La présente invention a pour objet un dispositif et un procédé de mesures de dimensions d'éléments d'une voie ferrée.

Le courant électrique d'alimentation est fourni aux trains à moteurs électriques au moyen d'un système de caténaire aérien suspendu au-dessus de la voie, sur laquelle circulent ces trains, entre des poteaux de soutien ou des portiques ou d'autres structures porteuses espacées le long de la voie. Un système caténaire type, désigné ci-après simplement sous le nom d'une caténaire, comporte un fil de contact suspendu à des éléments de suspension d'un câble porteur, lesquels éléments ou armement de suspension, constitué de consoles et de bras de liaisons, sont fixés aux poteaux de soutien. Le fil de contact est maintenu à un potentiel électrique élevé et fournit le courant électrique à des pantographes montés sur le toit des trains .

Le câble porteur forme sous la traction de la pesanteur une courbe dans le plan vertical, qui se rapproche d'une portion de parabole, entre les poteaux de soutien, mais le fil de contact est maintenu parallèle à la voie en variant la longueur des suspendes qui soutiennent et relient le fil de contact suspendu au câble porteur.

La position de la caténaire au-dessus de la voie doit être soigneusement contrôlée et maintenue dans une position prédéterminée pour assurer le contact continu entre le pantographe et le fil de contact et garantir, sans interruption incontrôlée, l'alimentation du courant électrique au train.

Pour cela lors de la construction puis en cours d'utilisation de la voie ferrée, que l'on considérera dans la présente invention comme désignant non seulement les rails proprement dits mais aussi l'ensemble des équipements permettant aux trains de circuler sur ceux-ci, comme la caténaire, ses poteaux ou portiques supports, ses éléments porteurs , consoles et bras, et tous les autres moyens qui participent à la maintenir en position, il est nécessaire de bien connaître et vérifier la position et la dimension de tous ces équipements ainsi que leur distance les uns par rapport aux autres.

Si lors de la construction des voies ferrées, les entreprises ont à leur disposition des outils leur permettant de respecter au mieux ces positions et dimensions et d'autant plus que les accès aux chantiers sont alors ouverts, le problème est plus complexe pour les vérifier en cours d'exploitation, surtout pour celles concernant les équipements aériens, les plus susceptibles du reste de modifier leur position dans le temps, et de plus sans trop perturber la circulation des trains.

A ce jour ces mesures sont faites à la main avec de simples « multimètres » (double, triple ...) et à l'aide de nacelles ou d'échelles, ce qui oblige pour des raisons de sécurité à couper l'alimentation électrique du fil de contact et donc à arrêter les trains, mobilise des équipes d'intervenants assez nombreux et prends du temps, et ne permet pas d'avoir une grande précision ni des enregistrements de ces mesures fiables du fait des risques d'erreurs à la fois lors de la prise de mesures puis lors de la transcription de celles-ci sur un support et enfin lors de la ou des recopies.

Le problème posé est donc de pouvoir assurer la prise de ces mesures, tels que la prise de cotes des profils de poteaux supports, la distance d'écartement entre ceux-ci surtout ceux face à face, l'écartement des caténaires dans les sectionnements, la distance entre les axes des tendeurs de fil de contact et de câble porteur, les hauteurs et longueurs des consoles anti-balancement, etc ... avec le moins possible de perturbation du trafic des trains, rapidement, avec facilité de mise en œuvre, en tout sécurité et avec une bonne précision et fiabilité d'enregistrement.

Une solution au problème posé est un dispositif de mesures d'au moins une dimension ou cote d'au moins un élément constituant une voie ferrée, lequel dispositif comporte au moins un boîtier portant une caméra et un télémètre laser visant dans la même direction que la caméra, et un équipement de réception, d'émission, de calcul, de mémorisation, de visualisation et de contrôle à distance de cette caméra et de ce télémètre laser, lequel boîtier étant équipé d'un guide apte à être positionné contre un point de référence connu par rapport au dit élément dont on veut mesurer au moins une dimension .

Dans un mode préférentiel de réalisation, ce boîtier est monté à l'extrémité distale d'une perche, et le positionnement du guide est effectué par manipulation de l'extrémité proximale de la perche

Une autre solution au problème posé est un procédé de mesure d'au moins une dimension d'au moins un élément constituant une voie ferrée tel que :

on positionne un boîtier, comportant au moins un module caméra et un module télémètre laser visant dans la même direction, contre un premier point de référence connu par rapport à la partie du dit élément dont on veut mesurer une dimension,

on dirige la caméra vers cette partie cible du dit élément et on visionne l'image de cette partie cible sur l'écran de visualisation et de contrôle d'un équipement de réception, d'émission, de calcul, de mémorisation, de visualisation et de pilotage à distance de la caméra et du télémètre laser, on visualise sur cette même image le point laser du télémètre et on déplace le module du télémètre jusqu'à ce que ce point laser coïncide avec le deuxième point de référence de mesure prédéfini et situé sur la partie cible, on relève la mesure de distance, effectuée avec le télémètre, entre les deux points de référence, cette distance représentant une première dimension recherchée du dit élément,

connaissant l'amplitude du zoom de la caméra et cette distance entre les dits points de référence, on en déduit une deuxième au moins dimension de cet élément par mesure de cette dimension sur une photo prise par la caméra ou directement sur l'image captée par la caméra et affichée sur l'écran de visualisation et de contrôle.

Le résultat est un nouveau dispositif et procédé de mesures de dimensions d'éléments d'une voie ferrée, tels que décrit plus précisément dans les exemples d'applications ci-après, et qui permet d'effectuer ces mesures à distance sans donc contact direct de l'homme sur ces éléments, sans avoir alors à couper le courant d'alimentation et tout en intervenant en toute sécurité, rapidement et facilement, avec alors peu de perturbation du trafic des trains, tout en ayant une très bonne précision et une excellente fiabilité des enregistrements des mesures grâce à un transfert automatique des données relevées vers la mémoire d'un micro-ordinateur, donc sans risque d'erreur humaine de recopie.

Un tel dispositif et procédé n'a pas les inconvénients des systèmes et procédés actuels décrits précédemment et répond à l'ensemble des objectifs du problème posé.

Les avantages évoqués ci-dessus de ce nouveau dispositif et procédé de mesures à distance en montrent l'intérêt, et la description ci-après et les figures jointes en donnent deux exemples de d'application et de mise en œuvre. D'autres applications et modes de réalisation sont cependant possibles dans le cadre de la portée de la présente invention

La figure 1 est un schéma en perspective d'une voie ferrée 25 type, représentée ici avec un seul ensemble de rails 15 surmontés d'un ensemble caténaire fixé sur des poteaux supports latéraux 17 et représentés ici suivant un exemple type de réalisation. L'armement de cette caténaire comprend des consoles 28 formant bras principal, un deuxième bras 18 formant hauban soutenant le bras 28, et un troisième bras 29 formant anti-balançant et relié à la console 28 de manière réglable , ces trois bras pouvant être reliés deux à deux par des entretoises ; cet anti-balançant 29 est terminé par un bras de rappel supportant le fil de contact 16, alors que le bras principal formant console 28 supporte le câble porteur 19, relié au fil de contact 16 entre deux poteaux 17 par des suspendes 24, pour maintenir le fils de contact 16 parallèle à la voie. Ces éléments de suspension constituant l'armement de la caténaire, et la caténaire elle-même, ne sont pas représentés sur les autres figures alors qu'ils sont bien entendus présents dans l'environnement de la mise en œuvre du dispositif et du procédé de l'invention.

La figure 2 est une vue perspective d'un dispositif suivant l'invention monté sur une perche de manipulation partiellement représentée et apte à mesurer par exemple la distance « d » entre deux poteaux latéraux porteurs.

Les figures 3 sont des vues de coté et de dessus d'un appareil tendeur de câble porteur ou de fil de contact avec un dispositif suivant l'invention disposé contre un axe de galet et apte à mesurer la distance « d » avec un autre axe

La figure 4 est un exemple de schéma de montage et de connexion des différents matériels constituant un dispositif suivant l'invention Le dispositif de mesures comporte d'une part au moins un boîtier 1 portant une caméra 3 et un télémètre laser 4 visant dans la même direction que la caméra 3 et d'autre part un équipement 27 de réception, d'émission, de calcul, de visualisation et de contrôle à distance de la caméra 3 et du télémètre laser 4, et qui peut être constitué par un ordinateur portable avec son écran 12 et deux émetteurs- récepteurs 10,11; lequel télémètre 4 peut être enfermé dans un deuxième boîtier 2 fixé latéralement contre celui 1 de la caméra comme représenté sur les figures mais l'ensemble de ces matériels pouvant être également enfermé dans un seul boîtier.

La transmission entre le ou les boîtiers 1,2 et l'équipement 27 de réception, d'émission, de calcul, de visualisation et de contrôle est de préférence une transmission sans fil de type connu .

Le ou les dits boîtiers 1,2 sont montés à l'extrémité distale d'une perche 23 de la hauteur voulue, et qui pour cela peut être télescopique et donc de longueur réglable, pour atteindre tout point prédéfini et situé à la dite hauteur, et dont l'autre extrémité proximale est apte à être porté par un opérateur .

Ce boîtier 1 ou au moins l'un des boîtiers 1,2 est équipé d'un guide 20, 22... apte à être positionné contre un point de référence 26 connu par rapport au dit élément dont on veut mesurer une dimension ou côte, et le positionnement de ce guide 20, 22... est effectué par manipulation de l'extrémité proximale de la perche 23.

Comme représenté sur la figure 2 ce guide de positionnement du dispositif contre le point de référence 26 peut être une butée 20 montée sur un bras 21 fixé sur le coté d'un ou du boîtier 1 et dont l'extrémité distale est située dans le champ de vision 3' de la caméra 3 : ainsi par contrôle sur l'écran 12 affichant l'image prise par la caméra, l'opérateur peut placer la butée 20 à l'endroit voulu tel que contre un point de référence sur un poteau support 17 ; si on veut connaître alors la distance « d » de ce poteau avec un autre poteau support suivant le procédé décrit ci-après, il suffit de corriger la distance mesurée par le télémètre pour tenir compte de la longueur du bras 21 par rapport à la position du télémètre 4, cette correction étant réalisé automatiquement par l'équipement de calcul et de visualisation tel qu'un micro-ordinateur 12 .

Pour d'autres applications, comme sur les figures 3, le guide de positionnement du dispositif contre le point de référence 26 est une pièce d'interface 22 située sur un coté du boîtier 1, ou du boîtier 2 comme représenté sur la figure 2, et apte à coopérer avec une forme spécifique du point de référence 26 par rapport auquel on veut mesurer une dimension du dit élément : ce point de référence peut être l'extrémité 26i d'un axe 13i de poulie ou galet 1 ₁ d'un appareil tendeur de câble et la forme spécifique de la pièce d'interface formant le guide de positionnement est alors une empreinte 22 en creux apte à coopérer avec cette extrémité.

En effet afin d'obtenir une rigidité suffisante sous l'action de l'effort de contact de l'archet des pantographes des trains, le fil de contact et le câble porteur sont tendus mécaniquement : pour cela il est utilisé un appareil tendeur dont la tension mécanique doit être constante quelle que soit la température ambiante (défini dans une plage de température) . On doit alors pouvoir mesurer la distance « d » ou cote entre les deux axes des poulies ou galets de l'appareil tendeur : cette cote permet de vérifier le réglage de la tension de la ligne à une température donnée.

Pour bien diriger le télémètre laser 4 vers sa cible, celui- ci est monté mobile, grâce à un moteur d'orientation 6, autour au moins d'un axe horizontal et sa visée 4' permet ainsi de couvrir un champ vertical dans le champ de vision de la caméra .

De préférence le télémètre laser 4 et la caméra 3 sont tous deux mobiles, la caméra 3 grâce à un moteur d'orientation 5 ; les mouvements du télémètre laser 4 peuvent être asservis à ceux de la caméra 3 au moins pendant la phase d'approche, la commande de l'orientation du télémètre laser 4 pouvant être ensuite manuelle pour affiner sa visée vers le deuxième point de référence voulu.

En effet le procédé de mesure suivant l'invention d'au moins une dimension d'au moins un élément constituant une voie ferrée 25 tels que la distance entre deux axes de galets tendeurs 14, ou le diamètre d'un de ces galets, ou la distance d'écartement entre deux poteaux supports 17 ou la prise de côtes de leurs profils, la hauteur et la longueur des consoles 28 ou des bras anti balancements 29, est tel que :

on positionne un boîtier 1, comportant au moins un module caméra 3 et un module télémètre laser 4 visant dans la même direction, contre un premier point de référence 26i connu par rapport à la partie du dit élément dont on veut mesurer une dimension, on dirige la caméra 3 vers cette partie dite cible de cet élément, et on visionne l'image de cette partie cible sur l'écran 12 de visualisation et de contrôle d'un équipement 27 de réception, d'émission, de calcul, de visualisation et de pilotage à distance de la caméra 3 et du télémètre laser 4,

on visualise sur cette même image le point laser du télémètre 4 et on déplace le module du télémètre jusqu'à ce que ce point laser coïncide avec le deuxième point de référence 26 ₂ de mesure prédéfini et situé sur la partie cible, et pour cela on peut utiliser le zoom de la caméra 3 pour positionner au mieux le point de visée laser,

on relève la mesure de distance effectué par le télémètre 4 entre les deux points de référence 26i, 26 ₂ , cette distance représentant une première dimension recherchée du dit élément.

Connaissant l'amplitude du zoom de la caméra 3 et la distance entre les dits points de référence 26, on peut en déduire alors une deuxième au moins dimension de cet élément par mesure directe de l'image de cette dimension captée et prise par la caméra 3, et soit imprimée suivant un format photo prédéterminé et à un échelle connue, soit directement telle qu'affichée sur l'écran de visualisation et de contrôle 12 de l'ensemble des équipements 27 de réception, d'émission, de calcul, de visualisation et de pilotage à distance : on peut ainsi mesurer à distance et connaître les dimensions, d'un élément donné tels que le diamètre d'un câble, d'un axe, d'une poulie, etc ... avec une assez bonne précision telle que de 0,2% de la distance du dispositif à l'élément considéré, ce qui nécessite cependant que le dispositif soit positionné assez proche de cet élément.

La précision de la mesure de distance effectuée avec le télémètre 4 est bien sûr meilleure, de l'ordre de 2mm pour une portée de 80 mètres

Suivant le schéma de la figure 4, le boîtier 1 comporte, outre la caméra 3 et son moteur d'orientation 5, un émetteur 8 vidéo et de contrôle de la caméra 3, et un émetteur récepteur de pilotage du télémètre 4 à travers une électronique embarquée 7, alors que le boîtier 2 comporte le module laser 4 et son moteur d'orientation 6 mais comme dit précédemment, tous ces éléments pourraient être dans un seul boitier ou même répartis dans deux boîtiers mais différemment

Ce ou ces boîtiers 1,2 communiquent à distance par leurs émetteurs-récepteurs 8,9 avec des émetteurs- récepteurs correspondants 10,11 de l'ensemble 27 de réception, d'émission, de calcul, de visualisation et de pilotage à distance