FR3112353A1 - Procédé initial et final de pause de longs rails et procédé de renouvellement associé - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé initial de pose de longs rails nouveaux (22) d’une voie ferrée (20) par un train de travaux (100) circulant suivant un sens de circulation (F2), le procédé initial étant destiné à être mis en œuvre durant un procédé de renouvellement de rails anciens (21) de la voie ferrée (20) du type comprenant une phase (B) durant laquelle les longs rails nouveaux (22) sont posés puis fixés sur des traverses (23) de la voie ferrée (20) lorsque le train de travaux circule dans ce sens de circulation (F2), le procédé initial de pose comprenant : une étape de pose d’une partie au moins d’un premier des longs rails nouveaux (221) sur les traverses (23) à au moins une extrémité (211’) d’un rail ancien de jonction (211) ; une étape de raccordement bout à bout de l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) avec au moins une extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) par au moins un dispositif de raccordement temporaire (30) ; une étape de de soudage, par exemple aluminothermique, des deux extrémités raccordées du rail ancien de jonction (211) et du premier long rail nouveau (221) ; le procédé initial de pose étant caractérisé en ce qu’il comprend, préalablement à l’étape de pose, une étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation à la température de référence, d’au moins une portion d’extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) , la portion d’extrémité comportant l'extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) à laquelle doit être raccordée l'extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211).
Description
Domaine technique de l’invention
L'invention concerne, de façon générale, le domaine technique des trains de travaux tels que les trains de construction et de renouvellement consistant à poser des équipements nécessaires à la construction des voies ferrées ou, dans le cas du renouvellement, à remplacer tout ou partie des matériaux constitutifs des voies, à savoir les rails et la structure fixe telle que les traverses, ainsi que le ballast qui assure la tenue de la voie sur sa plate-forme, lorsque ces matériaux sont dégradés.
L’invention se rapporte plus spécifiquement à un procédé initial de pose de longs rails nouveaux d’une voie ferrée par un train de travaux, un procédé final de pose, et un procédé de renouvellement de rails anciens, déjà posés, d’une voie ferrée par des longs rails nouveaux initié et/ou finalisé par ces procédés initial et/ou final de pose de longs rails nouveaux.
État de la technique antérieure
Les constructeurs ou gestionnaires de réseaux de transport par chemin de fer ont régulièrement besoin de construire de nouvelles voies ferrées ou de refaire des voies ferrées existantes, c'est-à-dire de remplacer certains des éléments qui les composent tels que les rails et les traverses supportant les rails, ainsi que les moyens de fixation et autres accessoires. Une grande part de ce besoin de renouvellement est due à l'usure des voies, mais il peut aussi s'agir de remplacer des modèles anciens par des modèles plus récents pour permettre de meilleures performances.
Dans le cas le plus complet du renouvellement, de telles opérations sont réalisées en utilisant un convoi ferroviaire tel qu’un train de renouvellement, comprenant de multiples machines spécialisées pour réaliser les différentes opérations de renouvellement. Une opération typique de renouvellement complet de la voie ferrée met en œuvre des convois ferroviaires spécialisés comportant des machines aptes à opérer en séquence les opérations suivantes : le dégarnissage, le criblage du ballast et l'évacuation des produits de dégarnissage, par bandes transporteuses sur des wagons destinés à la décharge ou par jet direct au remblai, le renouvellement de la voie à renouveler (rails et traverses), le ballastage et le relevage de la voie, le nivellement et le dressage, le soudage des rails, la libération des contraintes, un nouveau nivellement-dressage, le réglage des banquettes et le nettoyage des accotements.
La recherche constante de sécurité et de vitesse de circulation accrue des véhicules ferroviaires a amené à concevoir des rails appelés « longs rails soudés » (« LRS ») ou « barres longues ». Dans le cas particulier du renouvellement de rails, l’opération de renouvellement consiste à remplacer des rails anciens par des longs rails nouveaux sans intervenir sur les autres éléments de la voie (plate-forme, ballast, traverses). Elle implique typiquement la mise en œuvre des étapes suivantes :
- approvisionnement de rails nouveaux de types « LRS » sous forme de « barres longues » (par exemple 324 mètres), préalablement réalisées dans des ateliers de soudage éloignés du chantier à partir de rails élémentaires (par exemple trois rails élémentaires de 108 mètres chacun), provenant des usines de fabrication de rails,
- enlèvement des attaches et tronçonnage des rails anciens,
- enlèvement des rails anciens,
- mise en place et alignement bout à bout des rails nouveaux, soudage aluminothermique des rails nouveaux entre eux mis bout à bout, fixation des rails neufs sur les traverses,
- raccordement des rails neufs à la ligne existante par soudures aluminothermiques, libération des contraintes (desserrage des attaches des rails neufs, frappe, resserrage des attaches), neutralisation du rail si nécessaire avec un tire-rail, chauffage à gaz ou autre méthode en fonction de la température au moment de la substitution,
- chargement et évacuation des rails anciens, et nettoyage du chantier.
Sur une voie équipée en barres « normales », la dilatation est absorbée au niveau de joints de rails, un jeu réglé précisément entre deux barres consécutives autorisant un léger allongement des rails. Une telle voie est donc relativement peu sensible aux variations de température. Ce n'est pas le cas avec une voie équipée en barres longues ou « LRS » car il n'y a dans ce cas pas de joints entre les rails permettant d'absorber la dilatation. Le serrage du rail sur les traverses et l'ancrage des traverses dans le ballast s'opposent au libre mouvement des rails sous l'effet des variations de température. La dilatation du rail étant contrariée, elle est compensée par une augmentation des tensions internes du rail. Lorsque la résistance du ballast n'est plus suffisante pour s'opposer aux contraintes internes du rail, le rail finit alors par s'allonger : comme il ne peut s'allonger sur la longueur, il le fait dans le sens latéral, créant alors une déformation de la géométrie du châssis de la voie. De telles déformations de la voie sont évidemment extrêmement dangereuses.
Pour diminuer considérablement les risques de rupture desdits rails par temps froid ou de déformation par grandes chaleurs, il est connu de procéder à une opération dite de "neutralisation" des nouveaux rails. Cette neutralisation permet de fixer les rails à un état de dilatation donné, soit à une température moyenne déterminée (par exemple 25°C) lorsque la neutralisation a lieu par chauffage des rails, ou avec un étirement des rails correspondant à leur dilatation à cette température moyenne lorsque l'opération de neutralisation se fait par étirement des rails.
Toutes ces opérations exécutées pas à pas, par portion de rails, rail après rail ou longue barre après longue barre, exigent beaucoup de temps ainsi qu’une interruption de circulation. Les mêmes opérations sont nécessaires lors de la pose d'une nouvelle voie, à l'exception bien entendu du démontage des vieilles attaches et de l'évacuation des anciens rails.
On connaît depuis de longues dates des solutions capables de mettre en œuvre des opérations de renouvellement de rail avec une étape de neutralisation des rails, mais à des vitesses relativement faibles, voire qui ne sont pas adaptées au renouvellement de rails pour la pose de longs rails soudés. D’autres solutions existantes exigent l’utilisation de plusieurs convois ferroviaires différents pour mettre en œuvre chacun une partie seulement des opérations de renouvellement, ce qui s’avère coûteux. Par ailleurs, de tels chantiers de renouvellement sont très longs et requièrent une main d’œuvre plus nombreuse. Enfin, lorsque de telles solutions proposent une neutralisation du rail, cette neutralisation s’avère inexistante aux extrémités des rails nouveaux raccordés à l’ancienne voie ferrée ou effectuée de manière artisanale par des moyens distincts.
L’invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique en proposant notamment une solution permettant de mettre en œuvre un procédé de renouvellement de rails anciens par des longs rails nouveaux, offrant une immobilisation de la voie ferrée la plus courte possible pour réduire la durée du chantier, tout en garantissant une bonne sécurité de la voie ferrée posée, en particulier aux extrémités des rails anciens encadrant une portion de la voie à renouveler, correspondant aux extrémités des rails nouveaux raccordés à l’ancienne voie ferrée.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un procédé initial de pose de longs rails nouveaux d’une voie ferrée par un train de travaux circulant suivant un sens de circulation, le procédé initial étant destiné à être mis en œuvre durant un procédé de renouvellement de rails anciens de la voie ferrée du type comprenant une phase durant laquelle les longs rails nouveaux sont posés puis fixés sur une structure fixe de la voie ferrée lorsque le train de travaux circule dans le sens de circulation le procédé initial de pose comprenant :
- une étape de pose d’une partie au moins d’un premier des longs rails nouveaux sur la structure fixe à au moins une extrémité d’un rail ancien de jonction ;
- une étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité du rail ancien de jonction avec au moins une extrémité du premier long rail nouveau par au moins un dispositif de raccordement temporaire ;
- une étape de raccordement permanent, par exemple par soudage, par exemple aluminothermique, des deux extrémités raccordées du rail ancien de jonction et du premier long rail nouveau ;
On entend par « longs rails », des rails aussi appelés « longs rails soudés » (« LRS ») ou « barres longues ». Ces longs rails soudés sont formés à partir de un ou d’une pluralité de rails élémentaires de longueur normale, ou « barres normales », soudés entre eux, généralement dans des ateliers de soudage éloignés du chantier, et formant ainsi une seule unité continue. La distinction entre longs rails soudés et les rails en barres normales est alors très nette en termes de longueur, les longs rails soudés pouvant s’étendre sur plusieurs centaines de mètres, voire des kilomètres. La voie ferrée concerne ici aussi bien les voies posées sur un ballast, ou les voies sans ballast posées sur d’autres supports (voies sur béton, voies sur dalle, etc.). La structure fixe de la voie ferrée peut varier en fonction et comporter par exemple, selon le type de voie ferrée, des traverses, des dalles, une plateforme bétonnée, etc.
Grâce à une telle combinaison de caractéristiques, un tel procédé permet un raccordement entre l’ancienne voie ferrée et la nouvelle voie ferrée avec un niveau de sécurité garantie par la neutralisation des rails avant leur fixation équivalent au reste de la voie, en particulier ici au niveau de la portion d’extrémité du premier long rail nouveau. Bien entendu le procédé initial de pose peut être mis en œuvre sur une file de rails de la voie ferrée ou bien concomitamment sur les deux files de rails parallèles de la voie ferrée.
Selon un mode de réalisation, le procédé initial de pose comprend une étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, d’une portion d’extrémité du rail ancien de jonction comportant l’extrémité du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du premier long rail nouveau.
Selon un mode de réalisation, l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation à la température de référence de la portion d’extrémité du premier long rail nouveau est précédée de l’étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction comportant l’extrémité du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du premier long rail nouveau.
Selon un mode de réalisation, l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction est effectuée par des moyens de transfert ou d'isolation thermique, lesquels comprennent de préférence une source de rayonnement infrarouge pour chauffer ladite portion d’extrémité du rail ancien de jonction à la température de référence.
Selon un mode de réalisation, préalablement à l’étape de raccordement bout à bout de l’extrémité du rail ancien de jonction avec l’extrémité du premier long rail nouveau par le dispositif de raccordement temporaire, une étape de coupe du rail ancien de jonction est effectuée pour former l’extrémité du rail ancien de jonction à raccorder.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de raccordement temporaire comprend au moins une éclisse ou un tire-rail. Les dispositifs de raccordement temporaire tels que l’éclisse ou le tire-rail ont pour fonction de maintenir aboutées les extrémités des rails, quelles que soient les variations de températures extérieures pour garantir ainsi la parfaite jointure des extrémités. Une autre fonction est de maintenir la longueur de référence de l’ancien et du nouveau rail jusqu’à l’étape de soudage des extrémités. Ce dispositif de raccordement temporaire est retiré une fois que les extrémités des rails sont soudées, et que la soudure s’est refroidie après un temps de refroidissement prédéterminé, généralement vingt minutes. Le raccordement permanent, ultérieur au raccordement temporaire, permet de garantir une circulation à une vitesse normale d’un véhicule ferroviaire, tandis que le raccordement temporaire ne permet au mieux qu’une circulation à vitesse réduite.
Selon un mode de réalisation, préalablement ou ultérieurement à l’étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité du rail ancien de jonction avec l’extrémité du premier long rail nouveau par le dispositif de raccordement temporaire, lesdites extrémités subissent une étape de préparation en vue de l’étape de raccordement permanent, par exemple une étape d’usinage par abrasion.
Selon un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un procédé final de pose de longs rails nouveaux d’une voie ferrée par un train de travaux circulant suivant un sens de circulation, le procédé final étant destiné à être mis en œuvre durant un procédé de renouvellement de rails anciens de la voie ferrée du type comprenant une phase durant laquelle les longs rails nouveaux sont posés puis fixés sur une structure fixe de la voie ferrée lorsque le train de travaux circule dans le sens de circulation, le procédé final de pose comprenant :
- une étape de pose d’une partie au moins d’un dernier des longs rails nouveaux sur la structure fixe à au moins une extrémité d’un rail ancien de jonction ;
- une étape de raccordement temporaire bout à bout d’une extrémité du dernier long rail nouveau avec au moins l’ extrémité du rail ancien de jonction par au moins un dispositif de raccordement temporaire ;
- une étape de raccordement permanent, par exemple par soudage, par exemple aluminothermique, des deux extrémités raccordées du rail ancien de jonction et du dernier long rail nouveau ;
Selon un mode de réalisation, le procédé final de pose comprend une étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, d’une portion d’extrémité du rail ancien de jonction comportant l’extrémité du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du premier long rail nouveau.
Selon un mode de réalisation, l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation à la température de référence de la portion d’extrémité du dernier long rail nouveau est suivie de l’étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction comportant l’extrémité du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du dernier long rail nouveau.
Les étapes mises en œuvre et les moyens utilisés pour ce procédé final sont mutatis mutandis similaires au procédé initial. Ainsi, et de la même façon que pour la portion d’extrémité du premier long rail nouveau, un tel procédé permet un raccordement entre l’ancienne voie ferrée et la nouvelle voie ferrée, avec un niveau de sécurité garantie par la neutralisation des rails avant leur fixation comparable au reste de la voie, en particulier ici au niveau de la portion d’extrémité du dernier long rail nouveau.
Selon un autre aspect, l’invention concerne également un procédé de renouvellement de rails anciens d’une voie ferrée du type comprenant une phase durant laquelle les longs rails nouveaux sont posés puis fixés sur une structure fixe de la voie ferrée par un train de travaux circulant dans un sens de circulation, le procédé de renouvellement étant caractérisé en ce que la phase est initié par le procédé initial de pose de longs rails nouveaux tel que décrit ci-avant et/ou est finalisé par le procédé final de pose de longs rails nouveaux tel que décrit ci-avant.
Selon un mode de réalisation, le procédé de renouvellement comprend une première phase durant laquelle des longs rails nouveaux sont déchargés le long de la voie ferrée depuis une rame de transport d’un train de travaux circulant dans un premier sens de circulation, et comprend une deuxième phase dans laquelle le train de travaux circule dans un deuxième sens de circulation opposé au premier sens de circulation, les longs rails nouveaux étant posés puis fixés sur la structure fixe telle que les traverses de la voie ferrée durant la deuxième phase.
Un tel procédé de renouvellement peut être mis en œuvre par un seul et même train de travaux. Par ailleurs, les opérations effectuées peuvent être séquencées d’une manière optimisée. Il n’est plus nécessaire de procéder à toutes les opérations en même temps, ou séquencées successivement suivant un unique sens de circulation, ce qui aurait pour effet de réduire la vitesse de circulation sur le chantier en fonction de l’opération la plus contraignante. En effet, lorsque le train de travaux met en œuvre toutes les opérations en série, il suffit d’une opération nécessitant l’immobilisation du train de travaux pour limiter la progression du chantier sur les autres opérations. En procédant d’une telle manière séquencée en deux phases, et en répartissant les opérations de renouvellement à la fois dans un sens de circulation, puis dans l’autre sens de circulation, il est constaté une réduction du temps des travaux pour une longueur de rails renouvelés équivalente. Enfin, il est possible d’effectuer toutes ces opérations durant une même interruption temporaire de circulation tout en minimisant la durée de cette interruption.
Selon un mode de réalisation, le train de travaux comprend des véhicules montés sur des trains de roues, par exemple des bogies, l’étape de neutralisation par chauffage ou refroidissement de neutralisation étant réalisée dans une zone du train de travaux située en amont du premier des trains de roues du train de travaux portant sur les longs rails nouveaux, par rapport au deuxième sens de circulation.
Selon un mode de réalisation, l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation est suivie d’une étape de maintien et/ou de correction de la température de référence de la portion de rail neutralisée, par transfert ou isolation thermique, l’étape de maintien et/ou de correction de la température de référence étant de préférence réalisée dans une zone du train de travaux située au moins en aval du premier des trains de roues portant sur les longs rails nouveaux, par rapport au deuxième sens de circulation. De préférence, les moyens de transfert ou d'isolation thermique comprennent une source de rayonnement infrarouge. Durant une étape de maintien et/ou de correction de l’état de référence, les moyens de maintien peuvent assurer une correction de la neutralisation, en complément de ladite étape de neutralisation, de sorte par exemple à tendre vers un état de référence qui n’aurait pas été atteint durant l’étape précédente de neutralisation.
Une fois les longs rails nouveaux posés sur la structure fixe, une certaine distance sépare la zone de pose de ces rails d’une zone de fixation desdits rails à la structure fixe. Une telle étape de maintien et/ou de correction de l’état de référence, par exemple la température de référence, en aval par référence au deuxième sens de circulation et à distance de l’étape de neutralisation permet de garantir une fixation des longs rails nouveaux neutralisés, notamment avec une température maintenue à la température de référence. Cela permet de diminuer encore les risques de rupture desdits rails ou de déformation de la voie en fonction des écarts de chaleurs auxquels ils sont soumis.
Le procédé initial est une phase initiale ou d’engagement des étapes de pose des longs rails nouveaux et de démontage des rails anciens par le train de travaux pour débuter le renouvellement en partant de cette configuration initiale d’une portion de voie ferrée.
De préférence, la neutralisation durant le procédé initial de pose de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction est effectuée par tout ou partie des moyens de maintien et/ou de correction de la température de référence.
Le procédé final est une phase finale ou de dégagement des étapes de pose des longs rails nouveaux et de démontage des rails anciens par le train de travaux pour finaliser le renouvellement d’une portion de voie ferrée.
De préférence, la neutralisation durant le procédé final de pose de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction est effectuée par tout ou partie des moyens de maintien et/ou de correction de l’état de référence.
brÈve description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
: un schéma d’un convoi ferroviaire comprenant un train de travaux selon un mode de réalisation de l’invention ;
: un schéma d’un détail de la figure 1 ;
: un schéma d’un détail de la figure 1 ;
: un schéma d’un détail de la figure 1 ;
: un schéma d’un détail de la figure 1 ;
: un schéma du convoi ferroviaire tel qu’illustré sur la figure 1, durant une première phase d’un procédé de renouvellement selon ce mode de réalisation ;
: un schéma du convoi ferroviaire tel qu’illustré sur la figure 1, durant une deuxième phase d’un procédé de renouvellement selon ce mode de réalisation ;
: un schéma d’un détail de la figure 3B ;
: un schéma d’une étape d’une phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement selon ce mode de réalisation ;
: un schéma d’une étape de la phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 5A ;
: un schéma d’une étape de la phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 5B ;
: un schéma d’une étape de la phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 5C ;
: un schéma d’une étape de la phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 5D ;
: un schéma d’une étape de la phase initiale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 5E ;
: un schéma d’une étape d’une phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement selon ce mode de réalisation ;
: un schéma d’une étape de la phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 6A ;
: un schéma d’une étape de la phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 6B ;
: un schéma d’une étape de la phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 6C ;
: un schéma d’une étape de la phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 6D ;
: un schéma d’une étape de la phase finale de la deuxième phase du procédé de renouvellement, postérieure à celle de la figure 6E ;
: un diagramme illustrant le fonctionnement du train de travaux suivant son évolution le long de la voie ferrée.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
description DÉTAILLÉE d’un mode de rÉalisation
Les figures 1, 2A, 2B, 2C et 2D illustrent des schémas d’un convoi ferroviaire10comprenant un train de travaux100selon un mode de réalisation de l’invention. Le train de travaux100comporte une motrice110en tête du train suivie, directement ici, par une rame de transport120attelée à la motrice110. La rame de transport120est configurée pour assurer le transport de longs rails nouveaux22à acheminer sur une zone de travauxZ0et de préférence également pour stocker des rails anciens21à évacuer de cette même zone de travauxZ0, au fur et à mesure que les longs rails nouveaux22sont posés. Le train de travaux100comprend une rame de travaux130 attelée à l’arrière de la rame de transport120. La rame de travaux130est illustrée dans une variante munie de trois véhicules de travaux131,132,133 attelés successivement, en particulier un premier véhicule de travaux131, un deuxième véhicule de travaux132et un troisième véhicule de travaux133. Elle est à composition variable, c’est-à-dire que sa composition en voitures peut varier ponctuellement, lors d’un passage en atelier par exemple, mais qui une fois déterminé, généralement pour un chantier spécifique, ne change plus que lors d’un passage en atelier.
On notera que les rails « anciens » s’entendent comme des rails déjà posés, préexistant sur une voie à renouveler, les rails nouveaux s’entendant comme des rails venant en remplacement de ces rails déjà posés. Ces vocables ne présagent pas de l’usure ou l’ancienneté du rail en tant que tel.
Le convoi ferroviaire10comprend une machine de soudage140qui est ici une machine ferroviaire pouvant être attelée de façon amovible en queue du train de travaux100, en particulier ici en queue de la rame de travaux130, par rapport à un premier sens de circulationF1. Un tel attelage permet de déplacer un convoi ferroviaire jusqu’à la zone de travauxZ0. La machine de soudage140est prévue pour être dételée du train de travaux100une fois arrivée à proximité de la zone de travauxZ0, comme illustré sur la figure 1, de sorte à pouvoir circuler de façon indépendante du train de travaux100, de préférence à distance du train de travaux100. Son utilité sera mieux comprise à la lecture du procédé de renouvellement décrit ci-après.
Les figures 3A et 3B illustrent des schémas de ce convoi ferroviaire10, respectivement dans une première et une deuxième phasesA,Bdu renouvellement de la voie ferrée20: il s’agit du renouvellement des anciens rails21de la voie ferrée20par des longs rails nouveaux22. Le procédé de renouvellement de rails anciens21de la voie ferrée20par des longs rails nouveaux22se décompose globalement en :
- une première phaseA, durant laquelle des longs rails nouveaux22sont déchargés le long de la voie ferrée20depuis la rame de transport120du train de travaux100circulant dans un premier sens de circulationF1, et
- une deuxième phaseBdurant laquelle le train de travaux circule sur un chemin inverse, à savoir dans un deuxième sens de circulationF 2opposé au premier sens de circulationF1, et durant laquelle les longs rails nouveaux22sont posés puis fixés sur une structure fixe23de la voie ferrée20, ici des traverses23.
En d’autres termes, le train de travaux100évolue sur la voie ferrée20en deux phases, allerAet retourB, durant lesquelles il met en œuvre des étapes différentes, la combinaison de ces deux phasesAetBpermettant d’assurer le renouvellement de la voie ferrée20.
Durant la première phaseA,les longs rails nouveaux22sont déchargés successivement le long de la voie ferrée20depuis la rame de transport120du train de travaux100, ceci au fur et à mesure que le train de travaux avance suivant le premier sens de circulationF1, tractée par la motrice110. La motrice110 peut à choix fournir une aide à la traction ou non au train de travaux100 qui est équipé de son propre système d’avance, en particulier par des trains de roues moteurs répartis. Ainsi, l’acheminement sur le chantier peut être effectué suivant deux variantes : avec une machine automotrice propre au train de travaux, ou en étant remorqué par une locomotive. Sur le chantier, la machine automotrice peut également être aidée par une traction assurée par la locomotive.
Selon la configuration souhaitée, ces longs rails nouveaux22peuvent être déchargés à l’extérieur de la voie ferrée20le long des rails anciens21à renouveler, ou au centre de la voie ferrée20. Une fois la première phaseA terminée, il en résulte un alignement de longs rails nouveaux à poser, disposés successivement le long de la voie ferrée20et aux abords de celle-ci. Une étape de mise en place au sol de supports, tels que des supports à galets, est mise en œuvre préalablement au déchargement des longs rails nouveaux, de préférence par l’un des véhicules de la rame de travaux130, de sorte que les longs rails nouveaux viennent reposer, au sol sur ces supports à galets et pas directement sur le sol ou le ballast. Le poste107’configuré pour assurer la pose ou mise en place des supports à galets est situé en amont de celui du déchargement des longs rails nouveaux22, par référence à ce premier sens de circulationF1. Dans cet exemple, le poste de travail107’assurant la mise en place des supports à galets est mise en œuvre par le premier véhicule131de la rame de travaux, devant le deuxième véhicule132au niveau duquel est assuré le déchargement, par référence à ce premier sens de circulationF1.
En parallèle de cette opération de déchargement des longs rails nouveaux22 le long de la voie ferrée2 0, toujours durant la première phaseA, chacune des extrémités des longs rails nouveaux22déchargés subit une étape de préparation en vue d’une étape de raccordement permanent, par exemple de soudage. Une telle étape de préparation comprend par exemple une étape d’usinage par abrasion. Cette étape de préparation à la soudure est mise en œuvre par un poste de préparation à la soudure116porté par la machine de soudage140. Cette machine de soudage140est dans cet exemple une machine ferroviaire. Dans des configurations particulières, la machine de soudage pourrait aussi être un camion rail-route de soudage ou une pelleteuse rail-route de soudage. La machine de soudage140circule indépendamment du train de travaux100et dans le premier sens de circulationF1, derrière lui. Durant la première phaseA, la machine de soudage140 circule donc globalement dans le même sensF1que le train de travaux100, à une distancedderrière lui, cette distance étant variable durant la première phaseA. De cette manière, tandis que le train de travaux100circule à une vitesse quasi continue et homogène pour décharger les longs rails nouveaux22, à quelques pauses près de sorte à guider les longs rails nouveaux22vers une zone de pose du train, ces pauses marquant des paliersA3dans la progression du chantier (voir la figure 7), la machine de soudage140évolue à une allure différente et de manière séquencée, alternant des phases statiques, lors de la préparation à la soudure des extrémités des longs rails nouveaux22, et des phases dynamiques où elle progresse le long de la voie ferrée20pour se rendre à une extrémité suivante, et ainsi de suite.
Durant la deuxième phaseB, le train de travaux évolue suivant un deuxième sens de circulationF2opposé au premier sens de circulationF1, effectuant ainsi le chemin inverse. Le convoi ferroviaire10avec successivement, de l’avant vers l’arrière par rapport au premier sens de circulationF1, la locomotive110(qui est optionnelle si elle n’est pas utilisée comme aide à la traction durant le chantier) puis la rame de transport120et la rame de travaux130 circulent alors dans un ordre inversé : la rame de travaux130se retrouve en tête du train de travaux100, en référence à ce second sens de circulationF2. La machine de soudage140 qui circulait indépendamment et à distance derrière le train de travaux durant la première phaseA, circule durant la deuxième phaseBtoujours indépendamment et à distance du train de travaux100, mais cette fois devant lui, par référence à ce second sens de circulationF2.
Plusieurs opérations sont mises en œuvre sensiblement conjointement durant cette deuxième phaseB.
D’une part, les rails anciens21de la portion de voie ferrée à renouveler sont démontés par le train de travaux100, puis de préférence chargés sur la rame de transport120du train de travaux100. Les rails anciens21sont coupés à intervalles réguliers au fur et à mesure de leur chargement sur la rame de transport120du train de travaux100afin d’être stockés en pluralité de tronçons distincts de rails anciens21. De cette manière, la rame de transport120peut être utilisée à la fois pour stocker les longs rails nouveaux2 2et les rails anciens21. Une autre alternative possible est que les rails anciens21 sont déplacés le long de la voie ferrée2 0depuis la voie ferrée20elle-même, en particulier depuis leur emplacement sur les traverses2 3. La rame de transport120est munie d’un équipement de manutention121tel qu’un portique de manutention permettant d’assurer un certain nombre d’opérations telles que la coupe des rails anciens21, ou la préhension des rails21,22, etc. Alternativement ou en complément, ces opérations peuvent aussi être effectuées en tout ou partie manuellement. De préférence le chemin de chargement des rails anciens21 suit le chemin inverse de celui du déchargement des rails nouveaux22. De cette manière on limite la multiplication des équipements, en particulier sur le deuxième véhicule132de la rame de travaux130.
La machine de soudage140, qui circule donc durant cette deuxième phaseBdevant le train de travaux100et dans le même sens de circulationF2que ce dernier, comprend des moyens de soudage115et effectue quant à lui des opérations de soudage, de préférence de soudage électrique, des longs rails nouveaux22bout à bout. La machine de soudage140opère à une distance suffisante du train de travaux100de sorte à permettre le refroidissement de la soudure électrique avant la pose du long rail nouveau22. Un temps de refroidissement de l’ordre par exemple de 20 minutes peut être ainsi garanti.
La pose des longs rails nouveaux22sur les traverses23de la voie ferrée20est assurée par le train de travaux100 au niveau d’une zone de poseZ1située en aval de la machine de soudage140. Cette opération de pose consiste notamment, mais pas exclusivement, à déplacer les longs rails nouveaux22 disposés le long de la voie ferrée20, pour venir les installer sur les traverses23, à l’endroit même où les rails anciens21sont préalablement démontés, ce démontage ayant lieu dans une zone de démontageZ6 en amont par rapport à la zone de poseZ1. Le démontage des rails anciens21ainsi que la pose des longs rails nouveaux22sont menés en parallèle et progressent donc de manière synchronisée. Un même véhicule132de la rame de travaux130 met en œuvre principalement les étapes de démontage et de pose de sorte que les zones de poseZ1 et de démontageZ6sont situées au droit du même véhicule132de la rame de travaux130, ces étapes étant mise en œuvre par le même deuxième véhicule132. De cette manière, la discontinuité de la voie ferrée20engendrée par le démontage rails anciens21 et la pose des longs rails nouveaux22 est enjambée par un même véhicule132porté par un train de roues tel qu’un bogie101amont par rapport au deuxième sens de circulationF2, évoluant sur des rails anciens21et un train de roues tel qu’un bogie101aval évoluant sur des longs rails nouveaux22 positionnés sur les traverses23. Ce bogie101 aval du véhicule132mettant en œuvre ces deux étapes constitue le premier des bogies101du train de travaux100portant sur les longs rails nouveaux22, par rapport au deuxième sens de circulationF2.
Une étape de neutralisation par portions24des longs rails nouveaux22par chauffage ou refroidissement à une température de référence est mise en œuvre pour permettre une fixation des rails à un état de référence de dilatation donné. Durant cette étape de neutralisation, située dans une zoneZ2(voir la figure 4), chacune des portions24des longs rails nouveaux22est chauffée ou refroidie à la température de référence par des moyens de neutralisation principaux111 situés dans la même zoneZ2avant d’être posée sur les traverses23de la voie ferrée20. Les moyens de neutralisation principaux111comprennent de préférence un chauffage tel qu’un chauffage par induction. De préférence, les moyens de neutralisation principaux111comprennent des moyens de refroidissement, par exemple des équipements de projection d’un flux de liquide tel que de l’eau ou d’un flux gazeux, idéalement de l’air, éventuellement comprimé, de la neige carbonique, etc.
Cette zoneZ2de neutralisation est située en amont du premier des trains de roues, en particulier ici des bogies,101du train de travaux100portant sur les longs rails nouveaux22, par rapport au deuxième sens de circulationF2.
Pour éviter un écart de température trop important entre la température de référence et la température des rails au moment de leur fixation aux traverses23, l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation est suivie d’une étape de maintien et/ou de correction de la température de référence de la portion de rail24neutralisée, par transfert ou isolation thermique. De préférence, les moyens de transfert ou d'isolation thermique comprennent une source de rayonnement infrarouge.
Cette étape de maintien et/ou de correction de la température de référence est réalisée dans une zoneZ3du train de travaux100située au moins en aval de la zoneZ2de neutralisation et en aval du premier des bogies101portant sur les longs rails nouveaux22, par rapport au deuxième sens de circulationF2. Cette zoneZ3se poursuit en aval du second bogie portant sur les rails nouveaux dans une variante illustrée sur la figure 4. Les longs rails nouveaux22sont ensuite fixés aux traverses23par des attaches dans une zoneZ4du train de travaux100située directement en aval de la zoneZ3du train de travaux dans laquelle l’étape de maintien et/ou de correction de la température de référence est réalisée. Cette étape de maintien et/ou de correction de l’état de référence, à savoir la température de référence, est mise en œuvre par au moins des moyens de maintien et/ou de correction113de la température de référence situés au niveau de cette même zoneZ3.
Bien entendu, une étape complémentaire de maintien et/ou de correction de la température de référence de la portion de rail24neutralisée par transfert ou isolation thermique peut être mise en œuvre sur une autre zoneZ5de maintien et/ou de correction de la température de référence amont, par exemple par des moyens complémentaires de maintien et/ou de correction11 2de la température de référence, en amont du premier des bogies101 portant sur les longs rails nouveaux22, et en aval de la zoneZ2de neutralisation (voir la figure 4). En effet, une distance notable sépare le moyen de neutralisation principal111 du premier des bogies101portant sur les longs rails nouveaux22, environ 8m dans ce mode de réalisation, ce qui justifie de l’intérêt d’un tel dispositif complémentaire de maintien et/ou de correction11 2de la température de référence amont. Bien entendu, d’autres moyens complémentaires de maintien de la température de référence peuvent être utilisés, tels que des moyens complémentaires de maintien et/ou de correction114de la température de référence qui sont situés entre les moyens113et112, au niveau des premier et deuxième des bogies101portant sur les longs rails nouveaux22: le premier des bogies101portant sur les longs rails nouveaux22 formant le bogie aval du deuxième véhicule132et le deuxième des bogies101portant sur les longs rails nouveaux22 formant le bogie amont du premier véhicule131qui lui succède en référence au deuxième sens de circulationF2 .
Idéalement, l’étape de maintien et/ou de correction de l’état de référence est mise en œuvre sur toute la portion de rail située entre sa neutralisation et sa fixation, la fixation des attaches étant directement en aval du maintien et/ou de correction à l’état de référence. En pratique, du fait de la présence de certains équipements ou d’un poste de travail nécessaire(s) par exemple à la pose des attaches107avant leur fixation (vis et/ou clips) par un poste de travail108, on veillera à ce que la distance séparant une zoneZ4du train de travaux dans laquelle l’étape de fixation du long rail nouveau est effectuée de la zoneZ3du train de travaux dans laquelle l’étape de maintien et/ou de correction de l’état de référence est réalisée, soit inférieure à 7m.
Lors de cette deuxième phaseB, des phases initiale et finale doivent être mises en œuvre pour initier et finaliser la pose des longs rails nouveaux22en même temps que le démontage des rails anciens21par rapport à la voie ferrée préexistante à laquelle il faut assurer son raccordement.
Pour ce faire, la deuxième phaseBcomprend une phase initiale, illustrée en détail sur les figures 5A, 5B, 5C, 5D, 5E et 5F. Sur ces figures, seuls les premier et deuxième véhicules131et132de la rame de travaux130sont illustrés pour simplifier les vues. Dans une configuration initiale, les rails anciens2 1s’étendent continûment et sont fixés aux traverses23par des attaches (non illustrées), tandis que les longs rails nouveaux22sont posés le long de la voie ferrée (voir la figure 5A). La phase initiale correspond à l’engagement des étapes de pose des longs rails nouveaux22et de démontage des rails anciens21par le train de travaux100pour débuter le renouvellement en partant de cette configuration initiale. Cette phase initiale comprend notamment, mais pas exclusivement, les étapes suivantes, de préférence pour chacun des deux rails parallèles au même niveau de la voie ferrée20:
- une étape de démontage des attaches fixant les rails anciens au voisinage et en aval des rails à renouveler, c’est-à-dire sur une portion située en aval d’une extrémité211’d’un rail ancien de jonction211 à laquelle doit être raccordée une portion d’extrémité221’d’un premier des longs rails nouveaux221, par rapport au deuxième sens de circulationF2(voir la figure 5B) : cette étape de démontage des attaches est mise en œuvre par des moyens de démontage102situés de préférence au niveau du troisième véhicule133 amont de la rame de travaux130dans ce sens de circulationF2 lorsqu’il est employé ou peut être mis en œuvre également en amont du véhicule132 mettant en œuvre l’étape de neutralisation ;
- une étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation de la portion d’extrémité211’du rail ancien de jonction211 en aval de son extrémité211’à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité221’du premier long rail nouveau221, par rapport au deuxième sens de circulationF2(voir la figure 5B), la portion d’extrémité211’comportant l’extrémité211’du rail ancien de jonction211à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité221’du premier long rail nouveau : cette étape de chauffage ou de refroidissement est de préférence mise en œuvre par les moyens de maintien et/ou de correction113,114,112de la température de référence, plutôt que par les moyens111de chauffage ou de refroidissement de neutralisation. Ces moyens de transfert ou d’isolation thermique sont portés en partie (112) par le deuxième véhicule132attelé devant le premier véhicule131et situés en aval de la rame de travaux130dans ce sens de circulationF2;
- une étape de coupe du rail ancien21, en particulier du rail ancien de jonction211(voir la figure 5C) créant ainsi une discontinuité dans la voie ferrée20dans une position enjambée de la discontinuité de la voie ferrée20par le véhicule132effectuant le chauffage ou de refroidissement de neutralisation, le démontage des rails anciens21et la pose des longs rails nouveaux22 au fur et à mesure que le train circule suivant le sens de circulationF2;
- une étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation de la portion d’extrémité221’du premier long rail nouveau221 comportant l'extrémité221’à laquelle doit être raccordée l'extrémité211’du rail ancien de jonction211 ;
- après la pose d’une partie au moins du premier long rail nouveau221sur les traverses23à l’extrémité211’du rail ancien de jonction211, une étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité211’du rail ancien de jonction211avec l’extrémité221’du premier long rail nouveau221par un dispositif de raccordement temporaire30tel qu’une éclisse ou un tire-rail (voir la figure 5D), garantissant le passage des bogies101et permettant de maintenir une position bout à bout et idéalement neutre, malgré d’éventuelles variations de température extérieure ;
- lorsque le train de travaux100a dépassé le dispositif de raccordement temporaire30, une étape de raccordement permanent, par exemple de soudage, de préférence aluminothermique, des deux extrémités raccordées211’,221’ suivie d’une étape de retrait du dispositif de raccordement temporaire30.
Dans une configuration particulière, le chauffage ou le refroidissement de la portion d’extrémité211’du rail ancien de jonction211 en amont de son extrémité211’ avant la coupe du rail peut être assurée par l’un au moins des moyens1 11de chauffage ou de refroidissement de neutralisation, et/ou par tout ou partie des moyens de maintien et/ou de correction1 12,1 13,1 14de la température de référence. Dans ce dernier cas, les moyens de chauffage ou de refroidissement de neutralisation111peuvent être activés de préférence qu’à partir de l’étape de neutralisation de la portion d’extrémité221’du premier des longs rails nouveaux221à la température de référence. L’avantage d’utiliser seulement tout ou partie des moyens de maintien et/ou de correction1 12,1 13,1 14de la température de référence est qu’à cet endroit, les rails anciens de jonction211 sont posés sur les traverses2 3et l’utilisation des moyens de neutralisation111 tel qu’un chauffage par induction pourrait endommager les attaches des rails anciens qui sont, comme les rails, également métalliques. Le chauffage de maintien et/ou de correction1 1 2,1 1 3,1 1 4est moins puissant que le chauffage par induction1 1 1et évite d’endommage les attaches. Cela est plus simple à mettre en œuvre que d’utiliser un moyen de variation de la puissance des moyens de neutralisation1 1 1 en particulier du chauffage par induction qui rendrait l’équipement plus onéreux et plus complexe. Le chauffage ou refroidissement de la portion d’extrémité211’du rail ancien de jonction211 est de préférence effectuée sur une distance supérieure à la zone sur laquelle les attaches sont démontées (voir la figure 5B).
La deuxième phaseBcomprend également une phase finale correspondant au dégagement des étapes de pose des longs rails nouveaux22et de démontage des rails anciens21par le train de travaux100pour finaliser le renouvellement. Cette phase finale est illustrée en détail sur les figures 6A, 6B, 6C, 6D, 6E et 6F, et comprend en particulier, mais non exclusivement, les étapes suivantes, de préférence pour chacun des deux rails parallèles au même niveau de la voie ferrée20:
- une étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation à la température de référence d’une portion d’extrémité222’d’un dernier des longs rails nouveaux222, la portion d'extrémité comportant l'extrémité222’du dernier long rail nouveau222à laquelle doit être raccordée l’ancienne voie ferrée20(voir la figure 6B) ;
- une étape de coupe du rail ancien2 1définissant une extrémité212’d’un rail ancien de jonction212(voir la figure 6C) ;
- une étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité222’du dernier long rail nouveau222avec l’extrémité212’du rail ancien de jonction212correspondant par au moins un dispositif de raccordement temporaire30tel qu’une éclisse ou un tire-rail (voir la figure 6D) qui permet soit aux rails de l’allonger librement mais pas de se rétracter dans le cas de l’utilisation du chauffage soit de se rétracter librement mais pas de s’allonger dans le cas de l’utilisation d’un refroidissement, et ainsi maintenir une position neutre malgré d’éventuelles variations de température extérieure ;
- une étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation d’une portion d’extrémité21 2 ’du rail ancien de jonction212située en amont de son extrémité212’à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité22 2 ’du dernier long rail nouveau22 2, par rapport au deuxième sens de circulationF2(voir la figure 6D), la portion d’extrémité212’du rail ancien de jonction212comportant l’extrémité212’du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du dernier long rail nouveau222: cette étape de chauffage ou de refroidissement est de préférence mise en œuvre par les moyens de maintien et/ou de correction113,114,112de la température de référence, plutôt que par les moyens de chauffage ou de refroidissement de neutralisation111 ,le chauffage ou refroidissement de la portion d’extrémité21 2 ’du rail ancien de jonction21 2étant de préférence effectué sur une distance supérieure à la zone sur laquelle les attaches sont démontées (voir la figure 6E) ;
- lorsque le train de travaux100a dépassé le dispositif de raccordement temporaire30, une étape de raccordement permanent, par exemple de soudage, par exemple aluminothermique, des deux extrémités raccordées21 2 ’,22 2 ’ suivie d’une étape de retrait du dispositif de raccordement temporaire30.
Durant toute la progression du train de travaux130, suivant le deuxième sens de circulationF2:
- un poste de travail102disposé sur une partie avant de la rame de travaux130, ici en amont du troisième véhicule133dans le sens de la marcheF2, est configuré pour retirer les attaches des rails qui les fixe aux traverses23 de sorte qu’une portion détachéeP1de voie ferrée20n’est plus fixée par les attaches ;
- un poste de travail103, porté par le troisième véhicule133et disposé en aval du poste de travail102de retrait des attaches, est configuré pour ramasser les attaches retirées ;
- un poste de travail104, porté par le deuxième véhicule132et disposé en aval du poste de travail103de ramassage des attaches, est configuré pour démonter des anciennes semelles, généralement en caoutchouc, qui se placent entre la traverse et le dessous du rail, ces semelles ayant pour rôle d'amortir une partie des vibrations et de permettre le cheminement longitudinal du rail sans endommager la traverse23;
- un poste de travail105, porté par le deuxième véhicule132et disposé en aval du poste de travail104de démontage des anciennes semelles et en amont des moyens de neutralisations111, est configuré pour déposer des nouvelles semelles sur les traverses23sur lesquelles vont venir reposer les longs rails nouveaux22;
- un poste de travail106, porté par le premier véhicule131et disposé en aval des moyens de maintien et/ou de correction113de la température de référence situés au niveau de la zoneZ3, est configuré pour ramasser les anciennes semelles démontées par le poste de travail104;
- un poste de travail107, porté par le premier véhicule131et disposé en aval du poste de travail106 de ramassage des anciennes semelles, configuré pour mettre en place les attaches ; et
- un poste de travail108, porté par le premier véhicule131et disposé en aval poste de travail10 7de mise en place des attaches, configuré pour fixer les attaches des rails et ainsi fixer lesdits rails aux traverses23,de sorte qu’une portion attachéeP2de la voie ferrée20est bloquée par les attaches.
De cette manière un rail nouveau est neutralisé dans un état détaché. Bien entendu, ces postes de travail peuvent être sensiblement déplacés. Comme décrit, dans une configuration avec une troisième voiture133, c’est cette voiture133qui peut assurer le retrait des attaches des rails. Une étape de ramassage des attaches est alors de préférence mise en œuvre directement après leur retrait. Les longs rails nouveaux22sont quant à eux attachés soit avec des attaches nouvelles, soit avec des anciennes attaches préalablement retirées puis ramassées, afin d’assurer un recyclage des attaches si leur état le permet.
On notera que par poste de travail est entendu tout poste de travail permettant de recevoir des personnes pour effectuer des opérations manuelles et/ou tout équipement destiné à effectuer ces opérations de façon automatique ou semi-automatique.
Par ailleurs, durant cette deuxième phaseB, le retrait des attaches, et donc le blocage des attaches ensuite, est mis en œuvre à partir d’une portion aval à l’extrémité211’du rail ancien de jonction211comportant l'extrémité2 1 1’à laquelle doit être raccordée l'extrémité2 21 ’du premier long rail nouveau221et se prolonge jusqu’à une portion amont à l’extrémité212’du rail ancien de jonction21 2comportant l’extrémité212’à laquelle doit être raccordée l’extrémité2 22 ’du dernier long rail nouveau22 2 ,en référence au deuxième sens de circulationF2 .De cette manière, la pose des longs rails nouveaux se fait à une température de référence, cette pose étant suivie des opérations visant à le fixer ensuite conformément à la température prédéterminée de référence.
Sur la figure 7 est représenté un diagramme illustrant le fonctionnement du convoi ferroviaire10, en particulier sa progression le long de la voie ferrée20: l’abscisse indiquant l’évolution du temps durant le chantier et l’ordonnée indiquant la position par rapport à la voie ferrée20. Une première courbeC100, supérieure ici, correspond à la progression du train de travaux100et une deuxième courbeC140, inférieure à la courbeC100, correspond à la progression du véhicule ferroviaire140circulant indépendamment et à distanceddu train de travaux100.
Durant la première phaseA le train de travaux100se déplace d’une positionX0de départ jusqu’à une positionX1 d’arrivée le long de la voie ferrée20. Durant ce déplacement suivant le premier sens de circulationF1 ,le train de travaux100alterne des étapesA1dynamiques, de déchargement des longs rails nouveaux22le long de la voie ferrée20, et des étapesA3statiques, marquant des paliers durant lesquels chaque long rail nouveau est engagé dans des tunnels de guidages du train de travaux pour assurer le bon déchargement de ces longs rails nouveaux22le long de la voie ferrée20.
En parallèle de la progression du train de travaux100, le véhicule ferroviaire140évolue par palier en alternant des étapesA2statiques de préparation à la soudure et des étapesA4dynamiques de déplacement d’un aboutement de deux longs rails nouveaux à un autre aboutement suivant le premier sens de circulationF1.
Successivement à la première phaseA, la deuxième phaseB se poursuit durant laquelle le train de travaux100se déplace de la positionX1d’arrivée jusqu’à la positionX0de départ le long de la voie ferrée20. Durant ce déplacement suivant le deuxième sens de circulationF2,le train de travaux100alterne entre des étapesB3dynamiques de chargement des rails anciens21sur la rame de transport120et des étapesB5statiques marquant des paliers durant lesquels le rail ancien21est coupé durant son chargement de sorte qu’il peut être stocké en une pluralité de tronçons élémentaires sur la rame de transport120.
Dans un tel mode de réalisation, des essais ont montré que le train de travaux100 pouvait évoluer à une vitesse de 2500 m/h pendant la première phaseA, et à une vitesse de 600 m/h durant la deuxième phaseB, tout en pouvant évoluer suivant des rayons de travail de 250m et sur des pentes de 40 ‰. Un tel procédé suivant l’invention offre également l’avantage de pouvoir être mis en œuvre si besoin en laissant libre les éventuelles voies ferrées contiguës qui peuvent donc être circulées en toute sécurité.
En parallèle de la progression du train de travaux100durant cette deuxième phaseB, le véhicule ferroviaire140évolue par palier en alternant des étapesB2de soudure et des étapesB4de déplacement d’un aboutement de deux longs rails nouveaux à un autre suivant le deuxième sens de circulationF2. Les étapesB6etB7marquent un déplacement de la machine de soudage140et du train de travaux100, respectivement, dans la continuité de sa progression et au-delà de la positionX0de départ afin de garantir la soudure entre les deux extrémités raccordées212’,222’en fin de chantier. Les phases initialeB1(figures 5A à 5F) et finaleB4(figures 6A à 6F) de la deuxième phaseBsont indiquées par des paliers, ce qui est une simplification compte tenu de la très faible vitesse de déplacement du train de travaux100durant ces deux phasesAetB. Par ailleurs, un tel procédé permet de mettre en œuvre simplement et relativement rapidement les opérations de soudage électrique des rails LRS, le démontage et le remontage des attaches des rails, et la neutralisation des rails.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, la composition du train de travaux peut être différente. La rame de travaux peut comporter seulement deux voitures comme illustré sur les figures 5 et 6 ou trois voitures comme illustré sur les figures 1, 2, 3 et 4. Plus précisément, on peut configurer le train de travaux de sorte à travailler sans le troisième véhicule133de travaux du train de travaux130. Dans une telle configuration, les attaches de la voie ancienne pourront être démontées avec des outils manuels en amont du convoi ferroviaire, en référence au deuxième sens de circulationF2,
Par ailleurs, les rails peuvent être renouvelés en parallèle deux à deux de sorte à renouveler toute la voie ferrée durant les opérations, et/ou successivement le long d’un côté seulement de la voie ferrée de sorte à renouveler les rails d’une seule file. En effet, il peut être envisagé que seuls des rails successifs d’un seul côté de la voie ferrée soient renouvelés, ce qui peut être intéressant sur des tronçons de voie ferrée tels que des tronçons en courbe. En d’autres termes, les procédés de pose initial et/ou final peuvent être mises en œuvre, comme pour le renouvellement, sur une file de rails de la voie ferrée ou bien concomitamment sur les deux files de rails parallèles de la voie ferrée.
Dans une configuration alternative ou complémentaire, la neutralisation peut être effectuée autrement que par chauffage ou refroidissement, par des contraintes mécaniques de nature à faire subir un étirement des portions de rails correspondant à leur dilatation à cette température de référence. L’état de référence correspond alors à un état de dilation donné en référence, correspondant lui-même à un état de la portion de rail si elle était soumise à cette température de référence.
On peut également envisagée que les première et deuxième phasesAetBsoient mises en œuvre en étant espacées dans le temps : la première phaseApouvant être mise en œuvre une nuit, et la deuxième phaseBpouvant être mise en œuvre une nuit suivante.
En ce qui concerne le démontage des rails anciens, au lieu d’être chargés sur la rame de transport, les rails anciens pourraient également être déchargés le long de la voie ferrée depuis leur position posée sur les traverses.
Les bogies peuvent également être formés par tout type de train de roues.
Un tel convoi ferroviaire est particulièrement intéressant en ce qu’il permet un renouvellement d’une voie ferrée offrant une immobilisation de la voie ferrée la plus courte possible pour réduire la durée du chantier, tout en garantissant une bonne sécurité de la voie ferrée posée. Bien entendu, il est également possible d’utiliser un tel convoi ferroviaire pour des opérations ne faisant pas intervenir toutes les étapes. Le convoi ferroviaire peut être utilisé pour seulement acheminer et décharger les longs rails nouveaux le long de la voie ferrée depuis la rame de transport, soit à l’extérieur de la voie ferrée, soit à l’intérieur, avec une opération optionnelle de soudage et de mise en place des supports à galets. Le convoi ferroviaire peut aussi être utilisé.
Il est souligné que toutes les caractéristiques, telles qu’elles se dégagent pour un homme du métier à partir de la présente description, des dessins et des revendications attachées, même si concrètement elles n’ont été décrites qu’en relation avec d’autres caractéristiques déterminées, tant individuellement que dans des combinaisons quelconques, peuvent être combinées à d’autres caractéristiques ou groupes de caractéristiques divulguées ici, pour autant que cela n’a pas été expressément exclu ou que des circonstances techniques rendent de telles combinaisons impossibles ou dénuées de sens.
Claims (9)
- Procédé initial de pose de longs rails nouveaux (22) d’une voie ferrée (20) par un train de travaux (100) circulant suivant un sens de circulation (F2), le procédé initial étant destiné à être mis en œuvre durant un procédé de renouvellement de rails anciens (21) de la voie ferrée (20) du type comprenant une phase (B) durant laquelle les longs rails nouveaux (22) sont posés puis fixés sur une structure fixe (23) de la voie ferrée (20) lorsque le train de travaux circule dans le sens de circulation (F2), le procédé initial de pose comprenant :
- une étape de pose d’une partie au moins d’un premier des longs rails nouveaux (221) sur la structure fixe (23) à au moins une extrémité (211’) d’un rail ancien de jonction (211) ;
- une étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) avec au moins une extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) par au moins un dispositif de raccordement temporaire (30) ;
- une étape de raccordement permanent, par exemple par soudage, des deux extrémités raccordées du rail ancien de jonction (211) et du premier long rail nouveau (221) ;
- Procédé initial de pose de rails selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, d’une portion d’extrémité du rail ancien de jonction (211) comportant l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité (221’) du premier long rail nouveau.
- Procédé initial de pose de rails selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape de chauffage ou de refroidissement de neutralisation de la portion d’extrémité du rail ancien de jonction est effectuée par transfert ou d'isolation thermique, lesquels comprennent de préférence une source de rayonnement infrarouge pour chauffer ladite portion d’extrémité du rail ancien de jonction à la température de référence.
- Procédé initial de pose de rails selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que préalablement à l’étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) avec l’extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) par le dispositif de raccordement temporaire (30), une étape de coupe du rail ancien de jonction (211) est effectuée pour former l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) à raccorder.
- Procédé initial de pose de rails selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement temporaire (30) comprend au moins une éclisse ou un tire-rail.
- Procédé initial de pose de rails selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que préalablement ou ultérieurement à l’étape de raccordement temporaire bout à bout de l’extrémité (211’) du rail ancien de jonction (211) avec l’extrémité (221’) du premier long rail nouveau (221) par le dispositif de raccordement temporaire (30), lesdites extrémités (211’, 221’) subissent une étape de préparation en vue de l’étape de raccordement permanent, par exemple une étape d’usinage par abrasion.
- Procédé final de pose de longs rails nouveaux (22) d’une voie ferrée (20) par un train de travaux (100) circulant suivant un sens de circulation (F2), le procédé final étant destiné à être mis en œuvre durant un procédé de renouvellement de rails anciens (21) de la voie ferrée (20) du type comprenant une phase (B) durant laquelle les longs rails nouveaux (22) sont posés puis fixés sur une structure fixe (23) de la voie ferrée (20) lorsque le train de travaux circule dans le sens de circulation (F2), le procédé final de pose comprenant :
- une étape de pose d’une partie au moins d’un dernier des longs rails nouveaux (222) sur la structure fixe (23) à au moins une extrémité (212’) d’un rail ancien de jonction (212) ;
- une étape de raccordement temporaire bout à bout d’une extrémité (222’) du dernier long rail nouveau (222) avec au moins l’extrémité (212’) du rail ancien de jonction (212) par au moins un dispositif de raccordement temporaire (30) ;
- une étape de raccordement permanent, par exemple par soudage, des deux extrémités raccordées du rail ancien de jonction (212) et du dernier long rail nouveau (222) ;
- Procédé final selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de neutralisation, de préférence par chauffage ou refroidissement, d’une portion d’extrémité (212’) du rail ancien de jonction (212) comportant l’extrémité (212’) du rail ancien de jonction à laquelle doit être raccordée la portion d’extrémité du dernier long rail nouveau (222).
- Procédé de renouvellement de rails anciens (21) d’une voie ferrée (20) du type comprenant une phase (B) durant laquelle les longs rails nouveaux (22) sont posés puis fixés sur une structure fixe (23) de la voie ferrée (20) par un train de travaux (100) circulant dans un sens de circulation (F2), le procédé de renouvellement étant caractérisé en ce que la phase (B) est initié par le procédé initial de pose de longs rails nouveaux (22) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, et/ou finalisé par le procédé final de pose de longs rails nouveaux (22) selon la revendication 7 ou 8.
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