deuxième moyens de mesure.

De préférence, le récepteur 51 est de type antenne CPGPS ou GPS différentiel avec capacité de correction de type Real Time Kinematic (RTK) par exemple une antenne GS08 de Leica avec connection GNSS et réception d’un signal de correction de phase avec les réseaux Orphéon ou Teria.

Dans un mode de réalisation, les premier et cinquième moyens de mesure sont positionnés sur le chariot de guidage 10 ou un des chariots de stabilisation 30 de telle sorte que la distance entre leur base de référence et le point de contact des galets d’appui 3312 des chariots de guidage 10 ou de stabilisation 30 soit déterminée et constante au cours du temps. Un tel positionnement est nécessaire afin de permettre le rabattement du point de référence de la mesure géodésique vers le point de contact latéral au flanc du rail.

Dans un mode de réalisation, les premier et cinquième moyens de mesure sont positionnés sur le chariot de guidage 10 ou un des chariots de stabilisation 30 de telle sorte que la distance entre sa base et le point de contact entre la roue et le plan de roulement 72 du rail soit déterminée et constante au cours du temps. Un tel positionnement est nécessaire afin de permettre le rabattement du point de référence de la mesure géodésique vers ce point de contact. L’obtention des paramètres de devers et de gauche à partir des signaux obtenus avec les premiers et seconds moyens de mesure est de type connu en soi et ne sera décrit ici.

La possibilité d’obtenir un profil absolu de nivellement (respectivement de dressage) à partir d’une mesure relative du signal de flèche verticale (respectivement horizontale) obtenu avec les quatrièmes moyens de mesure (respectivement troisièmes moyens de mesure) est de type connu en soi.

Dans un exemple de réalisation, le profil absolu de nivellement (respectivement le profil absolu de dressage) de la voie ferrée est obtenu au moyen d’un procédé de déconvolution du signal de flèche verticale (respectivement horizontale) obtenu avec les quatrièmes moyens de mesure (respectivement troisièmes moyens de mesure) et d’un masque de convolution du dispositif de mesure idéalisé.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (1) de mesure d’au moins un des deux éléments suivants: dressage, nivellement d’une voie ferrée (5), comportant : - trois chariots d’appui (10, 30) : - un chariot de guidage (10), - deux chariots de stabilisation (30), chaque chariot de stabilisation étant relié au chariot de guidage par un bras de mesure (20), - des moyens de mesure (2, 3) d'au moins une des deux valeurs suivantes : flèche horizontale pour une mesure de dressage, flèche verticale pour une mesure de nivellement, - un dispositif d’odométrie, - un dispositif de localisation (50) destiné à l’obtention de coordonnées géodésiques de la voie ferrée (5), caractérisé en ce que les chariots d’appui (10, 30) comportent un ensemble de roulage (110, 311) comportant des trains de galets d’appui (1102, 3112) destinés à être positionnés contre un flanc (63) intérieur d’une file de rail (6) de la voie ferrée (5).
2. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1 dans lequel le dispositif de localisation (5) comportant un récepteur (51) apte à recevoir des signaux émis par des satellites de navigation.
3. 3. Dispositif de mesure selon la revendication 2 dans lequel le récepteur (51) est positionné sur un des chariots d’appui (10, 30).
4. 4. Dispositif de mesure selon la revendication 1 dans lequel les galets d’appui (1102, 3112) présentent une forme de champignon avec chanfrein de raccord de part et d’autre.
5. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 3 dans lequel le récepteur (51) est positionné à proximité d’un des galets d’appui (1102, 3112).
6. 6. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes comportant un moyen de mesure destiné à la mesure du devers de la voie ferrée (5). Ί. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes comportant un moyen de mesure destiné à la mesure d’une pente de la voie ferrée (5).
7. 8. Dispositif de mesure selon l’une des revendications précédentes comportant un moyen de mesure destiné à la mesure d’un écartement de la voie ferrée (5).