WO2007118977A2 - Procede et dispositif de renouvellement de rail ferroviaire en continu - Google Patents

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WO2007118977A2
WO2007118977A2 PCT/FR2007/000546 FR2007000546W WO2007118977A2 WO 2007118977 A2 WO2007118977 A2 WO 2007118977A2 FR 2007000546 W FR2007000546 W FR 2007000546W WO 2007118977 A2 WO2007118977 A2 WO 2007118977A2
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rails
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Thierry Torti
Guillaume Chaine
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Europeenne De Travaux Ferroviaires (Etf)
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • E01B29/16—Transporting, laying, removing, or replacing rails; Moving rails placed on sleepers in the track
    • E01B29/17—Lengths of rails assembled into strings, e.g. welded together
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
    • E01B29/42—Undetachably joining or fastening track components in or on the track, e.g. by welding, by gluing; Pre-assembling track components by gluing; Sealing joints with filling components
    • E01B29/44—Methods for effecting joining of rails in the track, e.g. taking account of ambient temperature

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for continuous rail rail renewal.
  • the current technical response is to operate special trains that cross the long new welded rail stored in track at an outdoor temperature or on a storage ream, also at outdoor temperature, with the old long welded rail.
  • the release operation after the rail replacement phase is essential. It requires the use of various small equipment to position on the track to perform the homogenization operations and to bring the rail to its release temperature.
  • the means used to bring the rail to the release temperature are usually gas burners that operators slide on the parts of the rail to release, or more recently hydraulic tensioners, which, once positioned in the center of the release zone , allow to lengthen the long welded rail of the desired length.
  • the object of the invention is therefore more particularly to eliminate these disadvantages.
  • storage and release temperature of the new rail elements will be carried out by means of special wagons equipped with heating means and temperature measuring means.
  • the heating means may consist of pulsed hot air generators and / or hot water generators.
  • the temperature measuring means may be of the contact type (semi-conductive junction or thermocouple probes) or of the radiation type (infrared detection).
  • the combination of two special wagons will be achieved by means of flexible joints and thermally insulating; of course the number of special wagons will be a function of the length of said new rail elements.
  • control of the elongation of the aforementioned new long rails may be carried out in various ways, namely:
  • Rail lengths can be measured via ultrasonic sensors; an ultrasonic transmitter will be located in the vicinity of the anchored portion of the long welded rail, and an ultrasonic receiver will be located in the vicinity of the free part of the long welded rail; the length of the rail is a function of the travel time of the ultrasonic wave.
  • the length of the rail can also be measured by laser interferometry.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a long welded long rail replacement train with a new, long welded rail
  • FIG. 2 is a schematic longitudinal representation of a storage car and release temperature of new rail elements
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional representation of a storage and heating car
  • FIG. 4 is a schematic longitudinal representation of the connecting means between two storage cars and heating.
  • the substitute train T comprises from upstream to downstream:
  • a second motor unit UM 2 located downstream of the substitution train T.
  • the upstream part of the aforesaid substitute train T circulates on the old rail, and the downstream part of the aforesaid substitute train T runs on the new rail, storing the new upstream rail elements and the old downstream rail elements.
  • the first part consists of the drive unit UMi, and WS n cars, WA WB 5,
  • the aforementioned distinct parts may be driven in one direction by a power unit and in the other direction by a so-called reversibility cab system equipped with a radio control that will control the drive unit and the necessary onboard signaling imposed by the legislation to borrow the type of line on which the renewal takes place.
  • the type of path taken to arrive in the construction zone may be of the "high-speed” or “classic” type.
  • the WB and WC wagons will be equipped on-board signaling system “TVM430"; in the 2 nd case, they will have to be equipped with the systems imposed by the regulation for the classic lines such as "RSDAAT”, “RST”, “KVB”, “IV” and recorder of events of conduits.
  • the storage wagons WS 1, WS n - 1 , WS n will be described below in detail; they essentially comprise a thermal enclosure Ei, E n .i, E n , for storing the new rail elements, and heating means C n .i, C n , to raise their temperature to reach the temperature called release.
  • connection means L n _i, L n , L n + I flexible and thermally insulating;
  • the connecting means L n _i is located between the storage wagon WS n .i and the storage wagon WS n ;
  • the connecting means L n is located between the storage wagon WS n and the wagon WA dismantling of bolts and storage of old small equipment;
  • the connecting means L n + I is located between wagon WA dismantling lagoon and old small equipment storage and wagon WB energy generator, rail welding, old rail removal and installation of the new rail.
  • the wagon for dismounting lag bolts and storage of old small material essentially comprises three workstations, respectively Pi, P 2 ,
  • the work stations Pi, P 2 located on the side of the storage wagon WS n , correspond to the operation of disassembly of lag bolts fasteners that maintain the old rail; operators may have electrical equipment suspended from the frame of wagon WA.
  • the workstation P 3 located downstream from the posts Pi, P 2 , corresponds to the operation of collecting all the old equipment, previously released from the old rail by the operators of posts Pi, P 2 ; this user equipment is then stored in appropriate bins ST, located on the upper part of the wagon WA, by means of handling means, such as a treadmill TR.
  • the wagon WB energy generator, rail welding, old rail removal and new rail installation is the main element of the T substitution train. It consists essentially of a central beam of sufficient length allowing upstream to circulate on the old rails and downstream on the new rails.
  • the wagon WB is driven by BMi upstream motor bogies, and BM 2 downstream motor bogies.
  • the wagon WB comprises a plurality of hydraulic jacks Vi,
  • V 2 , V 3 , V 4 , V 5 , V 6 , V 7 equipped with clamp and allowing the gripping of the old and new rails so as to position them precisely.
  • the control of this plurality of jacks is performed by the station P 4 , located upstream of the wagon WB.
  • the cylinders Vi, V 2 , V 3 make it possible to lift the long old welded rail by rotating its housing on the sleepers and to disengage it in the direction of the outer edge of the sleepers. to say on the flanks of the track; as for the cylinders V 4 , V 5 , V 6 , V 7 , they make it possible to position the new welded rail on the sleepers, in order to put it in the empty housing of the sleepers, from their initial position defined by the aforementioned wagons storage WSi, WS n . ! , WS n .
  • the topological downstream arrangement of said plurality of jacks is as follows: V 4 , V 1 , V 5 , V 2 , V 6 , V 7 , V 3 .
  • a second station P 5 corresponds to the operations of collecting worn soles.
  • a welding station of the new rail elements is located upstream of the wagon WB; it allows to connect the new rail elements with a stop relative to the welding time; this connection eliminates any welding on the track and allows the installation of the new welded rail without discontinuity, that is to say without temporary splicing.
  • the wagon WB comprises various components, such as an alternator, hydraulic pumps and the electronic control and control equipment, and a control station located downstream of the wagon WB, allowing this car to be driven when it is being transported to the replacement site.
  • the wagon WC for installing new small equipment and mounting of lag screws essentially comprises three work stations, respectively P 6 , P 7 ,
  • the workstation P 6 located on the side of the wagon WB corresponds to the operation of setting up the new small equipment taken from unrepresented storage bins.
  • the work stations P 7 , P 8 located downstream of the station P 6 , correspond to the mounting operation of lag bolts fasteners that maintain the new rail; operators may have electrical equipment suspended from the chassis of the WC wagon.
  • the workstations In order to obtain high yields and especially to secure the new long welded rail to its release temperature to the sleepers as quickly as possible, and without falling productivity, the workstations
  • P 6 , P 7 and P 8 can be distributed over several wagons WC n .
  • the wagons WD 1 , WD 2 , WD 3 , old rail collection allow to remount said old rails from their position on the side of the track to the storage position on the storage cars WE 1 , WE n .
  • They include an access ramp facilitating the handling of the old rail.
  • the assembly consisting of the wagons WD 1 , WD 2 , WD 3 , WE 1 , WE n can be dissociated from the aforesaid substitute train T and thus driven by the second motor unit UM 2 as a function of the state of the rail stock old.
  • the storage and release wagon WS n for releasing new rail elements comprises in particular a thermal enclosure E n making it possible to store the new rail elements, and heating means C n , allowing to raise their temperature in order to reach the so-called release temperature.
  • An operator P n can access the thermal enclosure E n by means of removable insulating panels located in the upper part of said thermal enclosure E n .
  • the objective sought by this apparatus is to allow:
  • the aforesaid storage wagon WS is equipped with means for storing, heating and controlling this temperature; moreover, this supposes that the aforesaid wagons WS may be associated with each other by connecting means, depending on the length of the new welded rail while respecting the objectives defined above.
  • the rail elements are arranged parallel to each other and rest on idle rollers mounted on mechanical bearings, inside a thermal enclosure.
  • This thermal enclosure of length close to that of the storage car, consists of a plurality of compartments; each compartment is accessible via at least one removable insulating panel located in the upper part of said compartment.
  • Each compartment is secured to the tray of the storage car and comprises along the main axis of the storage car a bridge allowing the operator to move on all of said compartments and to access each of them for opening at least one panel located on either side of said gateway.
  • the fixed and movable walls constituting each of said compartment can be made of multilayer composite material.
  • three new rails can be arranged on either side of the main axis of the storage car.
  • an additional compartment will be made in the vicinity of the bridge for housing a standard rail whose function will be described later.
  • a second new welded long rail storage stage may also be added on wagon WS n .
  • the heating means essentially consist of a pulsed air fuel boiler, integral with the storage car, to provide the necessary calories for the temperature rise of the new rails stored in the thermal enclosure. These heating means are arranged in the vicinity of one end of the storage car.
  • the hot air is adequately distributed in the thermal enclosure by means of pipes and calibrated nozzles distributed throughout the thermal enclosure.
  • temperature measurement sensors located in the vicinity of the rails, associated with regulation means, allow from a set temperature to maintain at a constant value the temperature of said rails; this temperature will be the so-called release temperature.
  • a first variant of the method described above is to spray the hot water rail through pipes and injectors arranged above the rails.
  • a second variant to the previously described process consists in heating the base of the rail by means of electric heating resistors.
  • connection means are arranged between the storage wagons.
  • connection means L n . ! are located between two storage wagons, respectively WS n .i and Ws n , partially represented.
  • These connecting means consist essentially of a flexible thermal enclosure, made of a synthetic material with high thermal resistance, integral in a thermally sealed manner, enclosures E n _i, E n , respectively associated with storage wagons WS n _i , WS n .
  • the precise knowledge of the temperature of the new rail is a determining factor in the process of replacing the old rails with new rails and in particular when balancing the new rail at a so-called release temperature.
  • the elongation of the new rail corresponding to a rise in temperature to reach the release temperature can be measured by known means having taken care to provide an anchor point for one end of the rail to be considered the point of origin of the measurement of the length of the rail.
  • the real time measurement of the length of the rail during its elongation can be carried out either by a measurement of the propagation time of an ultrasonic signal, either by laser interferometry measurement.
  • the anchor point will be made of a thermally insulating material so as to avoid a loss of calories thus creating a cold spot near the end of the corresponding rail.
  • the standard rail located outside the heating means, has a given length and its temperature is determined by sensors located in the mushroom and the pad at different distances; under these conditions, the measured temperature is that of the outside temperature.
  • the length comparison between the length of the standard rail at the outside temperature and the length of the new welded rail at the storage ambient temperature i.e., the length difference after heating and the difference in length before heating measured at the internal temperature of the new rail between the length of the standard rail and the measured length of the new rail, gives a precise indication of the expansion rate and therefore the elongation of the rail, and therefore the temperature called release.
  • the standard rail located inside the heating means, has a given length and its temperature is determined by sensors located in the mushroom and the pad on different distances; under these conditions, the measured temperature is that of the storage ambient temperature.
  • the measurement of the so-called release temperature of the new rail is carried out by analogy from the measurement of temperature performed inside the standard rail located inside the heating means.
  • the length of the new rail is controlled by comparison with the theoretical law of expansion of the steel from the initial conditions, namely the initial length of the rail and its initial internal storage temperature.

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Abstract

Procédé et appareillage de renouvellement de rail ferroviaire en continu en effectuant la substitution des longs rails soudés anciens par des longs rails soudés neufs et la libération des longs rails soudés neufs, lequel procédé comprend : le stockage et la mise en température dite de libération d'éléments de rails neufs, et; après stabilisation desdits éléments de rails neufs à température dite de libération : le contrôle de l'allongement des susdits longs rails neufs, à température dite de libération; la désolidarisation entre les susdits longs rails anciens et les traverses en voie; la dépose des susdits longs rails anciens et la pose des susdits longs rails neufs, à température dite de libération; la solidarisation aux traverses des susdits longs rails neufs, à température dite de libération; la réalisation de longs rails neufs par soudure des susdits éléments de rails neufs, à température dite de libération, le stockage des susdits longs rails anciens. L'appareillage comprend un train avec pusieurs wagons de stockage de rails neufs et anciens (WSn, WEn), deux unités motrices (UM), un wagon de démontage (WA) de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien, un wagon générateur (WB) d' énergie et un wagon (WC) de mise en place de petit matériel neuf et démontage de tire-fonds.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RENOUVELLEMENT DE RAIL FERROVIAIRE EN CONTINU.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le renouvellement de rail ferroviaire en continu.
Elle convient tout particulièrement au renouvellement des voies de chemin de fer, notamment à la prise en compte des écarts de température entre les rails anciens et les rails neufs lors de la substitution des rails anciens par des rails neufs, et à la mise en équilibre à une température donnée appelée température de libération des rails neufs.
D'une façon générale, on sait qu'un chantier de renouvellement de voie ferrée se réalise avec des équipements lourds tels des trains dits de "travaux" pouvant aller jusqu'à 750 mètres de longueur, des engins autonomes, des locotracteurs, ainsi qu'un effectif important en charge d'opérations complexes. Par ailleurs, les contraintes d'exploitation des voies ferrées imposent de ne pas perturber durablement le trafic ferroviaire, de s'adapter au mieux au trafic saisonnier et de profiter des conditions climatiques saisonnières locales. D'une manière plus précise, le chantier travaille en général sur interception avec voie contiguë circulée ; ce qui signifie qu'en dehors des heures effectives d'intervention, les trains commerciaux roulent sur la voie renouvelée et que durant ces mêmes heures d'intervention, d'autres trains peuvent circuler sur la voie contiguë. On sait par ailleurs que l'organisation de tels chantiers doit pouvoir évoluer afin d'intégrer de nouvelles réglementations, concernant l'environnement et la sécurité notamment ; elle doit pouvoir répondre à de nouvelles exigences en matière de productivité ; elle doit prendre en compte enfin de nouvelles données techniques, par exemple concernant les vitesses de ralentissement plus élevées, le renouvellement partiel de matériaux, etc.
La réponse technique actuelle consiste à exploiter des trains spéciaux qui croisent le long rail soudé neuf stocké en voie à température extérieure ou sur une rame de stockage, également à température extérieure, avec le long rail soudé ancien. Dans ce cas, l'opération de libération après la phase de remplacement du rail est indispensable. Elle nécessite l'emploi de petits matériels divers à positionner sur la voie pour effectuer les opérations d'homogénéisation et pour porter le rail à sa température de libération. Les moyens utilisés pour amener le rail à la température de libération sont habituellement des brûleurs à gaz que des opérateurs font coulisser sur les parties du rail à libérer, ou plus récemment des tendeurs hydrauliques, qui, une fois positionnés au centre de la zone de libération, permettent d'allonger le long rail soudé de la longueur souhaitée. L'état de l'art actuel concernant le regroupement du chantier de substitution du long rail soudé et l'opération de libération se trouve sur un train qui à partir du long rail soudé neuf situé au centre de la voie, substitue le long rail soudé ancien en portant le long rail soudé neuf à la température de libération. En fait ce train substitue le long rail soudé ancien et chauffe en même temps le long rail soudé neuf par l'intermédiaire de tunnels de chauffages munis de fours à induction. En amont de ce train, le rail neuf est à la température extérieure, puis il est porté à sa température de libération et est reposé sur la voie. L'inconvénient majeur d'une telle méthode est la préparation du long rail soudé neuf en voie, c'est-à-dire sa soudure au centre de la voie de manière à obtenir durant la totalité de cette phase de chantier un long rail soudé continu. De plus, la chauffe instantanée par induction en continu pose deux problèmes majeurs : d'une part, le contrôle de la température de libération à cœur dans le champignon et le patin du long rail soudé neuf ne peut être réalisé aisément, par conséquent la température de libération n'est connue que par la prise d'informations sur la peau du rail ; d'autre part, le chauffage ponctuel dans des tunnels de chauffage ne semble pas garantir une continuité et une homogénéité thermique acceptables dans le rail sur la totalité de la longueur de ces tunnels. De plus, les arrêts de l'ensemble du train peuvent gêner la bonne propagation de la chaleur dans le rail qui dans ce cas peut avoir une température de libération totalement imprécise. Même avec plusieurs systèmes ponctuels de chauffe, la gestion des arrêts reste un problème.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients.
Elle propose donc un procédé de renouvellement de rail ferroviaire en continu en effectuant la substitution des longs rails soudés anciens par des longs rails soudés neufs et la libération des longs rails soudés neufs, lequel procédé comprend :
- le stockage et la mise en température dite de libération d'éléments de rails neufs, et
- après stabilisation desdits éléments de rails neufs à température dite de libération :
- le contrôle de l'allongement des susdits longs rails neufs, à température dite de libération,
- la désolidarisation entre les susdits longs rails anciens et les traverses en voie,
- la dépose des susdits longs rails anciens et la pose des susdits longs rails neufs, à température dite de libération,
- la solidarisation aux traverses des susdits longs rails neufs, à température dite de libération, - la réalisation de longs rails neufs par soudure des susdits éléments de rails neufs, à température dite de libération,
- le stockage des susdits longs rails anciens.
Avantageusement, le stockage et la mise en température de libération des éléments de rails neufs seront effectués au moyen de wagons spéciaux équipés de moyens de chauffage et de moyens de mesure de température.
Les moyens de chauffage pourront être constitués de générateurs à air chaud puisé et/ou de générateurs d'eau chaude.
Les moyens de mesure de température pourront être de type à contact (sondes à jonction semi-conductrice ou thermocouple) ou de type à rayonnement (détection infrarouge).
Avantageusement, l'association de deux wagons spéciaux sera réalisée par l'intermédiaire de joints souples et isolants thermiquement ; bien entendu le nombre de wagons spéciaux sera fonction de la longueur desdits éléments de rails neufs.
Avantageusement, le contrôle de l'allongement des susdits longs rails neufs pourra être effectué de diverses manières, à savoir :
- par comparaison avec un rail étalon situé à l'extérieur des susdits moyens de chauffage à air chaud puisé,
- par comparaison avec un rail étalon situé à l'intérieur des susdits moyens de chauffage à air chaud puisé,
- par comparaison avec la loi théorique de dilatation de l'acier.
Les longueurs de rail pourront être mesurées par l'intermédiaire de capteurs à ultrasons ; un émetteur à ultrasons sera situé au voisinage de la partie ancrée du long rail soudé, et un récepteur à ultrasons sera situé au voisinage de la partie libre du long rail soudé ; la longueur du rail est fonction du temps de parcours de l'onde ultrasonique.
La mesure de la longueur du rail pourra également être effectuée par interférométrie laser.
Ainsi, le procédé selon l'invention permettra :
- de porter le long rail soudé neuf à la température de libération et de le maintenir à cette température sur une rame prévue à cet effet, laquelle rame roule sur le long rail soudé ancien,
- de déterminer ladite température de libération au moyen d'une mesure précise de l'allongement du long rail soudé neuf et de la comparer avec la longueur de référence d'un rail étalon,
- de maintenir le long rail soudé neuf à la température de libération durant la désolidarisation et la dépose du long rail soudé ancien et ce jusqu'à la solidarisation du long rail soudé neuf en lieu et place du précédent long rail soudé ancien, et ainsi, de permettre le renouvellement de rail ferroviaire par une substitution en continu du long rail soudé ancien par un long rail soudé neuf, et ce en supprimant toute opération de libération postérieurement à cette opération de substitution.
Bien entendu, l'invention concerne également un appareillage pour la mise en œuvre du procédé précédemment décrit et dont un exemple de réalisation sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un train de substitution de long rail soudé ancien par un long rail soudé neuf,
- la figure 2 est une représentation schématique longitudinale d'un wagon de stockage et de mise en température de libération d'éléments de rails neufs, - la figure 3 est une représentation schématique transversale d'un wagon de stockage et de mise en température, et
- la figure 4 est une représentation schématique longitudinale des moyens de liaison entre deux wagons de stockage et de mise en température.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le train de substitution T comprend d'amont en aval :
- une première unité motrice UMi située en amont du train de substitution T5
- un premier wagon de stockage WS1 de rails neufs, représenté partiellement, tracté par l'unité motrice UMi,
- un n-lème wagon de stockage WSn_i de rails neufs, représenté partiellement,
- un nème wagon de stockage WSn de rails neufs,
- un wagon WA de démontage de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien,
- un wagon WB générateur d'énergie, de soudure de rail, de dépose du rail ancien et de pose du rail neuf,
- un où éventuellement plusieurs wagons WC de mise en place de petit matériel neuf et de montage de tire-fonds,
- un ensemble de wagons WDi, WD2, WD3 de ramassage du rail ancien,
- un premier wagon de stockage WEi de rails anciens, représenté partiellement,
- un nème wagon de stockage WEn de rails anciens, représenté partiellement, et
- une seconde unité motrice UM2 située en aval du train de substitution T.
Ainsi, selon cette configuration, la partie amont du susdit train de substitution T circule sur le rail ancien, et la partie aval du susdit train de substitution T circule sur le rail nouveau, en stockant les éléments de rails neufs en amont et les éléments de rails anciens en aval.
Afin de réguler les rendements sur l'ensemble du train en s 'affranchissant des arrêts dus à la coupe du long rail soudé ancien pour son stockage, une configuration « travail » en deux parties du train de substitution peut être envisagée :
- la lère partie constituée de l'unité motrice UMi, et des wagons WSn, WA5 WB,
- la 2nde partie constituée des wagons WCn, WDn, WEn et de l'unité motrice UM2.
Avantageusement, les susdites parties distinctes pourront être pilotées dans un sens par une unité motrice et dans l'autre sens par un système de cabine dite de réversibilité équipée d'une radio commande qui contrôlera l'unité motrice et la signalisation embarquée nécessaire imposée par la législation pour emprunter le type de ligne sur lequel s'effectue le renouvellement.
Par ailleurs, le type de voie empruntée pour arriver en zone de chantier pourra être de type « à grande vitesse » ou de type « classique ». Dans le 1er cas, les wagons WB et WC devront être équipés du système de signalisation embarqué "TVM430" ; dans le 2nd cas, ils devront être équipés des systèmes imposés par la réglementation pour les lignes classiques tels que "RSDAAT", "RST", "KVB", "IV" et enregistreur d'événements de conduites.
Les wagons de stockage WSi, WSn-I, WSn, seront décrits ci-après d'une manière détaillée ; ils comportent essentiellement une enceinte thermique Ei, En.i, En, permettant de stocker les éléments de rails neufs, et des moyens de chauffage Cn.i, Cn, permettant d'élever leur température afin d'atteindre la température dite de libération.
La détermination de la température des rails neufs sera décrite ci-après d'une manière détaillée ; cette détermination de la température est basée notamment sur la mesure précise de la longueur du rail, ce qui nécessite que celui-ci soit solidaire à son extrémité amont d'un point d'ancrage PA, situé en amont du susdit wagon de stockage WSi, et puisse se dilater librement en reposant sur des galets fous montés sur roulements mécaniques.
Par ailleurs, de manière à maintenir constante la température des éléments de rails neufs, les susdits wagons de stockage WSi, WSn.i, WSn, sont reliés par des moyens de liaisons Ln_i, Ln, Ln+I, souples et thermiquement isolants ; le moyen de liaison Ln_i est situé entre le wagon de stockage WSn.i et le wagon de stockage WSn ; le moyen de liaison Ln est situé entre le wagon de stockage WSn et le wagon WA de démontage de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien ; le moyen de liaison Ln+I est situé entre le wagon WA de démontage de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien et le wagon WB générateur d'énergie, de soudure de rail, de dépose du rail ancien et de pose du rail neuf.
Le wagon WA de démontage de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien comprend essentiellement trois postes de travail, respectivement Pi, P2,
P3.
Les postes de travail Pi, P2, situés du côté du wagon de stockage WSn, correspondent à l'opération de démontage des tire-fonds des attaches qui maintiennent le rail ancien ; les opérateurs peuvent disposer d'équipements électriques suspendus au châssis du wagon WA.
Le poste de travail P3, situé en aval des postes Pi, P2, correspond à l'opération de ramassage de tout le petit matériel ancien, préalablement libéré du rail ancien par les opérateurs des postes Pi, P2 ; ce matériel usager est ensuite stocké dans des bacs adéquats ST, situés sur la partie supérieure du wagon WA, moyennant des moyens de manutention, tel un tapis roulant TR.
Le wagon WB générateur d'énergie, de soudure de rail, de dépose du rail ancien et de pose du rail neuf, constitue l'élément principal du train de substitution T. Il est essentiellement constitué d'une poutre centrale d'une longueur suffisante permettant en amont de circuler sur les rails anciens et en aval, sur les rails neufs.
Ainsi, le wagon WB est entraîné par des bogies moteurs en amont BMi, et des bogies moteurs en aval BM2.
Par ailleurs, le wagon WB comprend une pluralité de vérins hydrauliques Vi,
V2, V3, V4, V5, V6, V7, équipés de pince et permettant la préhension des rails anciens et neufs de manière à les positionner précisément.
Le contrôle de cette pluralité de vérins est effectué par le poste P4, situé en amont du wagon WB.
Ainsi, d'amont en aval, les vérins Vi, V2, V3, permettent de soulever le long rail soudé ancien en rotant de son logement sur les traverses et de le dégager en direction du bord extérieur des traverses, c'est-à-dire sur les flancs de la voie ; quant aux vérins V4, V5, V6, V7, ils permettent de positionner le long rail soudé neuf sur les traverses, afin de le poser dans le logement vide des traverses, à partir de leur position initiale définie par les susdits wagons de stockage WSi, WSn.!, WSn.
A noter que durant l'opération de manutention du long rail soudé neuf, celui-ci est maintenu à sa température dite de libération.
La disposition topologique, d'amont en aval, de ladite pluralité de vérins est la suivante : V4, V1, V5, V2, V6, V7, V3.
Par ailleurs, un second poste P5 correspond aux opérations de ramassage des semelles usagées.
Un poste de soudure des éléments de rails neufs, non représenté est situé en amont du wagon WB ; il permet de raccorder les éléments de rails neufs moyennant un arrêt relatif au temps de soudure ; ce raccordement permet de s'affranchir de toute soudure sur la voie et permet la pose du long rail soudé neuf sans discontinuité, c'est-à-dire sans éclissage temporaire.
Bien entendu, le wagon WB comprend différents organes, tels un alternateur, des pompes hydrauliques et les équipements électroniques de commande et de contrôle, ainsi qu'un poste de commande situé en aval du wagon WB, permettant la conduite de ce wagon lors de son acheminement sur le chantier de substitution.
Le wagon WC de mise en place de petit matériel neuf et de montage de tire- fonds comprend essentiellement trois postes de travail, respectivement P6, P7,
P8-
Le poste de travail P6, situé du côté du wagon WB correspond à l'opération de mise en place du petit matériel neuf prélevé dans des bacs de stockage non représentés.
Les postes de travail P7, P8, situés en aval du poste P6, correspondent à l'opération de montage des tire-fonds des attaches qui maintiennent le rail neuf ; les opérateurs peuvent disposer d'équipements électriques suspendus au châssis du wagon WC. Afin d'obtenir des rendements importants et surtout de solidariser le long rail soudé neuf à sa température de libération aux traverses le plus rapidement possible, et sans chute de productivité, les postes de travail
P6, P7 et P8 peuvent être répartis sur plusieurs wagons WCn.
Les wagons WD1, WD2, WD3, de ramassage de rails anciens permettent de remonter lesdits rails anciens de leur position sur les flancs de la voie à la position de stockage sur les wagons de stockage WE1, WEn.
Ils comportent notamment une rampe d'accès facilitant la manutention du rail ancien.
Préalablement au stockage sur lesdits wagons de stockage WE1, WEn, le long rail soudé ancien sera découpé en tronçons.
Lors des acheminements sur chantier et afin de limiter la longueur du train de substitution, il peut être scindé en deux parties distinctes :
- la lère avec l'unité motrice UMi, et les wagons WSn, WA et WB,
- la 2nde avec les wagons WCn, WDn, WEn et l'unité motrice UM2. L'ensemble constitué des wagons WD1, WD2, WD3, WE1, WEn, peut être dissocié du susdit train de substitution T et ainsi entraîné par la seconde unité motrice UM2 en fonction de l'état du stock de rails anciens.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le wagon WSn de stockage et de mise en température de libération d'éléments de rails neufs comprend notamment une enceinte thermique En permettant de stocker les éléments de rails neufs, et des moyens de chauffage Cn, permettant d'élever leur température afin d'atteindre la température dite de libération. Un opérateur Pn peut accéder à l'enceinte thermique En au moyen de panneaux isolants amovibles situés en partie supérieure de ladite enceinte thermique En.
L'objectif recherché par cet appareillage est de permettre :
- d'effectuer la mise en température des éléments de rails neufs jusqu'à l'obtention de la température dite de libération,
- de permettre l'allongement sans contrainte des éléments de rails neufs,
- de contrôler et de maintenir cette température dite de libération indépendamment des conditions climatiques,
- de maintenir cette température de libération durant la soudure des éléments de rails neufs et jusqu'à la solidarisation dans un premier temps partielle puis totale sur WC2 et WC3 du long rail soudé neuf en lieu et place du précédent long rail soudé ancien.
Cela suppose que le susdit wagon WS de stockage soit équipé de moyens de stockage, de mise en température et de contrôle de cette température ; par ailleurs, cela suppose que les susdits wagons WS puissent être associés entre eux par des moyens de liaison, en fonction de la longueur du long rail soudé neuf tout en respectant les objectifs définis précédemment.
Bien entendu, l'ensemble de cet appareillage doit pouvoir emprunter des rayons de courbure proche de 100 mètres. Ainsi, les éléments de rails sont disposés parallèlement entre eux et reposent sur des galets à lèvres fous montés sur des roulements mécaniques, à l'intérieur d'une enceinte thermique.
Cette enceinte thermique, de longueur proche de celle du wagon de stockage, est constituée d'une pluralité de compartiments ; chaque compartiment est accessible par l'intermédiaire d'au moins un panneau isolant amovible situé dans la partie supérieure dudit compartiment.
Chaque compartiment est rendu solidaire du plateau du wagon de stockage et comporte selon l'axe principal du wagon de stockage une passerelle permettant à l'opérateur de se déplacer sur l'ensemble desdits compartiments et d'accéder à chacun d'entre eux moyennant l'ouverture d'au moins un panneau situé de part et d'autre de ladite passerelle.
L'étanchéité thermique entre les différents compartiments et au voisinage des panneaux de visite est assurée par des joints adéquats.
Les parois fixes et mobiles constituant chacun desdits compartiment peuvent être réalisées en matériau composite multicouches.
A titre d'exemple, trois rails neufs peuvent être disposés de part et d'autre de l'axe principal du wagon de stockage.
Avantageusement, un compartiment supplémentaire sera réalisé au voisinage de la passerelle permettant de loger un rail étalon dont la fonction sera décrite ultérieurement.
De plus, un deuxième étage de stockage de long rail soudé neuf pourra également être ajouté sur les wagons WSn.
Les moyens de chauffage sont essentiellement constitués d'une chaudière à fuel à air puisé, solidaire du wagon de stockage, permettant de fournir les calories nécessaires à l'élévation en température des rails neufs stockés dans l'enceinte thermique. Ces moyens de chauffage sont disposés au voisinage d'une extrémité du wagon de stockage.
Ainsi l'air chaud est distribué d'une manière adéquate dans l'enceinte thermique au moyen de conduites et de buses calibrées réparties tout au long de l'enceinte thermique.
Par ailleurs des capteurs de mesure de température, situés au voisinage des rails, associés à des moyens de régulation, permettent à partir d'une température de consigne de maintenir à une valeur constante la température desdits rails ; cette température sera la température dite de libération.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, six rails Ri, R2, R3, Ri, R5, Re, reposent sur des galets à lèvres dans l'enceinte thermique En ; trois conduites d'arrivée d'air chaud, C0, Ci, C2, sont disposées respectivement au voisinage du centre de l'enceinte thermique et de part et d'autre de l'axe principal. Par ailleurs une conformation de ladite enceinte permet au voisinage de l'axe principal de loger un rail étalon R0, dont la fonction sera décrite ultérieurement.
A noter que cette mise en température des rails neufs doit répondre aux exigences essentielles d'une excellente uniformité dans la masse du rail, sachant que la forme générale du rail est longiligne et que sa section n'est pas uniforme.
Une première variante au procédé précédemment décrit consiste à asperger le rail d'eau chaude par l'intermédiaire de conduites et d'injecteurs disposés au dessus des rails.
Une seconde variante au procédé précédemment décrit consiste à chauffer la base du rail par T intermédiaire de résistances chauffantes électriques. Afîn de maintenir une homogénéité thermique sur l'ensemble du long rail soudé neuf, des moyens de liaison sont disposés entre les wagons de stockage.
Dans l'exemple représenté sur la figure 4, des moyens de liaison Ln.! sont situés entre deux wagons de stockage, respectivement WSn.i et Wsn, représentés partiellement.
Ces moyens de liaison sont essentiellement constitués d'une enceinte thermique souple, réalisée en un matériau synthétique à forte résistance thermique, solidaire d'une manière thermiquement étanche, des enceintes En_i, En, respectivement associées aux wagons de stockage WSn_i, WSn.
La connaissance précise de la température du rail neuf est un facteur déterminant dans le processus de substitution des rails anciens par des rails neufs et notamment lors de la mise en équilibre du rail neuf à une température dite de libération.
En supposant que la température du rail considéré est uniforme sur toute sa longueur et homogène dans sa section, la relation linéaire simple entre son allongement dû à la dilatation du matériau constituant le rail et l'augmentation de sa température permet de déterminer la longueur finale du rail correspondant à la température dite de libération du rail, à partir des conditions initiales, à savoir la longueur du rail avant élévation de la température et la température initiale du rail correspondante.
Dans ces conditions, l'allongement du rail neuf correspondant à une élévation de température permettant d'atteindre la température de libération, pourra être mesuré par des moyens connus en ayant pris soin de prévoir un point d'ancrage pour une extrémité du rail qui sera considéré comme le point d'origine de la mesure de la longueur du rail.
Comme il a été indiqué précédemment, la mesure en temps réel de la longueur du rail lors de son allongement pourra être effectuée soit par une mesure du temps de propagation d'un signal ultrasonique, soit par une mesure d'interférométrie laser.
Bien entendu, le point d'ancrage sera réalisé dans un matériau isolant thermiquement de manière à éviter une déperdition de calories créant ainsi un point froid au voisinage de l'extrémité du rail correspondante.
Trois processus de contrôle de l'allongement du rail neuf peuvent être envisagés, à savoir :
- par comparaison avec un rail étalon situé à l'extérieur des moyens de chauffage du rail neuf,
- par comparaison avec un rail étalon situé à l'intérieur des moyens de chauffage du rail neuf,
- par comparaison avec la loi théorique de dilatation de l'acier.
Selon le premier processus proposé, le rail étalon, situé à l'extérieur des moyens de chauffage, possède une longueur donnée et sa température est déterminée par des capteurs situés dans le champignon et le patin sur des distances différentes ; dans ces conditions, la température mesurée est celle de la température extérieure.
Ainsi, la comparaison de longueur entre la longueur du rail étalon à la température extérieure et la longueur du long rail soudé neuf à la température ambiante de stockage, c'est-à-dire l'écart de longueur après chauffage et l'écart de longueur avant chauffage mesuré à la température interne du rail neuf entre la longueur du rail étalon et la longueur mesurée du rail neuf, permet de donner une indication précise du taux de dilatation et donc de l'allongement du rail, et par conséquent de la température dite de libération.
Selon le deuxième processus proposé, le rail étalon, situé à l'intérieur des moyens de chauffage, possède une longueur donnée et sa température est déterminée par des capteurs situés dans le champignon et le patin sur des distances différentes ; dans ces conditions, la température mesurée est celle de la température ambiante de stockage.
Dans ces conditions, la mesure de la température dite de libération du rail neuf, est effectuée par analogie à partir de la mesure de température effectuée à l'intérieur du rail étalon situé à l'intérieur des moyens de chauffage.
Selon le troisième processus proposé, la longueur du rail neuf est contrôlée par comparaison avec la loi théorique de dilatation de l'acier à partir des conditions initiales, à savoir la longueur initiale du rail et sa température interne initiale de stockage.
En conclusion, le procédé selon l'invention permet :
- de porter le long rail soudé neuf à la température de libération et de le maintenir à cette température sur une rame prévue à cet effet, laquelle rame roule sur le long rail soudé ancien,
- de déterminer ladite température de libération au moyen d'une mesure précise de l'allongement du long rail soudé neuf,
- de maintenir le long rail soudé neuf à la température de libération durant la désolidarisation et la dépose du long rail soudé ancien et ce jusqu'à la solidarisation du long rail soudé neuf en lieu et place du précédent long rail soudé ancien, et de permettre ainsi, le renouvellement de rail ferroviaire par une substitution en continu du long rail soudé ancien par un long rail soudé neuf, et ce en supprimant toute opération de libération postérieurement à cette opération de substitution.

Claims

Revendications
1. Procédé de renouvellement de rail ferroviaire en continu en effectuant la substitution des longs rails soudés anciens par des longs rails soudés neufs et la libération des longs rails soudés neufs, caractérisé en ce qu'il comprend :
- le stockage et la mise en température dite de libération d'éléments de rails neufs, et
- après stabilisation desdits éléments de rails neufs à température dite de libération :
- le contrôle de l'allongement des susdits longs rails neufs, à température dite de libération,
- la désolidarisation des susdits longs rails anciens sur les traverses en voie,
- la dépose des susdits longs rails anciens et la pose des susdits longs rails neufs sur les traverses en voie, à température dite de libération,
- la solidarisation des susdits longs rails neufs, à température dite de libération,
- la réalisation de longs rails neufs sans aucune discontinuité par soudure des susdits éléments de rails neufs, à température dite de libération,
- le stockage des susdits longs rails anciens.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le stockage et la mise en température dite de libération d'éléments de rails neufs, sont effectués au moyen d'au moins un wagon spécial (WSi, WSn) équipé de moyens de chauffage (Cn) et de moyens de mesure de température.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de chauffage (Cn) sont constitués d'au moins un générateur à air chaud puisé.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de chauffage (Cn) sont constitués d'au moins un générateur à eau chaude.
5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les susdits moyens de mesure de température sont de type à contact et/ou de type à rayonnement.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit contrôle de l'allongement est effectué par comparaison avec un rail étalon situé à l'extérieur des susdits moyens de chauffage (Cn).
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit contrôle de l'allongement est effectué par comparaison avec un rail étalon situé à l'intérieur des susdits moyens de chauffage (Cn).
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le susdit contrôle de l'allongement est effectué par comparaison avec la loi théorique de dilatation de l'acier.
9. Appareillage pour le renouvellement de rail ferroviaire en continu en effectuant la substitution des longs rails soudés anciens par des longs rails soudés neufs et la libération des longs rails soudés neufs, faisant intervenir un train de substitution (T)5 caractérisé en ce qu'il comprend :
- une première unité motrice (UMi) située en amont dudit train de substitution (T),
- une pluralité de wagons spéciaux de stockage de rails neufs (WSn), - un wagon de démontage de tire-fonds et de stockage de petit matériel ancien (WA)5
- un wagon générateur d'énergie, de soudure de rail, de dépose du rail ancien et de pose du rail neuf (WB),
- un wagon de mise en place de petit matériel neuf et de montage de tire- fonds (WC),
- une pluralité de wagons de ramassage du rail ancien (WDi, WD2, WD3),
- une pluralité de wagons de stockage de rails anciens (WEn), et
- une seconde unité motrice (UM2) située en aval dudit train de substitution.
10. Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la susdite pluralité de wagons spéciaux de stockage de rails neufs (WSn) sont reliés par des éléments de liaison thermiquement étanches (Ln).
11. Appareillage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble du train de substitution (T) est scindé en deux parties distinctes :
- la lère partie constituée de l'unité motrice (UMi), et des wagons (WSn, WA, WB),
- la 2nde partie constituée des wagons (WCn, WDn, WEn) et de l'unité motrice (UM2).
12. Appareillage selon la revendication 11, caractérisé en ce que les susdites parties distinctes sont pilotées dans un sens par une unité motrice et dans l'autre sens par un système de cabine dite de réversibilité équipée d'une radio commande qui contrôle l'unité motrice et la signalisation embarquée nécessaire imposée par la législation pour emprunter le type de ligne sur lequel s'effectue le renouvellement.
13. Appareillage selon la revendication 12, caractérisé en ce que le type de voie empruntée pour arriver en zone de chantier est de type « à grande vitesse » ou de type « classique » ; dans le 1er cas, les wagons (WB5 WC) sont équipés du système de signalisation embarqué indispensable à la circulation sur les lignes grandes vitesses de type « Transmission Voie Machine » (ou "TVM430") ; dans le 2nd cas, ils sont équipés des systèmes imposés par la réglementation pour les lignes classiques tels que la « Répétition des Signaux » (ou "RS"), la « Détection d'Arrêt Automatique des Trains » (ou "DAAT"), la « Radio Sol Train » (ou "RST"), le « Control de Vitesse par Balise » (ou "KVB"), et enregistreur d'événements de conduites (ou "EEC").
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