ETUDE DE PROJETWagon à essieux autodirecteurs

ETUDE DE PROJET 2011

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ETUDE DE PROJET - INDUSTRIE FERROVIAIRE Construction de matériels ferroviaires remorqués tunisiens – ....

- -OMRANI Mansour -INVENTEUR - présenta à la Sncft deux innovations, pour sauvegarder le matériel de transport de phosphate, nécessitant un cout de réalisation global de 3000 dinars environ, rapportant à la Sncft plusieurs millions de dinars. - NIVEAU - 3ème année secondaire (CAP) ancien régime, forte imagination en dessin technique industriel et en conception mécanique 3D (solidworks). -EXPRIENCE - 33 ans de chemin de fer. -FUTURE PROJET : - Conception de bogie à très grande vitesse comme rciale (600 Km/h). - Conception d’un nouveau type de bogie pour métr o de ville et métro léger. - Conception d’une nouvelle gamme de trains touri stiques. - Energie gravitationnel -Plan d’affaires préparé par : OMRANI Mansour -SECTION – industrie ferroviaire -Idée générale : invention - Objet : essieu ferroviaire autoguidant. DESCRIPTION DU PROJET Présentation schématique du principe :

1.1 Description du projet -nom d’entreprise : .... -Nouvelle entreprise pour la construction de matériel ferroviaire roulant remorqué Endroit : Sud de la Tunisie


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− Objectif - La réalisation d’une gamme de wagons ferroviaires, jamais existé dans le monde, avec plus de 28 avantages. Celle-ci est une démarche qui vient en réponse à la politique d’une nouvelle Tunisie, qui vise à encourager ce genre de projet. - L’envoie de ce projet assure au minimum 2000 postes de travail (majoritaire cadres). Ce matériel sera industrialisé pour l’usage national et international.

Prototype maquette -Ci-dessous le schéma de prototype de l’invention. Un véhicule ferroviaire situé sur un profil de voie (courbe) de très faible rayon. Montrant bien le comportement correct de L’essieu, orienté vers le centre de la courbe, indiqué par l’axe de couleur bleu.

MAQUETTE DE PROTOTYPE

PROTOTYPE REEL -Avant de débuter la fabrication de cette gamme de matériels il est intéressant de mettre en exploitation un prototype réel déterminant le facteur innovant Fiche d’accompagnement De prototype réel: Projet : invention Inventeur : OMRANI Mansour Session : 2011 - section : technique industriel -Secteur : matériels ferroviaires roulants CHEF DE PROJET/ .... Titre : essieu ferroviaire autoguidant .


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Partenaire du projet : .... Nombre d’ouvriers : 04 - durée de travail : 20 jours. Montant estimé du projet : 30 000 dinars, wagon complet Source de financement : .... DEFINITION DE LA DEMANDE - Typologie du projet : système autoguidant pour un essieu ferroviaire - Présentation du projet : Etude et réalisation d’un wagon ferroviaire - Objectif du projet :

- Objet - Réalisation de deux PROTOTYPES - Article - Wagons ferroviaires - Types - à 3 et à 4 essieux - Lieu - Ateliers .... - Matière première demandée par la SNCFT - 07 essieux montés avec boites- (Bogie y25). - 02 organes de freinages à air comprimé automatique - 08 tampons de chocs - 04 tendeurs d attelages de traction � Le travail à réaliser : fabrication de véhicules ferroviaires remorqués. � La nature de la prestation: Repenser la conception et réaliser un système de guidage mécanique sur un véhicule ferroviaire afin d’améliorer ses performances et son inscription en courbes serrées. � stades actuels: - Schéma de principe du projet : (voir documentatio ns) - Synoptique du projet : (voir documentations) - Dépôt de brevet : innorpi : SN 07127 Du 05 04 20 07 - Brevet d’invention : innorpi Tunisie N° 19 840 L e 21 01 2009 - Prototype maquette: (voir Film sur DVD) et schéma s su-dessus - Dans l’optique de produire un défi au sein de notre pays, Je propose une telle invention dans le domaine ferroviaire , unique au monde . -Technique. Afin d’améliorer les performances mécaniques des vé hicules ferroviaires, j’ai décidé de réaliser un système autoguidant mécaniqu e d’essieux ferroviaires . Contraintes techniques : - Eviter les portes à faux (essieu rail) - Eviter les efforts excessifs sur les matériels roul ants et le rail. - transformer le mouvement des glissements


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IDEE : -Créer des plans directifs aux niveaux des boites d’ essieux et piédestaux.

BUT : autoguidage, par un (système mécanique) d’un essieu ferroviaire.

-Avantage :

- Très bonne inscription de véhicule en courbes - Eviter les usures des rails et des boudins


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- Mettre fin aux mouvements perturbateurs - Augmenter la masse transportée unique. - Transformation de mouvement des glissements même en courbes serrées - Réalisation simple et moins couteuse. - Augmenter le coefficient de sécurité.-augmenter l a vitesse sur rail. Organisation du projet - Mise en situation du projet - Planification du projet - Conception - Réalisation d’un prototype - Usinage des plans directifs sur boites et piédestaux - essais à vide puis en charge. - essais à faible et à grande vitesses. - Bilan Conception du projet - Elaboration d’un cahier des charges fonctionnel - Etude mécanique de la liaison boite-piédestal ou boite plaque de garde. - Présentation des différentes solutions techniques, critiques et choix final - Dessin d’ensemble et dessins de définition Mise en œuvre du projet - Etude de fabrication (Dossier technique) - Programmation et simulation d’usinage - Usinage des différentes pièces - Contrôle dimensionnel et géométrique - Assemblage - Essai

But de l’Essai et Conclusion : - Analyse fonctionnelle du produit. - Analyse des mouvements perturbateurs. - Analyse d’élasticité. - Analyse tribologique. - Analyse des effets acoustiques. - Elaboration des documents de fabrication (après essai). - Mise en œuvre des machines et des outillages. - Suivi de la qualité. - Mesurage et contrôle. - Etude des systèmes techniques industriels. - Etude des constructions. Particularité et viabilité de projet Cette idée est particulière ainsi que viable puisse qu’elle est unique au monde, et ce bénéficie de plusieurs avantages tels que : AVANTAGE :


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Wagon à essieux autodirecteurs - L’invention concerne un wagon à essieux destiné au transport de fret, particulièrement phosphate. La présente invention se situe donc dans le domaine ferroviaire et plus particulièrement, dans la construction de wagons à essieux autodirecteurs, pour le transport de phosphate ou de minerais de fer. Toutefois bien que particulièrement prévu pour une telle application, le wagon à essieux autodirecteurs, objet de la présente invention, pourra être utilisé pour le transport d’autres types de marchandises et notamment des produits agricoles, des produits sidérurgiques, et encore tout types de frets transportés habituellement par le matériels ferroviaires, notamment en vrac, en palette ou en container. -On sait que le transport ferroviaire est soumis à de nombreuses réglementations et normes. Un des éléments les plus contraignants est notamment la charge par essieu, (16 tonnes) sur voie métrique, qui limite la charge transportée totale (brute) par le nombre d’essieux de wagon, Par exemple un wagon de 4 essieux ne doit pas dépasser une charge totale de 64 tonnes y compris son poids (tare). D’autre part le surnombre d’essieux par véhicule ainsi que son empattement génère de fortes contraintes dans les courbes, compliquant considérablement l’inscription et le comportement de véhicule. D’un autre coté pour limiter le cout de transport les constructeurs cherchent à augmenter, pour chaque wagon, le volume utile de fret à transporter, ou encore la charge par essieu. Ces couts de transport sont encore plus accentués que le cout de l’acier lui-même, utilisé pour la fabrication des wagons, a fortement augmenté. En effet les couts de la matière première qui représentaient auparavant 25% du cout de fabrication du wagon, représente à l’heure actuelle 80%. -La conception d’un wagon à essieux autodirecteurs doit donc tenir conte de c es deux contraintes opposées. Que sont : le respect des normes et réglementations et d’autre part la nécessité d’augmenter la masse utile ou le volume à transporter pour une longueur donnée de train ou de wagons. -Classiquement, les wagons de fret comportent un certain nombre de (châssis-caisse) disposés sur des bogies et essieux, la charge étant repartie sur les pivots des bogies. Ces bogies mêmes qui présentent l’inconvénient vu à leurs masses

importantes. L’avantage donc qu’un wagon à essieux autodirecteurs est dépourvu de bogies , ceci représentera une réduction significative du poids tare, autorisant une charge plus importante et un gain d’énergie et du temps en accélération. Cette invention concerne l’utilisation d’un nombre plus important d’essieux par wagon vu au système autoguidant apporté sur ce genre de matériels, (voir schémas).


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Essieux, 1, 2, 4, et 5 sont orientés automatiquemen t vers le centre de la courbe et de l’essieu N°0. AUTRES AVANTAGES DE CETTE INVENTION : 01-éviter les usures des rails. 02-éviter les usures des boudins. 03-économiser l’énergie. 04- réduire les bruits. 05-réduire la pollution. 06-dynamiser le trafic. 07-réduire le coût de trafic. 08-augmenter la masse transportée unique. 09-augmenter l’énergie motrice unique. 10-utilisation des courbes plus accentuées 11-élévation des vitesses en courbes serrées 12-suppression des opérations de graissages de la v oie. 13-suppression des opérations de graissages des rou es. 14-éviter les efforts excessifs sur la voie. 15-éviter les efforts excessifs sur les paliers. 16-éviter les efforts excessifs sur les roues 17-une bonne répartition de la charge sur les palie rs. 18-une bonne répartition d’effort latéral sur la vo ie. 19-une bonne répartition d’efforts latéraux sur les boudins. 20-transformation de mouvement des glissements. 21-amortissement d’usure au niveau de cercle de rou lement. 22-amortissement des mouvements de lacet. 23-amortissement des mouvements de roulis. 24-plus de sécurité. 25-plus de stabilité. 26-plus de confort pour le voyageur. 27- Réduire le coût de fabrication. 28- Réduire le poids tare de véhicule


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NB- Poids par metre courant de voie de ce wagon est de 5 tonnes ; contrairement aux wagons en exploitation actuelleme nt depassant meme les 6 tonnes ; sachant bien que la valeur maximale autori sée sur voie metrique est de 4,8 tonnes.

Wagon à bogies : wagon à essieux : - Tare : 17,2 tonnes -Tare : 8 tonnes - Longueur : 11,2 m -Longueur : 9500 - Brute : 64 tonnes -Brute : 48 tonnes - Net : 46 tonnes -Net : 40 tonnes - Le nombre de principales pièces -le nombre de principales pièces Constitutives d’un wagon à bogies constitutives d’un wagon à Est supérieures à 62 pièces. Essieux est inferieures à 38 pièce


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-Pour un wagon à bogies ce nombre de - pour un wagon à essieux ce Pièces (17) sera multiplier par (2), le nombre de pièces (5) sera multiplier Nombre de bogies / wagon. Par le nombre (3), essieux / wagon. - Ces avantages contribuent d’un gain de 50% dans les recettes. PROJET ET MOTIVATION:

-C’est une idée purement innovante personnelle envisagée de surmonter le plus grand problème dans le domaine ferroviaire, dont la sûreté de :

(Autonomie, Rentabilité, Expansion). Taille de l’Entreprise dans 10 ans: - Le facteur innovant Industrialisé permet à cette Entreprise de garantir un chiffre d’affaire incroyable dans 6 ans seulement. Aussi un effectif très respecté (2000 employés) et Un classement très avancé sur les marc hés Internationaux. PRODUIT

DESCRIPTION: -Il s’agit d’un produit caractérisé par sa nouveauté à l’échelle internationale avec plus de 28 avantages - Sécurité - Impact sur l’environnement - Impact sur la société

Etude de marché: Offre globale prévisionnelle : La fabrication de ce prototype et 80% locale : idée, conception, réalisation, technique, entretien, maintenance, sécurité, main d’œuvre. Production globale prévisionnelle : -caisse- châssis de caisse- châssis de bogie- traverse- longeron- tampon- plaque de garde- piédestal- timonerie de frein- sous garde-élément de relevage- robinet-boyau-glissière- patin- calle d’usure- calle d’assise- élément de suspension- conduite blanche de frein- boyau- sabot de frein-


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pivot- armature- triangle de frein- suspension primaire, secondaire et de chocs- étrier- tige- axe- boulon-vis- écrou- clavette- goupille. Importation globale prévisionnelle : -essieux- boites d’essieux- roulement- attelage de traction- distributeur de frein. DEMANDE GLOBALE CONSOMMATION PREVISIONNELLE – - Sncf- fret- métro de villes- métro léger- trains touristiques. - Ces 2 prototypes de wagons à 3 essieux ou à essieux multiples, peuvent êtres exploités pour le transport de phosphate chez la sncft, en outre ces wagons peuvent êtres massivement exportés vers les marchés internationaux vu qu’ils seront largement profitables pour leurs avantages: -Trafic : transport divers: Voyageurs, minerais, engins, machines, container, transport en vrac ou en palette. -Economie : masse payante plus grande, entretien facile et moins encombrant. -environnement : matériels moins polluants. ILLUSTRATION NUMERIQUE

Caractéristique :- Un wagon à 03 essieux autodirecteurs, de Longueur : 9m – poids vide 7tonnes – charge/essieu 16 tonnes – poids net 41 t – poids brut 48 tonnes. - Une rame de train composée de 48 wagon à 03 essieux, de 432m de long, peut transporter une charge net de: 1968 t de phosphate, avec une masse totale de 2304 t, cette même masse net de 1968 t ne peut être transportée actuellement que par 1 train et 1/4 de train, c'est-à-dire 32+10=42 wagons, et avec les conditions suivantes: (voir tableau).


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Ce tableau montre la différence de transportation d ’une masse nette de 2200 tonnes environ de phosphate, par deux types de matériels, classiques et modifiés.

Ce tableau montre la différence de transportation d ’une masse payante, par deux trains ayant la même longueur 430 mètres environ, rame de train classique et autre modifiée. Conclusion : pour transporter une charge de phosphate de 24 000 tonnes par jour en utilisant les matériels classiques actuels, le nombre de trains sera 14 trains , Contre 11 trains seulement lors d’utilisation de matériels modifié. Donc un gain de temps,

d’énergie et de frais de transport de 3 trains par jour. Qui s’élèves à plus de

25 000,000 dinars /jour.750,000,000/mois. 9 000 000,000 dinars/an .

-B- wagon à essieux multiples : tare 12 tonnes – charge par essieu 16 tonnes - brute 64 tonnes – net 52 tonnes- longueur 11,2 m. (Voir schémas et prototype maquette). a - Une rame de wagons à essieux autodirecteurs, chargée composée de 38 véhicules ayant une longueur de 38x11,2m=425,6m, peut transporter 52x38=1976tonnes de phosphate avec une charge totale de 64x38=2432tonnes.

b- une rame de wagons classiques (ysh) en activité actuel, par les mêmes valeurs : soit la longueur de la rame 38 wagons x11, 2m=425,6m, ne peut transporter que 46x38=1748 tonnes de phosphate soit une différence de 1976-1748=228tonnes par voyage ; ce qui augmente la masse transportée par jour à


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228x14trains=3192tonnes, ce qui représente environ 02 trains par jour. Soit une revenue supplémentaire de 4,000d x 3192=12 768,000d/jour 383 040,000d/mois 4 596 480,000d/an, par le même nombre de trains pour la sncft, rajoutant le gain d’énergie du à la très faible résistance a l’avancement sur cette gamme de matériels surtout en courbes, aussi le retour de ce matériels vides qui présente aussi une différence de masse transportée.

Conclusion : L’ exploitation de ce genre de matériel permettra le t ransport de 25 000 tonnes de phosphate par jour avec un parc de 600 wagons seule ment, dont les bénéfices de la sncft seront grimpés à 70% sur le trafic de phos phate. Illustration numérique : - 25 000 tonnes de phosphate ne peut être transporté actuellement que par 16 trains, composés de 33 wagons (ysh) chacun, du à la haute résistance à l’avancement et la l’importante masse (tare), qui représente le 3/8 de la masse payante, contre 3/18 sur le matériel modifié. En outre le temps mis d’un train composé de matériel classique, (chargé ou vide), présente un obstacle, soit de temps en accélération ou de perte d’énergie. - 25 000 tonnes de phosphate peut être transporté par seulement 11,5 trains avec une gamme de matériel modifié, donc une différence supérieur à 4 trains par jour ; ce que représente le tableau suivant : - Gain d’énergie = 25% = 5 000,000 dinars / jour. - Gain de matériels moteurs : 08 locomotives C-C / jour. - Gain de temps mis de parcours= 20% / voyage. - Gain des frais de transport de 04 trains et demi= 3,800 dinars x 1518 tonnes= 26 000,000 dinars par jour. - donc 26 000,000d + 5 000,000 d= 31 000,000 dinars/jour-930 000,000 d/mois-11 160 000,000 Dinars/An. Plus les gains des machines moteurs, les gains des frais des mains d’œuvres, les frais d’entretien et de la maintenance. Sachant que ce chiffre peut grimper jusqu’à 15 000 000, 000 dinars / an, seul pour les revenues de la sncft. L’exportation de cette technologie vers les marchés internationaux, en termes de cout, est caractériser par un facteur principal, est celui (l’après essai). La réussite de ce produit après l’essai aura une tendance très positive à l’avenir, dont les probables de ventes peuvent être incroyables, même à des milliers d’unités par an. Donc le chiffre sera de plusieurs dizaines de millions de dinars par an, ainsi que la main d’œuvre aura une place très respectée dans le domaine.


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Future projet Metro léger à Sfax -Il fallait trouver un moyen de transport collectif compétitif par rapport aux voitures et autobus, rapide et pratique pour les déplacements tout au long de la journée sur la plupart de territoire de la ville de Sfax. Pour ce faire, je présente ce système développé qui répond pratiquement à la situation démographique et géographique ainsi que scientifique de la ville. Ce projet permettra de relier les principales cités de Sfax par le centre ville (Bâb Bahar ou Bâb djebli). Ce projet apportera du travail à environ 1500 personnes dans les travaux des chantiers seulement. Ce métro est entièrement innové, caractérisé par ses bogies à essieux rigides autoguidant pouvant circuler même en courbes de 4 m de rayon sans frottement, -Ses avantages principaux sont : -cout de réalisation (moins couteux). Entretien (moins encombrant). -sécurité. -Essieux (Monoblocs autoguidant).-Charge par essieu important (16 tonnes).-Impact sur l’environnement (positif).-impact sur l’énergie (positif). -La ville de Sfax est devenue une grande ville, ou transitent beaucoup de personnes, qu'elles aillent à leur travail ou visitent tout simplement la ville pour leurs besoins, cet investissement rapportera trop à la société. -L’implantation d’un métro léger a la ville à Sfax est un système de transports intérieurs qui satisfaire les besoins des usagers, dans les conditions : économiques, sociales et environnementales les plus avantageuses pour la collectivité . -Il concourt au développement économique et socia l, à l'aménagement équilibré et au développement durable du territoire -Ces besoins sont satisfaits dans le respect des objectifs de limitation ou de réduction des risques, accidents, nuisances, notamm ent sonores, émissions de polluants et de ga z

Train Touristique : c’est un train de touristes de moyenne taille qui peut circuler même dans des secteurs très serrés, d’ou les autocars ou les autobus ne peuvent pas circuler, caractérisé par sa preuve de sécurité, sa faible consommation d’énergie ainsi que son impact très positive sur l’environnement. Plus de détails auront lieu sur ce sujet après un dépôt de brevet. Elaboré par : OMRANI Mansour Fait le : 18 02 2011

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