WO2014080118A1 - Train et procédé de renouvellement de rails ferroviaires - Google Patents

Train et procédé de renouvellement de rails ferroviaires Download PDF

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WO2014080118A1
WO2014080118A1 PCT/FR2013/052779 FR2013052779W WO2014080118A1 WO 2014080118 A1 WO2014080118 A1 WO 2014080118A1 FR 2013052779 W FR2013052779 W FR 2013052779W WO 2014080118 A1 WO2014080118 A1 WO 2014080118A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rail
rails
new
old
renewal
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/052779
Other languages
English (en)
Inventor
Emmanuel Mange
Guillaume Chaine
Original Assignee
Etf
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Etf filed Critical Etf
Publication of WO2014080118A1 publication Critical patent/WO2014080118A1/fr

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the invention is in the railway field, more particularly in the field of used rail renewal methods and trains.
  • This refurbishment involves the renewal of rails, that is to say the replacement of old or used rails by new rails.
  • the replacement of the rails is carried out by section, during the same period of work, to avoid completely interrupting the movement of trains on the track.0
  • LTV Temporary Limitations of Speed
  • the rail renewal operation consists of: 5 - unloading new rails on the track in order to put them definitively a few days later, thanks to a moving train,
  • the LTV rate is 160 Km / h in the area where present rails in track. It also requires at least two different trains, including a train that delivers the new rails and leaves empty, and a train that arrives empty and wins the used rails. This process therefore leads to the circulation of empty trains.
  • Document F 2 681 082 describes a process of continuous renewal of rails, that is to say avoiding the temporary deposit of rails in track, in which the new rails are placed next to the old rails and using a heating device to put the rails at so-called release temperature.
  • the document FR 2 899 249 of which the Applicant is the holder describes a process and a continuous renewal train of Long Welded Rails (LRS), in which the new rails are placed in their final location on the sleepers.
  • This train uses a heating device placed on the transport wagons to put the rail at neutral temperature (25 ° C in France in general, knowing that work is generally done when the rail is at a temperature below 25 ° C).
  • C which is the temperature at which the LRS will be at zero stress; the new rails are welded aboard a railcar WB at neutral temperature.
  • the invention aims to facilitate the renewal of old rails by new rails. It is particularly advantageous in the case of work carried out under the temporary interception of traffic, especially High Speed Lines (HSL) and high density urban networks. Work can not be done continuously, but by period.
  • HSL High Speed Lines
  • At least one rail transport and storage car coupled directly or indirectly to said rail-handling car.
  • the rail renewal train according to the invention is common to the operations of removing and winning the old rails, and bring and install the new rails, these operations taking place successively during the same period of work, for example at night .
  • This work train includes a rail handling car which is common for the removal of the old rails, that is to say their grip on the track and their reloading in a storage car, and the unloading of the new rails, that is to say, their grip in a storage car and their deposit on the track, which provides a significant gain of space, that is to say, length of train.
  • the invention is not limited to a train comprising a single rail-handling car.
  • the handling wagon may comprise at least one gripping means for the old rails and the new rails.
  • the "commonality" of the handling car for the old rails and the new rails is obtained thanks to at least one common gripping means for the old rails and the new rails, that is to say a gripping means capable, according to the current step of a rail renewal process, to grasp and move longitudinally an old rail or a new rail.
  • the handling wagon may comprise for example two handling means, one per rail line.
  • the handling car is placed at one end of the renewal train, so that its handling means can access the old rails on the track and unload the new rails on the track.
  • the gripping means may be common for the old rails and the new rails.
  • the gripping means may be separate for the old rails and the new rails, but it is advantageous that they can indifferently and successively manipulate an old rail and a new rail.
  • the at least one common gripping means may comprise at least one gripper comprising means for longitudinally driving rails in one or the other direction.
  • These rail drive means may comprise at least two crawler trains, these crawler trains being provided for gripping the web of the rail being handled.
  • the gripping means of the rails is preferably a clamp provided with a crawler train on each jaw, these jaws being set in motion by means of cylinders that can close or open the gripper for gripping the rail.
  • the grip is performed at the rail core, the jaws enclosing the soul of the rail.
  • the handling wagon may comprise at least one lifting means for grasping the old rails.
  • This lifting means for example a hydraulic arm, makes it possible to grasp the end of an old rail to be removed, at the level of the track, and to bring it closer to a shooter / pusher who is on board the handling wagon. to put this rail into engagement with the shooter / pusher.
  • Pau minus a transport and storage car can be common for the transport and storage of old rails and new rails.
  • Another characteristic of the renewal train according to the invention is that it comprises rail storage and transport wagons which are provided for storing and transporting both new rails awaiting removal and old rails already replaced. As the rail replacement process progresses, the new rails are replaced, in the storage and transport wagons, by old rails.
  • the advantage obtained is here again a saving of space and means because unlike the traditional renewal train, the train according to the invention never includes empty wagon (in a conventional method, rail cars used at the beginning of the process of renewal, and new rail cars at the end of the process).
  • the transport and storage wagons may comprise a longitudinal separation means determining a first zone for storing and transporting the old rails and a second zone for storing and transporting the new rails.
  • the renewal train is provided for handling long welded rails.
  • the length of the stored rails may be different depending on the portion of track being replaced.
  • the renewal train therefore comprises a number of storage and transport wagons which is a function of the length of the old rails removed and new rails deposited, the rails crossing the space between wagons through suitable devices. For example, for 432 m LRS, the train will have several transport and storage cars coupled to each other, with only the tail car or the most upstream car being coupled to the handling car.
  • the rails are stored on rollers in order to reduce the friction between the rail pad and the bottom of the cars.
  • the handling wagon may further comprise at least one electric rail welding head, said electric welding head being provided for simultaneously performing the welding and exerting longitudinal traction on the rails to be welded in order to bring their ends closer together.
  • the rail renewal train comprises an electric welding head comprising hydraulic means for exerting a strong traction on the ends of the rails to be welded to bring them closer together.
  • This traction has two objectives:
  • the pre-stressing of the new rails is obtained by exerting longitudinal traction so as to obtain their elongation.
  • This traction is directly generated by the electric welding head which automatically calculates the gap to be obtained. The welding head thus replaces the "release" jacks.
  • the welding and the traction are carried out simultaneously on track rails, between a new rail that has just been unloaded and an old rail not yet substituted, or between two new rails.
  • the welding can also be carried out on the handling wagon.
  • the electric welding head is stored on a cradle integral with the handling wagon. It must be manipulated to be brought to the level of the track.
  • the lifting means is also provided for manipulating the welding head.
  • the lifting means provided for lifting the end of an old rail to engage it with a shooter / pusher also makes it possible to manipulate the welding head, which represents an economy of means.
  • the welding head is therefore connectable and disconnectable from the lifting means.
  • the invention also relates to a rail renewal process, characterized in that it implements a work train that is stationary when it removes the old rails and / or when laying the new rails.
  • the rail replacement method according to the invention differs from that of the state of the art in that the train is stationary and the rails move.
  • the method implements the same train of work during the same work period for:
  • this method no longer includes a step of depositing new or used rail track, with the corresponding LTV.
  • the method may comprise the following steps:
  • this method can be implemented by the train renewal train described above, but not only. It is sufficient for this train to comprise a rail-handling car capable of carrying out the four steps of the method, and at least one rail storage and transport car capable of storing and transporting both new rails and old rails, coupled to said handling car.
  • the train Before starting the work according to this method, the train is positioned so that the upstream end of the handling car is at the downstream end of the old rail to be removed.
  • the old rail is previously put on rollers using a rail lifter, then it is gripped on the track by its downstream end by means of a lifting means having a rail clamp at its end, secured to the handling car, to lift the old rail and put it in engagement with the shooter / pusher. It is pulled by the shooter / pusher and introduced into the storage wagons, the train remaining stationary.
  • the upstream end of a new rail to be deposited is entered to engage the shooter / pusher.
  • This new rail is pushed on the track, on the rollers that were used to reload the old rail, the train remaining stationary.
  • Its upstream end progresses towards the downstream end of a rail in place, whether it is an old rail not replaced or a new rail replaced during a previous renewal.
  • the upstream end of the new rail is relieved (especially so as not to abut against a cross or a roller) by a motorized wheeled or crawler, rolling on the ballast and sleepers.
  • the new rail is deposited in its final location on the sleepers.
  • the steps of this method can be repeated as many times as there is rail to renew in the current yard, the train advancing each time the distance corresponding to the length of a new rail unloaded.
  • the step of grasping the end of an old rail is preceded by the steps of:
  • the new rail is discharged on said rollers.
  • the same rollers used to facilitate the removal of the old rail are used to facilitate the unloading of the new rail.
  • the new rail is therefore deposited at its location transversely almost definitive, only remain to achieve the removal of the rollers and an adjustment.
  • step of pushing said new rail onto the track is followed by the following steps:
  • the downstream and upstream ends of a new rail that has just been unloaded must be welded.
  • the upstream end is welded to the downstream end of a rail in place, whether it is a non-replaced old rail or a new rail replaced during a previous renewal, but one can not use the electric welding head of the handling car because it has moved away from the welding point. It can be done by aluminothermie.
  • This new rail is not the last to be laid during the construction site: then its downstream end may be welded by aluminothermie with the upstream end of the next new rail;
  • This new rail is the last to be laid during the construction: then its downstream end is close to the handling car and the upstream end of the rail old remaining in place; these two ends can be welded using the welding head of the handling car.
  • the new rail is then released, for example by striking, while this new rail is still on the rollers used for unloading.
  • the rolls at the standard gauge of 1435 mm, serve both rail handling and release without being displaced.
  • the invention also relates to a railway rail renewal method, comprising the following steps:
  • the new rail is deposited on the track before the removal of the old rail to be replaced, for example between the old rails still in place, on rollers allowing its progression without friction on the rails using a straddle.
  • the new rail and the old rail are then crossed to interchange their respective positions.
  • the new rail takes the place of the old rail and the old rail takes the place of the new rail on the rollers.
  • This variant of the method therefore has an additional step, and the new rail is at its almost final location on the sleepers and not on rollers; the rollers necessary for its release must therefore be slid under this new rail.
  • Penjambeur can roll on the old rails still in place, so it is a conventional rail vehicle which is an advantage.
  • the work train is stationary and it is the rails that move.
  • Another advantage stems from the fact that if a rail handling car fails when the old rail is removed, the new rail is already on the track and can be put in place with the usual means. This process is therefore more robust to breakdowns.
  • step of pushing said new rail on the track is preceded by the step of:
  • rollers are, for example, spaced 850 mm apart.
  • This variant of the method differs from the previous one in that it is necessary to slide rollers under the new rail before proceeding to its release, for example by striking.
  • the rollers can be slid after or before welding with one end of another respective rail on the track.
  • the steps of pulling the old rail and pushing a new rail implement a handling car comprising at least one gripping means for the old rails and the new rails.
  • both processes implement a handling car provided for both pulling on the old rails and pushing the new rails, with one or more devices) called (s) shooter (s) .
  • This car advantageously has four shooter / pushers, one at the front and one at the rear of the wagon by rail line.
  • the gripping means may be specialized for old rails or new rails, but they are advantageously common to both types of rails.
  • both methods implement at least one common rail storage and transport car for the new rails and the old rails.
  • FIGS. 1A to II show schematically the steps of the method
  • FIGS. 2A and 2B schematically illustrate the traction unit of the welding head, respectively in cross section and in elevation
  • FIGS. 3A and 3B show perspective respectively a shooter / pusher and an element of this shooter / pusher
  • FIGS. 4A and 4B show in perspective one end of the handling car, respectively with the welding head folded and deployed
  • FIGS. 5A to 5C schematically illustrate a rail crossing step in a variant of the method.
  • the rail renewal train T1 comprises, coupled to each other:
  • LGV work trains must have a motor in head and a motor in tail; for the sake of simplification of the figures, only the head drive la will be represented here, the tail drive coming off the renewal train and positioning itself outside the construction zone,
  • this handling car itself comprises, at a first end, in the example its upstream end:
  • a number of storage and transport wagons 2a for the new rails and the used rails coupled to a second end of the handling wagon 3a, in the example its downstream end.
  • This gripping means 50 advantageously allows handling of old rails and new rails, that is to say that it is common to both types of rails, but the invention covers the case of separate gripping means for both types of rails.
  • This first end of the handling car 3a is free, in that no car is coupled to it, at least for the time of construction.
  • This rail renewing train Tl progresses on a channel VI from upstream to downstream, that is to say on FIGS. 1A to II, from left to right. It is suitable for handling very long bars such as 432 m long welded rails (LRS), whether older rails or new rails, but nothing in its design limits it to a length of particular rail.
  • LRS long welded rails
  • FIGS. 1A to II show schematically the steps of the method applied to the replacement of two old LRS by two new LRSs on each rail line.
  • LRSs of a rail line have been represented.
  • old rails 111, 112, 113 remain to be replaced, which will be conventionally called the first old rail 111, the second old rail 112, and third rail former 113.
  • These rails are of course welded two by two, and the new rail 100 has been welded to the first old rail 111 at the end of a previous site so as to allow the resumption of traffic.
  • FIG. 1B illustrates step B of preparation for replacing the first old rail 111.
  • the yard starts at the downstream end 100b of the new rail 100 already laid. This location corresponds to point 0 of the scale associated with FIG. 1B.
  • the renewal train T1 stops on the second old rail 112 secured to the first old rail 111 to be replaced, so that the upstream end of the handling car 3a is positioned substantially at the downstream end 11b of the first old rail 111 .
  • the first old rail 111 is detirefrared to release the sleepers using detirefonneuses 4.
  • the small material is picked up in one or more cart (s) 5.
  • the first old rail 111 to be replaced is cut off at its upstream ends 111a and downstream ends 111b by cutting or heat-cutting. Once cut, this rail is lifted by means of rail lifts and rollers 6 are slid under this rail so as to move it by limiting the friction on the soles.
  • a rail clamp located at the end of a lifting means 30 secured to the handling car 3a, for example an articulated arm, grasps the downstream end 111b of the first rail
  • the puller / pusher 50 pulls the rail to bring it into the area of the storage and transport wagons 2a reserved for the old rails.
  • the work train including the handling car 3a, remains stationary, and the old rail 1 1 1 progresses.
  • the old soles are replaced by new soles and the rollers 6 are replaced on the new soles.
  • the old soles are picked up by one or more trolleys.
  • a first new rail 101 is extracted from the storage wagons 2a and pushed onto the track using the shooter / pusher 50; it rolls on the rollers 6 and its upstream end 101a progresses to the starting point 0 of the work site, that is to say towards the downstream end 100b of the new LRS 100 deposited during a previous worksite.
  • This upstream end 101a is guided in its progression by a means whose function is to relieve it so that it does not abut against a crossbar or a roller.
  • This function can be performed by various devices, for example a construction machine or a small wheeled or crawler vehicle called straddle 60, comprising an arm for lifting the upstream end 101a of the new rail 101 during laying, which vehicle can to be radio guided by an operator.
  • straddle 60 a construction machine or a small wheeled or crawler vehicle
  • the work train, including the handling car 3a remains stationary, and the new rail 101 progresses.
  • the upstream end 101a and the downstream end 100b will be welded in a subsequent step.
  • Steps B to E described above relate to a rail queue; the same steps obviously relate to the other rail queue, simultaneously or not.
  • the renewal train T1 has advanced downstream of a length of rail, for example 432 m in the case of LRS, so that it is stationary on the third rail old 113 to replace.
  • rollers 6 are slid under this old rail 112.
  • step D the second old rail 112 is engaged with the shooter / pusher 50 by the lifting means 30, and is then pulled by the shooter / pusher to be introduced in the area of the storage cars 2a reserved for the old rails.
  • the old soles are replaced by new soles and the rollers 6 are replaced.
  • the old soles are picked up by one or more trolleys.
  • step E the second new rail 102 is extracted from the storage wagons 2a and pushed onto the track in using the shooter / pusher 50; it rolls on the rollers 6 and its upstream end 102a progresses towards the downstream end 101b of the first new rail 101.
  • the upstream end 101a of the first new rail 101 is aluminothermically welded to the downstream end 100b of the new rail 100 deposited during a previous worksite; it should be noted that at this stage the rollers 6 have not yet been removed from under the new rails, it is therefore necessary to achieve this weld to slightly lift the downstream end 100b of the new rail 100 already laid to put these level ends;
  • downstream end 101b of the first new rail 101 and the upstream end 102a of the second new rail 102 are welded by aluminothermy.
  • the first and second new rails 101, 102 which have just been installed and which are not yet torn apart can extend more easily than the third old rail 113 which is attached to the sleepers.
  • this old rail 113 receives the weight of the renewal train, T1, which helps to anchor the sleepers. This elongation is not hindered by the friction on the sleepers because the new rails 101, 102 still rest on the rollers 6.
  • the welding head 41 is brought to the level of the track by the same lifting means 30 which was used to manipulate the ends of rails during
  • next step K illustrated in FIG. 1K the rollers 6 are removed and collected from under the first and second new rails 101, 102.
  • next step L illustrated in FIG. 11 the complete drawing of the new rails 101, 102 which has just been laid down is carried out. Track VI is again available for train traffic without decreasing the operating speed.
  • Another advantage of the method consists in the "commonality" of the means used for the old rails and the new rails (rail handling wagon 3a, shooter / pusher 50, lifting arm 30, transport and storage wagons 2a. ..), and the simplicity of the loading and unloading operations.
  • Yet another advantage of the method consists in the fact that the traction on the rails to be welded accomplishes in a single operation the compression of the ends of the rails in view of the spark-forging and the pre-stressing with a view to the release of the rails. rails.
  • the rail renewal train can be associated with a T2 train producing LRSs which are hitched to one another:
  • a welding platform 3b in the form of a flat car.
  • FIG. 1A illustrates this preliminary preliminary step A of manufacturing new LRSs.
  • the T2 train carries rails of short length.
  • the set of storage and transport wagons 2b carry short rails for the manufacture of the LRS.
  • This T2 train is coupled to the renewal train T1 so that the welding platform 3b is coupled to the handling car 3a.
  • the short rails are extracted from the storage wagons 3b by conventional means and presented on the welding platform 3b.
  • Several small rails are then butt welded to form an LRS.
  • the LRS is pulled by the shooter / pusher 50 to be stored on the storage and transport wagons 2a.
  • the welding platform 3b is located between the handling car 3a and the storage and transport wagons 2a. In this case, the welding platform 3b remains permanently associated with the renewal train T1. Once the welding operations are complete, it can be used as a storage and transport car.
  • the pulling unit 42 illustrated in FIGS. 2A and 2B comprises:
  • each clamp comprising a pair of jaws 42c, 42d capable of clamping the core and the mushroom of a rail 102 very tightly
  • FIGS. 5A to 5C schematically illustrate three stages of a variant of the rail renewal method.
  • the new rails 101, 102 are first pushed in track, on rollers 6, between the old rails 111, 112, before the removal of the old rails.
  • the upstream end 101a, 102a of the new rails is guided and relieved by a straddle 60 which rolls on the old rails 11 1, 112.
  • the rollers 6 were previously put in place on the sleepers at a spacing smaller than the spacing standard, for example 850 mm.
  • Figure 5B illustrates a step of crossing old rails and new rails.
  • two conventional rail crossing machines 70 called rail positioners are used, one rolling on the new rail to move the old rail and the other rolling on the old rail to put the new rail to its final position.
  • these machines progress from the downstream to the upstream but they could progress in the opposite direction.
  • the old rails 111, 112 are found on the rollers 6 and the new rails 101, 102 are found on the sleepers at their almost permanent location.
  • the spacing of the shooter / pushers must be less than the standard spacing, for example, as indicated above, equal to 850 mm.
  • the spacing of the shooter / pusher 50 of the handling wagon 3a is transversely adjustable, so that one same handling wagon 3a is able to perform the method and its variant without structural modification.
  • FIG. 3A illustrates a shooter / pusher 50 comprising two crawler trains 620a, 620b enclosing a rail RI.
  • the caterpillar trains are composed of elements 622 articulated to each other forming a closed chain, and having a pad on their outer face. These pads are designed to have a high coefficient of friction with steel, they are for example made of rubber.
  • the pads advantageously have a slightly convex shape to fit the profile of the web of the rail and thus obtain the largest possible bearing surface.
  • the track is driven in motion by a toothed drive wheel or any other means, itself driven by a hydraulic motor 621, 621a, 621b.
  • a toothed drive wheel or any other means itself driven by a hydraulic motor 621, 621a, 621b.
  • the axes of the drive wheels of the crawler trains are substantially vertical.
  • Figure 3B illustrates an isolated track train.
  • the tracks run between two flanges, an upper flange 625, 625a, 625b, and a lower flask 626, 626a, 626b.
  • the upper flange 625a, 625b comprises two yokes 627a, 627b for fixing and articulation of the crawler train.
  • Each yoke comprises a hinge point 628a, 628b about a horizontal longitudinal axis X-X ', and a pull point 629a, 629b on which can be fixed for example a jack (not shown).
  • These cylinders control the angular position of the crawler trains about the axis X-X ', and allow to press the web of the rail during traction.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate an embodiment of the handling wagon 3a comprising, at one of its ends, an electric welding head 41, associated with handling means 43 which makes it possible to lift the welding head and the lay straddling on the ends of the rails to be welded.
  • the assembly is fixed on transverse beams 403a, 403b, 403c, themselves fixed in the upper part of the sides of the wagon.
  • the handling means 43 comprise:
  • a carriage 703 able to move along longitudinal rails 720a, 720b, so as to bring the welding head 41 closer to the front of the wagon,
  • turret 701 rotatably mounted along a vertical axis Z-Z 'on the carriage 703, so as to place the welding head 41 vertically on the rails to be welded, as illustrated in FIG. 4B,
  • a double articulated arm 30 pivoted about a horizontal axis integral with the turret 701; the inclination of this arm is controlled by two jacks 704a, 704b.
  • the arm 30 consists of two parts which meet at a point of attachment 702a to which the welding head 41 is connected, so that when the welding head 41 is in the rest position on the turret 701, it is between both arm parts, as shown in Figure 4A.
  • the welding head 41 is connected to the point of attachment 702a via a rotary joint 715, so as to allow the operator to align the welding station on the rails to be welded. It can be detached from the articulated arm 30.

Landscapes

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  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)

Abstract

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

Description

TRAIN ET PROCEDE DE RENOUVELLEMENT DE RAILS FERROVIAIRES
5
0 L'invention se situe dans le domaine ferroviaire, plus particulièrement dans le domaine des méthodes et des trains de renouvellement de rails usagés.
Tous les 30 ou 40 ans, une remise à neuf des voies est nécessaire pour maintenir un très bon niveau de sécurité, limiter le coût de la maintenance, apporter5 plus de confort aux voyageurs et réduire les nuisances sonores pour les riverains.
Cette remise à neuf implique le renouvellement des rails, c'est à dire le remplacement des rails anciens ou usagés par des rails neufs. Dans certains cas, le remplacement des rails est réalisé par tronçon, au cours d'une même période de travail, pour éviter de totalement d'interrompre la circulation des trains sur la voie.0 Ces travaux imposent des Limitations Temporaires de Vitesse (LTV) à un certain taux et sur une certaine longueur aux trains qui circulent pendant la journée sur la portion de voie en travaux. Il existe une demande forte de la part des compagnies ferroviaires pour réduire ces contraintes liées à ces travaux.
Traditionnellement, l'opération de renouvellement de rails consiste à :5 - décharger des rails neufs en voie dans le but de les poser définitivement quelques jours plus tard, grâce à un train en mouvement,
- remplacer les rails anciens par les rails neufs, les rails anciens restant sur le bord de la voie,
- procéder à la « libération » des rails neufs posés,
0 - ramasser les rails anciens, grâce à un train en mouvement.
Le fait que l'opération ait lieu en plusieurs phases à plusieurs jours d'intervalle et que des rails restent en voie (les rails neufs, puis les rails anciens) provoque des LTV sur la ligne. Par exemple, dans le cas d'une Ligne à Grande Vitesse (LGV), pour des raisons de sécurité, le taux de LTV est de 160 Km/h sur la zone où sont présents des rails en voie. Elle nécessite de plus au moins deux trains différents, dont un train qui livre les rails neufs et qui repart à vide, et un train qui arrive à vide et remporte les rails usagés. Ce procédé conduit donc à faire circuler des trains vides.
Le document F 2 681 082 décrit un procédé de renouvellement de rails en continu, c'est à dire évitant le dépôt provisoire de rails en voie, dans lequel les rails neufs sont posés à côté des rails anciens et utilisant un dispositif de chauffage pour mettre les rails à température dite de libération.
Le document FR 2 899 249 dont la Demanderesse est titulaire décrit un procédé et un train de renouvellement de Longs Rails Soudés (LRS) en continu, dans lequel les rails neufs sont posés à leur emplacement définitif sur les traverses. Ce train utilise un dispositif de chauffage disposé sur les wagons de transport pemiettant de mettre le rail à la température neutre (25 °C en France en général, sachant que les travaux s'effectuent généralement lorsque le rail est à une température inférieure à 25 °C), qui est la température à laquelle le LRS sera à contrainte nulle ; les rails neufs sont soudés à bord d'un wagon de manutention de rails WB à la température neutre.
L'invention vise à faciliter le renouvellement de rails anciens par des rails neufs. Elle est particulièrement avantageuse dans le cas de travaux effectués sous le régime de l'interception temporaire de circulation, notamment les Lignes à Grande Vitesse (LGV) et les réseaux urbains à forte densité. Les travaux ne peuvent ne peuvent pas s'effectuer de façon continue, mais par période.
Par convention dans le texte, au cours de ces chantiers, le train de renouvellement progresse de l'amont vers l'aval de la voie et de gauche à droite sur les figures.
A cet effet, elle propose un train de renouvellement de rails pouvant comporter :
- un wagon de manutention de rails, prévu pour effectuer l'enlèvement de rails anciens et le déchargement de rails neufs,
- au moins un wagon de transport et de stockage de rails, attelé directement ou indirectement audit wagon de manutention de rails.
Le train de renouvellement de rails selon l'invention est commun aux opérations consistant à enlever et remporter les rails anciens, et apporter et poser les rails neufs, ces opérations ayant lieu successivement au cours d'une même période de travail, par exemple la nuit. Ce train de travaux comporte un wagon de manutention de rails qui est commun pour l'enlèvement des rails anciens, c'est-à-dire leur préhension sur la voie et leur rechargement dans un wagon de stockage, et le déchargement des rails neufs, c'est-à-dire leur préhension dans un wagon de stockage et leur dépose sur la voie, ce qui procure un gain important de place, c'est-à-dire de longueur de train. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un train comportant un seul wagon de manutention de rails.
Dans le texte on appellera « communalité » d'un équipement le fait soit qu'il puisse être utilisé soit dans des étapes différentes d'un procédé, soit qu'il puisse être utilisé pour manipuler des objets différents.
Avantageusement, le wagon de manutention peut comporter au moins un moyen de préhension pour les rails anciens et les rails neufs.
La « communalité » du wagon de manutention pour les rails anciens et les rails neufs est obtenue grâce à au moins un moyen de préhension commun pour les rails anciens et les rails neufs, c'est-à-dire un moyen de préhension capable, suivant l'étape en cours d'un procédé de renouvellement de rails, de saisir et de déplacer longitudinalement un rail ancien ou un rail neuf. Le wagon de manutention peut comporter par exemple deux moyens de manutention, un par file de rail.
Le wagon de manutention est placé à une extrémité du train de renouvellement, de façon à ce que ses moyens de manutention puissent accéder aux rails anciens sur la voie et décharger les rails neufs sur la voie.
Avantageusement le moyen de préhension peut être commun pour les rails anciens et les rails neufs.
Les moyens de préhension peuvent être distincts pour les rails anciens et les rails neufs, mais il est avantageux qu'ils puissent manipuler indifféremment et successivement un rail ancien et un rail neuf.
Avantageusement, l'au moins un moyen de préhension commun peut comprendre au moins une pince comportant des moyens d'entraînement longitudinal de rails dans l'un ou l'autre sens.
Ces moyens d' entraînement de rails peuvent comporter au moins deux trains de chenille, ces trains de chenille étant prévus pour enserrer l'âme du rail en cours de manutention.
Le moyen de préhension des rails est de préférence une pince munie d'un train de chenilles sur chaque mâchoire, ces mâchoires étant mises en mouvement grâce à des vérins qui permettent de refermer ou ouvrir la pince pour la préhension du rail. La préhension est effectuée au niveau de l'âme du rail, les mâchoires enserrant l'âme du rail. Lorsque la pince est refermée sur l'âme du rail, les chenilles sont mises en rotation dans un sens pour enlever un rail ancien et le déposer dans un wagon de stockage, dans le sens inverse pour décharger un rail neuf du wagon de stockage et le décharger sur la voie.
Par convention, on dira par la suite que les rails anciens sont tirés pour être introduits dans le wagon de stockage et que les rails neufs sont poussés pour être extraits du wagon de stockage et déposés sur la voie. Le moyen de préhension sera donc appelé dans la suite tireur/pousseur.
Avantageusement, le wagon de manutention peut comporter au moins un moyen de levage pour la saisie des rails anciens.
Ce moyen de levage, par exemple un bras hydraulique, permet de saisir l'extrémité d'un rail ancien à enlever, au niveau de la voie, et de la rapprocher d'un tireur/pousseur qui se trouve à bord du wagon de manutention pour mettre ce rail en prise avec le tireur/pousseur.
Avantageusement, Pau moins un wagon de transport et de stockage peut être commun pour le transport et de stockage des rails anciens et des rails neufs.
Une autre caractéristique du train de renouvellement selon l'invention est qu'il comporte des wagons de stockage et de transport des rails qui sont prévus pour stocker et transporter à la fois des rails neufs en attente de dépose et des rails anciens déjà remplacés. Au fur et à mesure du déroulement du procédé de remplacement des rails, les rails neufs sont remplacés, dans les wagons de stockage et de transport, par des rails anciens.
L'avantage obtenu est là encore un gain de place et de moyens car contrairement au train de renouvellement traditionnel, le train selon l'invention ne comporte jamais de wagon vide (dans un procédé classique, des wagons de rails usagés au début du procédé de renouvellement, et des wagons de rails neufs à la fin du procédé).
Par exemple, les wagons de transport et de stockage peuvent comporter un moyen de séparation longitudinale déterminant une première zone pour le stockage et le transport des rails anciens et une seconde zone pour le stockage et le transport des rails neufs. Avantageusement, le train de renouvellement est prévu pour manipuler des longs rails soudés.
La longueur des rails stockés peut être différente en fonction de la portion de voie en cours de remplacement. Le train de renouvellement comporte donc un nombre de wagons de stockage et de transport qui est fonction de la longueur des rails anciens enlevés et des rails neufs déposés, les rails franchissant l'espace entre wagons grâce à des dispositifs adaptés. Par exemple, pour des LRS de 432 m, le train comportera plusieurs wagons de transport et de stockage attelés les uns aux autres, seul le wagon de transport de queue, ou situé le plus en amont, étant attelé au wagon de manutention.
Dans les wagons de stockage, les rails sont stockés sur des rouleaux dans le but de diminuer le frottement entre le patin des rails et le fond des wagons.
Avantageusement le wagon de manutention peut comporter en outre au moins une tête de soudage électrique de rails, ladite tête de soudage électrique étant prévue pour simultanément réaliser la soudure et exercer une traction longitudinale sur les rails à souder en vue de rapprocher leurs extrémités.
Le train de renouvellement de rails selon l'invention comporte une tête de soudage électrique comportant des moyens hydrauliques permettant d'exercer une forte traction sur les extrémités des rails à souder en vue de les rapprocher. Cette traction a deux objectifs :
- provoquer le forgeage des extrémités des rails,
- introduire dans les rails des pré-contraintes déterminées en fonction de la température du rail au moment de sa pose, de façon qu'il soit ultérieurement à contrainte nulle à la température neutre, soit généralement à 25°C.
La mise sous pré-contrainte des rails neufs est obtenue en exerçant une traction longitudinale de façon à obtenir leur allongement. Cette traction est directement générée par la tête de soudure électrique qui calcule automatiquement la lacune à obtenir. La tête de soudage remplace donc les vérins « de libération ».
La soudure et la traction sont réalisées simultanément sur des rails en voie, entre un rail neuf qui vient d'être déchargé et un rail ancien non encore substitué, ou entre deux rails neufs. Cependant la soudure peut également être réalisée sur le wagon de manutention. La tête de soudage électrique est stockée sur un berceau solidaire du wagon de manutention. Elle doit être manipulée pour être amenée au niveau de la voie.
Avantageusement, le moyen de levage est également prévu pour manipuler la tête de soudage.
De cette façon, le moyen de levage prévu pour lever l'extrémité d'un rail ancien pour la mettre en prise avec un tireur/pousseur permet également de manipuler la tête de soudage, ce qui représente une économie de moyens. La tête de soudage est donc connectable et déconnectable du moyen de levage.
L'invention porte également sur un procédé de renouvellement de rails, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un train de travaux qui est immobile lorsqu'il enlève les rails anciens et/ou lorsqu'il pose les rails neufs.
Comme il a été vu plus haut, le procédé de remplacement de rails selon l'invention se distingue de celui de l'état de l'art en ce que le train est immobile et les rails se déplacent.
Le procédé met en œuvre un même train de travaux au cours d'une même période de travail pour :
enlever et remporter les rails anciens,
apporter et poser les rails neufs.
Il s'agit d'une autre différence importante avec l'état de l'art : au cours d'une même période de travail, le même train de renouvellement de rails enlève et remporte les rails anciens, apporte et pose les rails neufs.
On évite ainsi de faire circuler au moins deux trains porteurs de rails, un train de rails neufs et un train de rail usagés : les opérations consistant à enlever le rail ancien et à poser un rail neuf sont réalisées au cours de la même période de travail. Pendant ces opérations, le train de travaux stationne immobile sur la voie et déplace les rails, contrairement au procédé selon l'état de l'art.
En outre, ce procédé ne comporte plus d'étape de dépôt de rail neuf ou usagé en voie, avec la LTV correspondante.
Avantageusement, le procédé peut comporter les étapes suivantes:
- saisir l'extrémité aval d'un rail ancien sur la voie,
- tirer sur ce rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de stockage de rails, - saisir l'extrémité amont d'un rail neuf dans un moyen de stockage de rails,
- pousser ledit rail neuf sur la voie.
On comprendra aisément que ce procédé peut être mis en œuvre par le train de renouvellement de rails décrit plus haut, mais pas uniquement. Il suffit que ce train comporte un wagon de manutention de rails capable d'exécuter les quatre étapes du procédé, et au moins un wagon de stockage et de transport de rails capable de stocker et transporter à la fois des rails neufs et des rails anciens, attelé audit wagon de manutention.
Avant de débuter les travaux selon ce procédé, le train se positionne de façon que l'extrémité amont du wagon de manutention se trouve au niveau de l'extrémité aval du rail ancien à enlever.
Le rail ancien est préalablement mis sur rouleaux en utilisant un lève-rail, puis il est saisi sur la voie par son extrémité aval grâce à un moyen de levage comportant une pince à rail à son extrémité, solidaire du wagon de manutention, permettant de soulever le rail ancien et de le mettre en prise avec le tireur/pousseur. Il est tiré par le tireur/pousseur et introduit dans les wagons de stockage, le train restant immobile.
Une fois le rail ancien entièrement enlevé, l'extrémité amont d'un rail neuf à déposer est saisie pour la mettre en prise avec le tireur/pousseur. Ce rail neuf est poussé sur la voie, sur les rouleaux qui ont servi à recharger le rail ancien, le train restant immobile. Son extrémité amont progresse vers l'extrémité aval d'un rail en place, qu'il s'agisse d'un rail ancien non remplacé ou d'un rail neuf remplacé au cours d'un renouvellement précédent. Dans ce déplacement, l'extrémité amont du rail neuf est soulagée (notamment de façon à ne pas buter contre une traverse ou un rouleau) par un dispositif motorisé à roues ou à chenilles, roulant sur le ballast et les traverses.
Le rail neuf est donc déposé à son emplacement définitif sur les traverses.
Les étapes de ce procédé peuvent être répétées autant de fois qu'il y a de rail à renouveler dans le chantier en cours, le train avançant à chaque fois de la distance correspondant à la longueur d'un rail neuf déchargé.
Avantageusement, l'étape consistant à saisir l'extrémité d'un rail ancien est précédée des étapes consistant à :
- détirefonner le rail ancien,
découper le rail ancien à chaque extrémité,
- soulever le rail ancien et glisser des rouleaux sous ce rail ancien. Les rouleaux permettent de réduire le frottement du rail ancien sur les traverses lorsqu'il est tiré par le tireur/pousseur.
Ces opérations sont manuelles. Elles impliquent par exemple l'utilisation du matériel suivant :
- des détirefonneuses manuelles ou automatisées,
- un ou plusieurs chariot(s) de stockage de matériel usagé,
- une tronçonneuse à rail,
un chalumeau,
- des lève-rails,
- un chariot de stockage de rouleaux.
Avantageusement, dans l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie, le rail neuf est déchargé sur lesdits rouleaux.
Ce sont les mêmes rouleaux qui ont servi à faciliter l'enlèvement du rail ancien qui sont utilisés pour faciliter le déchargement du rail neuf. Le rail neuf est donc déposé à son emplacement transversalement quasi définitif, seuls restent à réaliser l'enlèvement des rouleaux et un ajustement.
Avantageusement, l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est suivie des étapes suivantes :
souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie,
- procéder à la libération dudit rail neuf.
Les extrémités aval et amont d'un rail neuf qui vient d'être déchargé doivent être soudés. L'extrémité amont est soudée avec l'extrémité aval d'un rail en place, qu'il s'agisse d'un rail ancien non remplacé ou d'un rail neuf remplacé au cours d'un renouvellement précédent, mais on ne peut utiliser la tête de soudage électrique du wagon de manutention car celle-ci s'est éloignée du point de soudage. On peut procéder par aluminothermie.
En ce qui concerne l'extrémité aval du rail neuf qui vient d'être déposé, deux cas peuvent se présenter :
- ce rail neuf n'est pas le dernier à être posé au cours du chantier : alors son extrémité aval pourra être soudée par aluminothermie avec l'extrémité amont du prochain rail neuf ;
- ce rail neuf est le dernier à être posé au cours du chantier : alors son extrémité aval est proche du wagon de manutention et de l'extrémité amont du rail ancien restant en place ; ces deux extrémités peuvent être soudées en utilisant la tête de soudage du wagon de manutention.
On procède ensuite à la libération du rail neuf, par exemple par frappage, alors que ce rail neuf se trouve encore sur les rouleaux qui ont servi à son déchargement.
Dans ce procédé, les rouleaux, placés à l'écartement standard de 1 435 mm, servent à la fois à la manutention des rails et à la libération sans être déplacés.
L'invention porte également sur un procédé de renouvellement de rail ferroviaire, comportant les étapes suivantes :
- saisir l'extrémité amont d'un rail neuf dans un moyen de stockage de rails attelé audit train,
- pousser ledit rail neuf sur la voie, entre les rails anciens,
- croiser ledit rail ancien et ledit rail neuf, de sorte que le rail neuf se retrouve à la position qu'avait le rail ancien et que le rail ancien se retrouve à la position qu'avait le rail neuf,
- saisir l'extrémité aval dudit rail ancien,
- tirer sur ledit rail ancien pour l'introduire dans au moins un moyen de stockage de rails attelé audit train. Dans cette variante du procédé, le rail neuf est déposé sur la voie avant l'enlèvement du rail ancien à remplacer, par exemple entre les rails anciens encore en place, sur des rouleaux permettant sa progression sans frottement sur les traverses en utilisant un enjambeur. Grâce à deux positionneurs de rails, un par file de rail, le rail neuf et le rail ancien sont ensuite croisés de façon à intervertir leurs positions respectives. Le rail neuf prend donc la place du rail ancien et le rail ancien prend la place du rail neuf sur les rouleaux.
Cette variante du procédé comporte donc une étape supplémentaire, et le rail neuf se trouve à son emplacement quasi définitif sur les traverses et non sur des rouleaux ; les rouleaux nécessaires à sa libération doivent donc être glissés sous ce rail neuf. En revanche, dans cette variante du procédé Penjambeur peut rouler sur les rails anciens encore en place, il s'agit donc d'un véhicule ferroviaire classique ce qui est un avantage. Comme dans la variante précédente, le train de travaux est immobile et ce sont les rails qui se déplacent. Un autre avantage provient du fait que s'il se produit une panne du wagon de manutention de rails lorsque le rail ancien est enlevé, le rail neuf est déjà sur la voie et peut être mis en place avec les moyens habituels. Ce procédé est donc plus robuste aux pannes.
Avantageusement, dans cette variante du procédé l'étape consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est précédé de l'étape consistant à :
- mettre en place des rouleaux entre les rails anciens, de façon à ce que ledit rail neuf soit poussé sur lesdits rouleaux.
Ces rouleaux sont par exemple mis à l'écartement 850 mm.
Avantageusement, dans cette variante du procédé consistant à pousser ledit rail neuf sur la voie est suivie des étapes suivantes :
- souder chaque extrémité dudit rail neuf avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie,
- glisser des rouleaux sous ledit rail neuf,
- procéder à la libération dudit rail neuf.
Cette variante du procédé se distingue de la précédente en ce qu'il est nécessaire de glisser des rouleaux sous le rail neuf avant de procéder à sa libération, par exemple par frappage. Les rouleaux peuvent être glissés après ou avant soudage avec une extrémité d'un autre rail respectif sur la voie.
Avantageusement, dans les deux procédés, les étapes consistant à tirer le rail ancien et pousser un rail neuf mettent en œuvre un wagon de manutention comportant au moins un moyen de préhension pour les rails anciens et les rails neufs.
Une originalité commune aux deux procédés est qu'ils mettent en œuvre un wagon de manutention prévu aussi bien pour tirer sur les rails anciens que pour pousser les rails neufs, grâce à un ou plusieurs dispositifs) appelé(s) tireur/pousseur(s). Ce wagon possède avantageusement quatre tireur/pousseurs, un à l'avant et un à l'arrière du wagon par file de rail. Les moyens de préhension peuvent être spécialisés pour les rails anciens ou les rails neufs, mais ils sont avantageusement communs aux deux types de rails. Avantageusement, les deux procédés mettent en œuvre au moins un wagon de stockage et de transport de rails commun pour les rails neufs et les rails anciens.
Une autre originalité commune aux deux procédés est qu'ils mettent en œuvre au moins un wagon de transport et de stockage de rails capable d'accueillir les rails neufs et les rails anciens. En conséquence dans ces procédés, on ne fait pas circuler des wagons vides entre la base et le chantier, ce qui procure un avantage en termes de longueur de chantier et de masse transportée.
Bien entendu, dans tout ce qui précède, les opérations décrites pour un rail ancien et un rail neuf le remplaçant sont applicables aux deux rails d'une même voie, les opérations pouvant être menées simultanément pour un gain de temps.
Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
Les figures 1 A à IL représentent schématiquement les étapes du procédé,
Les figures 2A et 2B illustrent schématiquement l'unité de traction de la tête de soudage, respectivement en coupe transversale et en élévation,
Les figures 3 A et 3B représentent en perspective respectivement un tireur/pousseur et un élément de ce tireur/pousseur,
Les figures 4A et 4B représentent en perspective une extrémité du wagon de manutention, respectivement avec la tête de soudage repliée et déployée,
Les figures 5 A à 5C illustrent schématiquement une étape de croisement de rails dans une variante du procédé.
Le train de renouvellement de rails Tl selon l'invention comprend, attelés les uns aux autres :
- un moyen de traction sous la forme d'une ou plusieurs locomotives la ; il est à noter que les trains de travaux sur LGV doivent comporter une motrice en tête et une motrice en queue ; pour des raisons de simplification des figures, seule sera représentée ici la motrice de tête la, la motrice de queue se détachant du train de renouvellement et se positionnant en dehors de la zone de chantier,
un wagon de manutention 3a ; ce wagon de manutention comprend lui-même, à une première extrémité, dans l'exemple son extrémité amont :
o une tête de soudage électrique 41 ,
o un moyen de levage 30, auquel la tête de soudage peut être connectée, o au moins un moyen de préhension 50 pour des rails anciens et des rails neufs, ci-après appelé tireur/pousseur,
plusieurs wagons de stockage et de transport 2a pour les rails neufs et les rails usagés, attelés à une seconde extrémité du wagon de manutention 3 a, dans l'exemple son extrémité aval.
Ce moyen de préhension 50 permet avantageusement de manipuler des rails anciens et des rails neufs, c'est-à-dire qu'il est commun aux deux types de rails, mais l'invention couvre le cas de moyens de préhension distincts pour les deux types de rails.
Cette première extrémité du wagon de manutention 3a est libre, en ce qu'aucun wagon n'y est attelé, au moins pour le temps du chantier.
Ce train Tl de renouvellement de rails progresse sur une voie VI de l'amont vers l'aval, c'est-à-dire sur les figuresl A à IL, de gauche à droite. Il est adapté pour manipuler de très longues barres telles que des longs rails soudés (LRS) de 432 m, voire plus, qu'il s'agisse de rails anciens ou de rails neufs, mais rien dans sa conception ne le limite à une longueur de rail particulière.
Les figures 1A à IL représentent schématiquement les étapes du procédé appliqué au remplacement de deux LRS anciens par deux LRS neufs sur chaque file de rail. Dans toutes les figures suivantes, pour la clarté de l'exposé et des dessins, seuls ont été représentés les LRS d'une file de rail.
Le chantier démarre dans la configuration suivante :
- un rail neuf 100 a déjà été posé lors d'un chantier précédent,
- des rails anciens 111, 112, 113 restent à remplacer, qui seront appelés par convention par la suite premier rail ancien 111, deuxième rail ancien 112 et troisième rail ancien 113. Ces rails sont bien sûr soudés deux à deux, et le rail neuf 100 a été soudé au premier rail ancien 111 à l'issue d'un chantier précédent de façon à permettre la reprise du trafic.
La figure 1B illustre l'étape B de préparation au remplacement du premier rail ancien 111. Le chantier démarre à l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déjà posé. Cet emplacement correspond au point 0 de l'échelle associée à la figure 1B. Le train de renouvellement Tl s'immobilise sur le deuxième rail ancien 112 solidaire du premier rail ancien 111 à remplacer, de façon que l'extrémité amont du wagon de manutention 3a soit positionnée sensiblement à l'extrémité aval 11 lb du premier rail ancien 111.
Au cours de cette étape, le premier rail ancien 111 est détirefonné pour le libérer des traverses en utilisant des détirefonneuses 4. Le petit matériel est ramassé dans un ou des chariot(s) 5.
Dans l'étape suivante C illustrée par la figure 1C, le premier rail ancien 111 à remplacer est découpé à ses extrémités amont 111a et aval 111b par tronçonnage ou chalumage. Une fois découpé, ce rail est soulevé grâce à des lève rails et des rouleaux 6 sont glissés sous ce rail de façon à pouvoir le déplacer en limitant le frottement sur les semelles.
Dans l'étape suivante D illustrée par la figure 1D, une pince à rail située à l'extrémité d'un moyen de levage 30 solidaire du wagon de manutention 3a, par exemple un bras articulé, saisit l'extrémité aval 111b du premier rail ancien 111 de façon à le mettre en prise avec le tireur/pousseur 50. Le tireur/pousseur 50 tire ce rail pour l'introduire dans la zone des wagons de stockage et de transport 2a réservée aux rails anciens. Au cours de cette étape, contrairement au procédé de l'état de l'art, le train de travaux, notamment le wagon de manutention 3a, reste immobile, et le rail ancien 1 1 1 progresse.
Une fois le premier rail ancien 111 entièrement enlevé, les semelles anciennes sont remplacées par des semelles neuves et les rouleaux 6 sont remis en place sur les semelles neuves. Les semelles anciennes sont ramassées par un ou des chariot(s).
Dans l'étape suivante E illustrée par la figure 1E, un premier rail neuf 101 est extrait des wagons de stockage 2a et poussé sur la voie en utilisant le tireur/pousseur 50 ; il roule sur les rouleaux 6 et son extrémité amont 101a progresse vers le point 0 de début du chantier c'est-à-dire vers l'extrémité aval 100b du LRS neuf 100 déposé au cours d'un chantier précédent. Cette extrémité amont 101a est guidée dans sa progression par un moyen dont la fonction est de la soulager de façon qu'elle ne vienne pas buter contre une traverse ou un rouleau. Cette fonction peut être remplie par différents dispositifs, par exemple un engin de travaux ou un petit véhicule à roues ou à chenilles appelé enjambeur 60, comportant un bras pour soulever l'extrémité amont 101a du rail neuf 101 en cours de pose, ce véhicule pouvant être radio guidé par un opérateur. Comme dans l'étape précédente, au cours de cette étape le train de travaux, notamment le wagon de manutention 3a, reste immobile, et le rail neuf 101 progresse.
L'extrémité amont 101a et l'extrémité aval 100b seront soudées lors d'une étape ultérieure.
Lorsque l'extrémité aval 101b de ce premier rail neuf 101 se présente dans le tireur/pousseur 50, elle est saisie par le moyen de levage 30 pour la déposer « en douceur » sur la voie.
Les étapes B à E décrites ci-dessus concernent une file de rail ; les mêmes étapes concernent bien entendu l'autre file de rail, de façon simultanée ou non.
Dans l'étape suivante F illustrée par la figure 1F, le train de renouvellement Tl a avancé vers l'aval d'une longueur de rail, par exemple 432 m dans le cas de LRS, si bien qu'il stationne sur le troisième rail ancien 113 à remplacer.
Puis, comme aux étapes B et C :
- le deuxième rail ancien 112 à remplacer est détirefonné,
- son extrémité aval 112b est découpée, son extrémité amont 1 12a ayant déjà été découpée lors de la découpe du premier rail ancien 111,
- des rouleaux 6 sont glissés sous ce rail ancien 112.
Dans l'étape suivante G illustrée par la figure 1G, comme à l'étape D, le deuxième rail ancien 112 est mis en prise avec le tireur/pousseur 50 grâce au moyen de levage 30, puis il est tiré par le tireur/pousseur pour être introduit dans la zone des wagons de stockage 2a réservée aux rails anciens.
Une fois le deuxième rail ancien 112 entièrement enlevé, les semelles anciennes sont remplacées par des semelles neuves et les rouleaux 6 sont remis en place. Les semelles anciennes sont ramassées par un ou des chariot(s).
Dans l'étape suivante H illustrée par la figure 1H, comme à l'étape E, le deuxième rail neuf 102 est extrait des wagons de stockage 2a et poussé sur la voie en utilisant le tireur/pousseur 50 ; il roule sur les rouleaux 6 et son extrémité amont 102a progresse vers l'extrémité aval 101b du premier rail neuf 101.
Dans l'étape suivante I illustrée par la figure II, on procède au soudage des rails neufs 101 et 102 qui viennent d'être déposés :
- l'extrémité amont 101a du premier rail neuf 101 est soudée par aluminothermie à l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déposé lors d'un précédent chantier ; il est à noter qu'à ce stade les rouleaux 6 n'ont pas encore été enlevés de sous les rails neufs, il est donc nécessaire pour réaliser cette soudure de légèrement soulever l'extrémité aval 100b du rail neuf 100 déjà posé pour mettre ces extrémités à niveau ;
- l'extrémité aval 101b du premier rail neuf 101 et l'extrémité amont 102a du deuxième rail neuf 102 sont soudées par aluminothermie.
Dans l'étape suivante J illustrée par la figure 1J, on procède simultanément, en utilisant la tête de soudage 41 :
- au soudage par étincelage/forgeage de l'extrémité aval 102b du deuxième
LRS neuf 102 à l'extrémité amont 113a du prochain troisième rail ancien 113 à remplacer ; comme précédemment pour le premier rail neuf 101, il convient pour réaliser cette soudure de légèrement soulever l'extrémité amont 113a du troisième rail ancien 113 pour mettre ces extrémités à niveau,
- à une traction sur les LRS neufs 101, 102. En effet, les premier et deuxième rails neufs 101, 102 qui viennent d'être posés et qui ne sont pas encore tirefonnés peuvent s'allonger plus facilement que le troisième rail ancien 113 qui est fixé aux traverses. De plus, ce rail ancien 113 reçoit le poids du train de renouvellement, Tl, ce qui contribue à ancrer les traverses. Cet allongement n'est pas contrarié par le frottement sur les traverses car les rails neufs 101, 102 reposent encore sur les rouleaux 6.
La tête de soudage 41 est amenée au niveau de la voie grâce au même moyen de levage 30 qui a servi à manipuler les extrémités de rails lors des
Avant la soudure et pendant la traction, on procède au frappage des rails neufs 101, 102 pour homogénéiser la tension à l'intérieur de ces rails en utilisant des frappeurs de rails 7.
Dans l'étape suivante K illustrée par la figure 1K, on procède à l'enlèvement et au ramassage des rouleaux 6 de sous les premier et deuxième rails neufs 101, 102. Dans l'étape suivante L illustrée par la figure IL, on procède au tirefonnage complet des rails neufs 101, 102 qui viennent d'être posés. La voie VI est de nouveau disponible à la circulation des trains sans diminution de la vitesse d'exploitation.
A noter que pour des raisons de lisibilité des figures, la tête de soudage 41 du wagon de manutention 3a n'a pas été représentée sur les figures 1D à II, 1K et IL.
En pratique, les chantiers ont lieu la nuit. L'un des avantages du procédé est qu'il ne laisse aucun matériel le long de la voie entre deux chantiers, et qu'en conséquence il ne nécessite pas de limitation de la vitesse commerciale des trains qui circulent de jour dans une zone dont les rails sont en cours de renouvellement.
Un autre avantage du procédé consiste dans la « communalité » des moyens mis en œuvre pour les rails anciens et les rails neufs (wagon de manutention de rails 3a, tireur/pousseur 50, bras de levage 30, wagons de transport et de stockage 2a...), et la simplicité des opérations de chargement et déchargement.
Encore un autre avantage du procédé consiste dans le fait que la traction sur les rails à souder réalise en une seule opération la compression des extrémités des rails en vue de l'étincelage - forgeage et la mise en pré-contrainte en vue de la libération des rails.
Ces avantages se traduisent par un gain de temps important dans l'exécution des chantiers et un rendement élevé.
A son retour en base, le train de renouvellement de rails peut être associé à un train T2 de fabrication des LRS comportant, attelés les uns aux autres :
- un moyen de traction auxiliaire sous la forme d'une ou plusieurs locomotives lb,
- plusieurs wagons de stockage et de transport 2b pour des rails neufs de petite longueur (80 m, 108 m...),
- une plateforme de soudage 3b sous la forme d'un wagon plat.
La figure 1A illustre cette étape A préliminaire facultative de fabrication de LRS neufs. Le train T2 porte des rails de petite longueur. L'ensemble de wagons de stockage et de transport 2b porte des rails de petite longueur en vue de la fabrication des LRS. Ce train T2 est attelé au train de renouvellement Tl de façon que la plateforme de soudage 3b soit attelée au wagon de manutention 3a. Les rails de petite longueur sont extraits des wagons de stockage 3b par des moyens classiques et présentés sur la plateforme de soudage 3b. Plusieurs rails de petite longueur sont alors soudés bout à bout pour constituer un LRS. Au fur et à mesure de sa fabrication, le LRS est tiré par le tireur/pousseur 50 pour être stocké sur les wagons de stockage et de transport 2a.
Dans une variante de cette étape A (non représentée), la plateforme de soudage
3b est située entre le wagon de manutention 3a et les wagons de stockage et de transport 2a. Dans ce cas, la plateforme de soudage 3b reste en permanence associée au train de renouvellement Tl . Une fois les opérations de soudage terminées, elle peut être utilisée comme wagon de stockage et de transport.
L'unité de traction 42 illustrée par les figures 2A et 2B comporte :
- deux pinces 42a, 42b, chaque pince comportant une paire de mâchoires 42c, 42d capables d'enserrer très fortement l'âme et le champignon d'un rail 102,
- des vérins 42f capables d'exercer une forte traction visant à rapprocher les pinces 42a, 42b.
Lorsque ces pinces 42a, 42b sont fixées respectivement sur une extrémité de rail neuf 102 et une extrémité de rail ancien 113 fixé à ses traverses, cet effort de traction et de compression l'une sur l'autre de ces extrémités a deux effets :
- il provoque la mise sous pré-contrainte du rail neuf 102,
- il provoque le forgeage de ces extrémités de rail.
Les figures 5A à 5C illustrent schématiquement trois étapes d'une variante du procédé de renouvellement de rails. Dans cette variante, les rails neufs 101, 102 sont tout d'abord poussés en voie, sur des rouleaux 6, entre les rails anciens 111, 112, avant l'enlèvement des rails anciens. L'extrémité amont 101a, 102a des rails neufs est guidée et soulagée par un enjambeur 60 qui roule sur les rails anciens 11 1, 112. Les rouleaux 6 ont été au préalable mis en place sur les traverses à un écartement inférieur à l'écartement standard, par exemple 850 mm.
La figure 5B illustre une étape de croisement des rails anciens et des rails neufs. On utilise à cet effet deux machines classiques 70 de croisement de rails appelées positionneurs à rails, l'une roulant sur le rail neuf pour écarter le rail ancien et l'autre roulant sur le rail ancien pour mettre le rail neuf à sa position définitive. Dans l'exemple illustré ces machines progressent de l'aval vers l'amont mais elles pourraient progresser dans le sens inverse. A l'issue de cette étape de croisement de rails, les rails anciens 111, 112 se retrouvent sur les rouleaux 6 et les rails neufs 101, 102 se retrouvent sur les traverses à leur emplacement quasi définitif.
Comme illustré en figure 5C, il reste à tirer sur les rails anciens 111, 112, pour les extraire de la voie et les stocker dans un wagon de stockage et de transport 2a.
Dans cette variante l'écartement des tireur/pousseurs doit être inférieur à l'écartement standard, par exemple, comme indiqué plus haut, égal à 850 mm. Avantageusement, l'écartement des tireur/pousseur 50 du wagon de manutention 3a est ajustable transversalement, de façon qu'un même wagon de manutention 3a soit en mesure d'exécuter le procédé et sa variante sans modification structurelle.
La figure 3A illustre un tireur/pousseur 50 comprenant deux trains de chenille 620a, 620b enserrant un rail RI. Les trains de chenille sont composés d'éléments 622 articulés les uns aux autres formant une chaîne fermée, et comportant un patin sur leur face externe. Ces patins sont prévus pour présenter un fort coefficient de frottement avec l'acier, ils sont par exemple réalisés en caoutchouc. Les patins présentent avantageusement une forme légèrement convexe pour épouser le profil de l'âme du rail et obtenir ainsi la surface d'appui la plus grande possible.
La chenille est entraînée en mouvement par une roue motrice dentée ou tout autre moyen, elle-même entraînée par un moteur hydraulique 621, 621a, 621b. En utilisation, c'est à dire lorsque les trains de chenilles enserrent l'âme d'un rail, les axes des roues motrices des trains de chenille sont sensiblement verticaux.
La figure 3B illustre un train de chenilles isolé. Les chenilles circulent entre deux flasques, une flasque supérieure 625, 625a, 625b, et une fiasque inférieure 626, 626a, 626b. La flasque supérieure 625a, 625b comporte deux chapes 627a, 627b pour la fixation et l'articulation du train de chenilles. Chaque chape comporte un point d'articulation 628a, 628b autour d'un axe X-X' horizontal longitudinal, et un point de traction 629a, 629b sur lequel peut venir se fixer par exemple un vérin (non représenté). Ces vérins commandent la position angulaire des trains de chenilles autour de l'axe X-X', et permettent d'appuyer sur l'âme du rail en cours de traction.
La chenille est une chaîne fermée composée d'éléments 622 articulés les uns aux autres et entraînés par une roue dentée. A l'opposé de cette roue dentée, la chaîne est renvoyée sur une poulie montée sur une chape, qui assure la tension de la chaîne. Les figures 4A et 4B illustrent un mode de réalisation du wagon de manutention 3a comportant, à l'une de ses extrémités, une tête de soudage électrique 41, associé à des moyens de manutention 43 qui permet de lever la tête de soudage et de la déposer à cheval sur des extrémités de rails à souder. L'ensemble est fixé sur des poutres transversales 403 a, 403b, 403 c, elles-mêmes fixées en partie haute de ridelles du wagon.
Les moyens de manutention 43 comportent :
- un chariot 703 apte à se déplacer le long de rails longitudinaux 720a, 720b, de façon à rapprocher la tête de soudage 41 de l'avant du wagon,
- une tourelle 701 montée rotative selon un axe vertical Z-Z' sur le chariot 703, de façon à placer la tête de soudage 41 à la verticale des rails à souder, comme illustré en figure 4B,
- un bras articulé double 30 monté pivotant autour d'un axe horizontal solidaire de la tourelle 701 ; l'inclinaison de ce bras est commandée par deux vérins 704a, 704b. Le bras 30 se compose de deux parties qui se rejoignent en un point d'attache 702a auquel la tête de soudage 41 est reliée, de sorte que lorsque la tête de soudage 41 est en position de repos sur la tourelle 701, elle se trouve entre les deux parties de bras, comme illustré en figure 4A.
La tête de soudage 41 est reliée au point d'attache 702a par l'intermédiaire d'un joint tournant 715, de façon à permettre à l'opérateur d'aligner le poste de soudage sur les rails à souder. Elle peut être désolidarisée du bras articulé 30.

Claims

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