FR2630698A1 - Structure de voiture de chemin de fer en acier et aluminium avec liaisons soudees - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur une caisse de voiture de chemin de fer comportant au moins un niveau d'habitacle, du type à structure mixte, comportant un pavillon 2, au moins un plancher 3, 4, des faces 1 constituées de montants transversaux en acier portant des longrines en acier et un habillage, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un plancher 3, 4 composé de plaques en aluminium filé soudées sur des dispositifs d'encastrement 5 constitués au moins d'un support de plancher solidaire d'une face de la caisse et d'une interface en cofilé aluminium acier dont les côtés aluminium sont soudés sur un plancher et les côtés acier sont soudés sur le support de plancher. Application : construction de véhicules sur rails, notamment véhicules de chemin de fer.

Description

L'invention porte sur un véhicule sur rails, notamment une voiture de chemin de fer à deux niveaux dont la-structure de la caisse est réalisée en matériaux différents.
Plusieurs sortes de métaux sont à l'heure actuelle utilisés pour, réaliser les structures de caisse, mais en général ces structures sont homogènes, par exemple caisse entièrement en aluminium ou entièrement en acier inoxydable ou entièrement en acier au cuivre ou entièrement en acier HLE.
Les structures en alliage léger pour véhicule ferroviaire sont bien connues, elles se caractérisent par ltemploi de profilés filés de grandes dimensions permettant ainsi d'obtenir non seulement un gain de masse intéressant, mais aussi des économies de main-d'oeuvre d'assemblage. Par contre, certains des clients utilisateurs hésitent à adopter cette technique en raison de la moindre résistance au feu d'une telle structure
Certaines associations entre ces métaux existent néanmoins déjà : une voiture en acier inoxydable comporte en général des extrémités de châssis en acier au cuivre ou en acier
HLE. Par contre, aucune des techniques actuelles ne comporte de structure mixte où des parties en aluminium sont soudées, moyennant une interface spéciale à la structure en acier au cuivre ou autre acier allié.
Par ailleurs, les voitures à deux niveaux les plus récentes comportent un plancher intermédiaire en composite aluminium, à coeur en nids d'abeille, -qui doit être fixé sur les faces moyennant un dispositif d'assemblage tel que rivets ou vis. Ce plancher ne fait donc pas partie de la structure de caisse proprement dite et ne participe pas obligatoirement aux efforts pour les calculs de résistance, de plus le système d'assemblage peut présenter des défauts de résistance à la corrosion dûs au couple acier-aluminium.
En outre, les impératifs de construction de gabarit, notamment les hauteurs d'habitacles, limitent l'épaisseur disponible pour les planchers. Ceci exclut la possibilité de monter des planchers à traverses et panneaux suffisamment résistants.
Pour résoudre ce problème, il existe des planchers de faible épaisseur, réalisés en ondulés, présentant une bonne rigidité transversale mais une certaine souplesse longitudinale, et de ce fait, ils ne sont pas capables de résister aux efforts longitudinaux.
Pour pallier tous les inconvénients des techniques précitées, la demanderesse s'est imposée un double but, réaliser d'une part une structure mixte, en acier pour les faces et le pavillon, et en aluminium pour les planchers cette structure mixte devant d'autre part se comporter comme une caisse unique homogène face aux différents efforts, imposés par les essais de contrainte rencontrés en service charges verticales et efforts de compression.
La caisse de voiture conforme à l'invention comporte au moins un niveau d'habitacle, elle est de structure mixte comportant un pavillon, au moins un plancher, des faces constituées de montants verticaux en acier portant des longrines en acier et un habillage, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un plancher composé de plaques en aluminium filé, soudées sur des dispositifs d'encastrement constitués au moins de
- un support solidaire d'une face de la caisse,
- deux éléments cofilés en forme de bandes aluminiumacier, les côtés acier de ces bandes étant soudés sur le support, les côtés aluminium étant soudés sur un plancher en aluminium et de part et d'autre de celui-ci.
Plus particulièrement selon un premier mode de réali- sation, le support est composé d'une longrine longitudinale, de section sensiblement en oméga, comportant deux bandes longitudinales soudées sur les montants de la structure et une face proéminente coopérant à au moins une ferrure de liaison par soudure.
Selon un deuxième mode de réalisation, le support est composé d'un longeron longitudinal comportant au moins une bordure soudée aux montants de la structure d'une face, et au moins une ferrure de liaison soudée sur le longeron.
La technique nouvelle, objet du dépôt de la présente demande de brevet, utilise l'aluminium pour les parties inférieures de caisse qui ne sont pas exposées à des températures très élevées lors d'u-n incendie. De plus, le plancher intermédiaire entre les deux niveaux est également constitué en aluminium, soudé moyennant une interface spéciale sur les faces du véhicule. L'ensemble de ces différentes parties constitue un assemblage soudé qui permet de considérer le plancher intermédiaire comme un élément résistant totalement intégré dans la structure de caisse et dont on peut tenir compte lors du calcul de résistance par éléments finis.
La figure 1 est une coupe transversale d'une caisse de voiture de chemin de fer à deux niveaux, objet de l'invention.
La figure 2 est une coupe longitudinale selon le plan DD de la figure 1.
Les figures 3 et 4 montrent. les détails A et B de la figure I.
La structure de la caisse représentée à la figure 1 se compose principalement de deux faces (1), d'un pavillon (2), d'un plancher inférieur (3), d'un plancher intermédiaire (4), de dispositifs (5) pour réaliser l'encastrement des planchers (3, 4) sur les faces (1).
Les faces (1) sont constituées de façon classique, par des montants verticaux (6) portant des longrines longitudinales et un habillage.
Les planchers intermédiaire (4) et inférieur (3) sont en aluminium filé, le premier (4) par des éléments' dont le sens du filage est transversal pour mieux résister aux charges verticaux, le second (3) par des éléments dont le sens du filage est longitudinal pour mieux résister aux efforts de compression.
A titre d'exemples non limitatifs, la figure 3 représente un dispositif d'encastrement (5) du plancher intermédiaire (4) qui est composé
- d'une longrine (7) de section dite en oméga, dont les bordures (7a) sont soudées sur les montants (6), s'étendant sur toute la longueur de la caisse,
- de ferrures d'assemblage (9a, 9b) soudées sur la face proéminente de la longrine (7),
- de deux éléments en cofilé (8a, 8b) c'est-à-dire des bandes métalliques aluminium-acier inoxydable. Les côtés acier inoxydable de ces bandes sont soudés sur les ferrures d'assemblage (9a, 9b), les côtés aluminium sur le plancher intermédiaire (4) en aluminium et de part et d'autre de celui-ci.
Ces deux éléments (8a, 8b) jouent le rôle d'interface pour 1' assemblage.
La figure 4 montre à titre d'exemple non limitatif un dispositif d'encastrement du plancher inférieur (3) dont le principe est analogue à celui de la figure 3 avec un longeron (10) comportant une bordure (10a) soudée au montant (6), une ferrure d'assemblage (9c), une interface composée de deux éléments en cofilé (8c, 8d).
Le nouveau dispositif d'encastrement (5) décrit ci-dessus permet d'éliminer les liaisons de type rivets ou vis au profit de liaisons soudées, de réaliser un bon encastrement du plancher par rapport à la face, d'éviter les problèmes de corrosion.
Cette technique nouvelle permet d'obtenir dans des conditions de résistance identiques par rapport à la solution conventionnelle à structure homogène en acier, une importante économie de masse, environ 15 S de la masse totale de la structure.
Bien entendu les modes de-réalisation représentés aux figures 3 et 4 sont des exemples non limitatifs du dispositif d'encastrement (5) qui peut présenter des variantes d'exécution par exemple au niveau de la forme, des dimensions ou du nombre des pièces.
Ce dispositif d'encastrement (5) peut être envisagé pour un seul des deux planchers ou pour les deux, il peut également être utilisé sur d-es voitures à un seul niveau, et sur tout type de véhicules sur rails, par exemple voitures de chemin de fer, tramway, métro...

Claims (3)

R E V E N D I C A T I O N S
1. Caisse de véhicules sur rails comportant au moins un niveau d'habitacle, du type à structure mixte comportant un pavillon (2), au moins un plancher (3, 4), des faces (1) constituées de montants verticaux (6) en acier portant des longrines en acier et un habillage, caractérisée en ce qu elle comporte au moins un plancher (3, 4) composé de plaques en aluminium filé soudées sur des dispositifs d'encastrement (5) constitués au moins de
- un support solidaire d'une face de la caisse,
- deux éléments cofilés en forme de bandes aluminium acier, les côtés acier de ces bandes étant soudés au support, les côtés aluminium étant soudés sur un plancher en aluminium et de part et d'autre de celui-ci.
2. Caisse de véhicules sur rails selon la revendication précédente caractérisée en ce que le support est composé d'une longrine longitudinale (7), de section sensiblement en oméga, comportant deux bandes longitudinales (7a) soudées sur les montants (6) de la structure et une face proéminente coopérant à au moins une ferrure de liaison (9a, 9b) par soudure.
3. Caisse de véhicules sur rails selon la revendication 1 caractérisée en ce que le support est composé d'un longeron longitudinal (10) comportant au moins une bordure (10a) soudée aux montants (6) de la structure d'une face, et au moins une ferrure de liaison (9c) soudée sur le longeron (10).
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