Brevet FR2185838A1 — publié le 19740104

La présente invention a pour objet une ligne d'alimentation électrique rigide conçue pour l'alimentation en courant de véhicules électriques sur rails, et plus particulièrement substituable aux classiques caténaires pour l'alimentation des rames de transports en commun souterrains et/ou à grande vitesse. On connait pour ce genre d'application des lignes d'alimentation comprenant un corps conducteur rigide constitué d'éléments de profilé en T assemblés bout à bout par éclissage et supporté de place en place par des isolateurs fixés à la voûte du tunnel, et un fil conducteur nu rainuré sur ses faces latérales qui est suspendu sous le corps conducteur auquel il est associé mécaniquement et électriquemen-t au moyen de griffes, et qui constitue une ligne de contact pour un organe mobile de captation de courant, par exemple l'archet d'un pantographe. Le profilé constituant le corps conducteur rigide est réalisé en un alliage d'aluminium, le fil conducteur proprement dit est en cuivre, et les griffes qui l'enserrent en tenaille de part et d'autre pour le relier au profilé sont constituées en aluminium avec des sections suffisantes pour pouvoir résister aux efforts des moyens de serrage (boulons et écrous) qui les sollicitent l'une vers l'autre. On peut reprocher à cette construction connue de ne pas offrir toute la rigidité désirable et de se montrer de ce fait sensible aux vibrations que provoque la circulation de rames à grande vitesse. L'interposition des griffes de fixation limite d'autre part la densité de courant que la ligne est susceptible de transporter. La structure présente enfin un encombrement en hauteur qui peut représenter une sujétion pour la construction de lignes souterraines. La présente invention a pour objet une structure de lignes d'alimentation rigides qui remédie aux inconvénients précités et qui offre, sous un encombrement relativement réduit, une meilleure rigidité mécanique ainsi qu'une capacité accrue de transport d'énergie. Suivant une de ses caractéristiques essentielles, l'invention prévoit que le corps conducteur de la ligne se compose en chacune de ses sections d'au moins une paire de profilés en forme générale de I disposés côte à côte et maintenus en appui l'un contre l'autre par des moyens de serrage de manière à constituer une structure en forme de poutre creuse, les têtes des profilés s'appuyant directement l'une sur l'autre par leurs faces latérales tandis que leurs pieds conformés en manière de griffes s'engageant dans les rainures latérales du fil conducteur associé qu'ils enserrent entre eux. Ce dernier se trouve ainsi énergiquement maintenu sur tout son parcours par la structure pratiquement indéformable du corps conducteur en forme de poutre creuse. Pour renforcer encore la rigidité de la ligne et parfaire son alignement, l'invention prévoit, suivant une autre de ses caractéristiques, que l'assemblage bout à bout des éléments successifs de chaque profilé soit réalisé au moyen d'éclisses en forme de barres plates logées dans l'évidement de section sensiblement rectangulaire que délimitent entre eux les profilés de chaque paire, les joints entre éléments constitutifs de l'un et de l'autre desdits profilés étant décalés longitudinalement. Outre qu'elle renforce la rigidité de la ligne, cette disposition offre l'avantage d'assurer une meilleure cqntinuité dans le guidage du fil conducteur et d'éviter ainsi le risque de ressauts du pantographe au passage des joints de profilés. Pour permettre le libre jeu des effets de dilatation thermique, il est d'usage d'interrompre les- lignes- d'alimentation de place en place pour établir des joints de dilatation entre des tronçons de ligne comportant chacun un certain nombre d'éléments de profilés assemblés bout à bout et une longueur de fil conducteur d'un seul tenant. L'invention prévoit à cet effet, suivant une autre de ses caractéristiques, que le joint de dilatation comprenne deux courtes longueurs de ligne conductrice de même constitution que la ligne d'alimentation elle-même, disposées parallèlement l'une à l'autre dans un même plan horizontal et suffisamment écartées l'une de l'autre pour recevoir entre elles et guider en coulissement les extrémités des tronçons de ligne en présence, la liaison électrique entre ces dernières étant assurée par l'intermédiaire d'une connexion souple. Suivant une autre de ses caractéristiques, l'în- vention prévoit encore, entre les têtes des profilés constituant le corps conducteur de la ligne d'alimentation et les isolateurs qui le supportent de place en place, une liaison qui est conçue de manière à garantir à la fois l'amortissement des vibrations et le libre jeu des dilatations thermiques. A cette fin peuvent entre notamment employés les moyens déerits par la Demanderesse dans son Brevet d'invention No 72 09 457 déposé le 17.3.1972 pour "Perfectionnements aux lignes électriques rigi des". les caractéristiques et avantages de la présente invention apparartront à la lecture de la description suivante d'un mode préférentiel de réalisation, donné à simple titre d'exemple et en se référant aux dessins ci-annexés, en lesquels - la figure 1 représente la ligne d'alimentation électrique selon l'invention en coupe transversale - la figure 2 est une représentation analogue, prise au droit d'une éclisse - la figure 3 illustre schématiquement en plan et à plus petite échelle la disposition alternée des éclisses de raccordement entre les éléments des profilés constitutifs du corps conducteur ;; - la figure 4 représente, en élévation sur sa moitié gauche et en coupe longitudinale verticale sur sa moitié droite, un joint de dilatation thermique entre deux tronçons de la ligne électrique selon l'invention - la figure 5 représente, en coupe longitudinale horizontale sur sa moitié gauche et en vue de dessus avec arrachement partiel sur sa moitié droite, le même joint de dilatation thermique; - les figures 6 et 7 sont des coupes transversales de ce méme joint de dilatation thermique, respectivement selon les lignes VI-VI et VII-VII de la figure 4 - la figure 8 est une coupe transversale de la ligne d'alimentation selon l'invention, prise au droit d'un de ses isolateurs de suspension - la figure 9 est une coupe analogue à celle de la figure 8 mais relative à un tronçon de ligne renforcée par doublement local du fil conducteur ;; - et la figure 10 représente en coupe transversale et de façon analogue à la figure 1 une variante de la ligne selon l'invention avec doublement généralisé du fil conducteur. La ligne d'alimentation électrique selon llinven- tion se compose essentiellement, comme il ressort en particulier de la figure 1 des dessins, d'un corps conducteur 1 lui meme constitué d'un assemblage de deux profilés il et 12 pratiquement symétriques et en forme générale de I, et d'un fil conducteur 2 en cuivre étamé qui constitue une ligne de contact pour un organe mobile de captation de courant, par exemple l'ar chet d'un pantographe de motrice électrique.Les profilés 11 et 12, qui sont avantageusement réalisés en un alliage d'aluminium, sont disposés côte à côte et sont maintenus en appui l'un contre l'autre par des moyens de serrage non représentés (de préférence par boulonnage, mais éventuellement aussi par serrage élastique) de manière à constituer une structure en forme générale de poutre creuse. Tandis que les têtes 13 des profilés il et 12 s'appuient directement l'une sur l'autre par deux de leurs faces latérales en regard, leurs pieds 14 se terminent par des parties 15 en forme de griffes qui s'engagent au montage dans des rainures latérales de forme correspondante du fil conducteur 2 qu'ils enserrent ainsi entre eux à la manière d'une tenaille. le fil conducteur 2 est ainsi énergiquement maintenu sur toute la longueur de son parcours, tant en direction verticale qutho- rizontale , par les pieds des profilés 11 et 12 qui se referment sur lui sous l'action des moyens de serrage associés, la conformation en poutre creuse du corps conducteur 1 conférant par ailleurs à ce dernier une excellente rigidité mécanique. L'emploi exclusif de métaux bons conducteurs de l'électricité pour la construction de la ligne assure d'autre part à celle-ci une capacité maximale de transport d'énergie. On remarque enfin à l'exa- men des dessins le relativement faible encombrement en hauteur de la ligne. Pour assurer une mise à niveau rigoureuse des deux profilés 11 et 12 lors de l'assemblage, il est avantageux de prévoir sur les faces latérales de leurs têtes qui prennent appui l'une sur l'autre des parties respectivement en creux et en saillie, par exemple une rainure d'assemblage et de centrage 16 de section légèrement trapézoidale et une nervure 17 de forme correspondante, ces parties coopérant par emboitement lors de l'assemblage. On notera encore l'adjonction possible d'une gaine de protection 18 en matière isolante prévue pour-recouvrir sur toutes ses faces le corps conducteur 1. Cette gaine, dont la présence ne s'impose que pour des tronçons de ligne en tunnel afin d'assurer une isolation suffisante par rapport à la voûte tout en réduisant la distance de la ligne à celle-ci est de préférence posée sous forme d'éléments de longueur correspondante à la distance entre isolateurs de suspension ; ce fractionnement de la gaine/notamment pour avantage de résoudre les problèmes posés par les différences de coefficients de dilatation thermique. les figures 2 et 3 illustrent le système d'éclissage adopté pour la construction de la ligne d'alimentation électrique selon l'invention. Chacun des deux profilés li et 12 qui constituent le corps conducteur 1 est formé par l'assemblage bout à bout d'éléments successifs de longueur unitaire X, par exemple de l'ordre de 6 à 9 mètres, ces éléments étant rigidement reliés en alignement mutuel par des éclisses 20 en forme de barres plates logées dans ltévidement rectangulaire défini par les profilés accolés et fixées au moyen de vis 21. COmme le montre plus particulièrement la représentation schématique de la figure 3, les joints entre éléments constitutifs des profilés 11, d'une part, et 12, d'autre part, sont décalés longitudinalement les uns par rapport aux autres.Cette disposition, outre qu'elle concourt à renforcer la rigidité du corps conducteur 1 en évitant les affaiblissement locaux qui résulteraient de la coincidence des å joints, supprime pratiquement toute inci- dence sur l'exactitude du positionnement vertical du fil conducteur 2, et écarte par conséquent le risque de ressauts du pantographe au passage des joints. Elle améliore en outre la capacité de transport d'énergie de la ligne en évitant des coupures simultanées des sections conductrices des deux profilés constituant le corps conducteur 1. Tous les 250 mètres environ, la ligne d'alimentation électrique est tronçonnée pour permettre le libre jeu des effets de dilatation thermique. Cette longueur de 250 mètres qui n'est d'ailleurs citée qu'à titre d'exemple, correspond à des tronçons de fil conducteur 2 d'un seul tenant, lesquels accompagnent dans leur dilatation les profilés 11 et 12 constitutifs du corps conducteur 1. Entre les extrémités alignées de tronçons adjacents de la ligne électrique doit être prévu un jeu de dilatation pouvant atteindre, par exemple, 150 mm. le raccordement mécanique et électrique des extrémités de tronçons est obtenu au moyen de joints de dilatation dont les figures 4 à 7 des dessins illustrent un mode préférentiel de réalisation. Le joint de dilatation se compose essentiellement de deux-courtes longueurs 30 et 31 de ligne conductrice de même constitution que la ligne d'alimentation proprement dite, ces longueurs étant disposées parallèlement l'une à l'autre dans un même plan horizontal et étant suffisamment écartées l'une de l'autre pour recevoir entre elles et guider en coulissement les extrémités 32 et 33 des tronçons de la ligne d'alimentation en présence. les longueurs de ligne conductrice 30 et 31 sont fixées, directement ou par l'intermédiaire d'isolateurs 34, à une plaque horizontale rigide 35 qui assure leur maintien en position relative tant dans le plan horizontal que dans le plan vertical.La cohésion mécanique de l'ensemble peut encore être renforcée par la mise en place d'un bloc-entretoise central d'espacement 36 auquel les longueurs de ligne conductrice 30 et 31 sont reliées au moyen de vis 37. Entre les longueurs de ligne conductrice 30 et 31 qui sont ainsi rigidement positionnées l'une par rapport à l'autre et le bloc-entretoise 36 sont insérées des glissières 38 qui s'étendent sur toute la longueur du joint de dilatation-pour assurer le guidage des extrémités 32 et 33 des tronçons de la ligne d'alimentation lors de leurs mouvements de coulissement. Des vis 39 consolident la fixation des glissières 38 par rapport aux longueurs 30 et 31 de ligne conductrice .Comme le montre plus particulièrement la coupe de la figure 6, les glissières 38 épousent sensiblement la forme extérieure des corps conducteurs-telle qu'elle est définie par la section des profilés constitutifs 11 et 12. Une couche de matière anti-friction 40, par exemple en polytétrafluoréthylène (téflon), peut être avantageusement interposée entre les surfa ces des glissières fixes 38 et-celles -des profilés constitutifs -des extrémités 32 et 33-des tronçons de ligne, la présence de cette couche anti-friction facilitant les déplacements longitudinaux relatifs dûs aux effets de dilatation thermique. La liaison électrique entre les extrémités 32 et 33 des tronçons de ligne est assurée par l'intermédiaire d'une connexion souple 41 disposée à la partie supérieure du joint de dilatation et reliée à leurs corps conducteurs par tout moyen convenable. Comme le montre plus particulièrement la vue en élévation de la figure 4, les fils conducteurs du joint de dilatation sont au même niveau que ceux qui équipent les tronçons de la ligne d'alimentation, ce qui évite toute discontinuité dans le guidage vertical de l'archet du pantographe. On remarquera encore que, tous les assemblages étant assurés au moyen de liaisons par vis ou boulons, le remplacement des fils conducteurs usés peut s'effectuer aisément. Sur le même principe que celui qui vient d'étire décrit à propos des joints de dilatation, peuvent encore être réalisés des joints de sectionnement. En ce dernier cas, les assemblages sont exécutés au moyen de pièces isolantes et la connexion de raccordement 41 est évidemment supprimée. les ex trémités des tronçons de ligne doivent en outre être séparées par une distance suffisante pour ne pas risquer d'être courtcircuitées par l'archet du pantographe. La fixation de la ligne d'alimentation électrique selon l'invention aux portiques-supports ou à la voûte du tunnel est effectuée au moyen d'isolateurs espacés tels que celui représenté en coupe à la figure 8 des dessins. Cet isolateur 50 comporte une partie fixe 51 solidaire de la jupe et une partie amovible 52 qu'une vis 53 permet d'assujettir à la partie 51. les deux parties de l'isolateur définissent entre elles un évidement 54 dont la forme correspond sensiblement à celle des têtes accolées 13 des profilés il et 12, mais dont les dimensions sont sensiblement supérieures. La liaison entre le corps conducteur 1 de la ligne d'alimentation et l'isolateur 50 peut être ainsi assurée par l'intermédiaire d'une pluralité de bourrelets 55 tels que ceux qui ont été décrits par la Demanderesse dans son Brevet français No 72 09 437 et qui sont constitués d'une enveloppe extérieure à faible coefficient de frottement et d'un remplissage intérieur élastique. Une telle liaison garantit à la fois l'amortissement des vibrations et le libre jeu des dilatations thermiques. La figure 9 des dessins représente une variante d'exécution dans laquelle l'isolateur 60 comprend deux parties amovibles 62 disposées symétriquement de part et d'autre du plan médian de la partie fixe 61, et définissant avec cette dernière un évidement 64 de grande largeur qui permet de loger côte à côte deux corps conducteurs 1 séparés par une entretoise d'espacement 65 et associés chacun à un fil conducteur 2. Cette variante permet de renforcer localement la ligne d'alimentation électrique selon l'invention par doublement du fil conducteur sur les sections de parcours où peuvent se produire de forts appels d'intensité (démarrage des rames au départ des stations, fortes déclivités etc...). Il va d'ailleurs de soi que l'on pourrait, si de besoin, renforcer encore la capacité de transport d'énergie de la ligne en disposant en parallèle plus de deux fils conducteurs. Il peut encore parattre souhaitable, pour certaines applications particulières, de prévoir un doublement généralisé du fil conducteur de la ligne afin de disposer d'une plus grande surface de contact avec l'organe mobile de captation de courant. La figure 10 montre comment ce résultat peut être obtenu selon une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le corps conducteur 1 se compose en chacune de ses sections de trois profilés en forme générale de I disposés côte à côte et serrés l'un contre l'autre, à savoir deux profilés latéraux symétriques 11 et 12, identiques à ceux des réalisations précédentes, et un profilé central 70 dont la tête 71 et le pied 72 reproduisent la conformation des parties correspondantes en regard des profilés latéraux il et 12 .Entre les pieds 14 des profilés latéraux il et 12 et le pied 72 du profilé central 70 sont engagés et maintenus enserrés deux fils conducteurs identi ques 2. Par rapport à la solution précédente illustrée par la figure 9 des dessins, cette variante présente le relatif inconvénient d'obliger à approvisionner un profilé supplémentaire d'une section différente ; elle offre par contre l'avantage d'éviter un accroissement superflu et coûteux de la section conductrice globale du corps creux 1. Il va d'ailleurs de soi qu'une telle variante peut facRement s'étendre à la mise en parallèle de plus de deux conducteurs à la condition d'accroftre en conséquence le nombre des profilés centraux 70. Il doit être enfin bien entendu que la portée de l'invention n'est pas limitée aux particularités de mise en oeuvre ci-dessus décrites et illustrées par les dessins ci-annexés, mais qu'elle s'étend au contraire à toutes variantes de réalisation s'inspirant des mêmes principes. R E V E N i I C A T I O N S 1. ligne d'alimentation électrique rigide, notamment pour l'alimentation en courant-de véhicules électriques sur rails, du type comprenant un corps conducteur rigide constitué d'éléments de profilé assemblés bout à bout par éclissage et supporté de place en place par des isolateurs, et un fil conducteur nu rainuré sur ses faces latérales qui est associé mécaniquement et électriquement au corps conducteur au moyen de griffes et qui constitue une ligne de contact pour un organe mobile de captation de courant, caractérisé en ce que le corps conducteur se compose- en chacune de ses sections d'au moins une paire de profilés en forme générale de I disposés côte à côte et maintenus en appui l'un contre l'autre par des moyens de serrage de manière à constituer une structure en forme de poutre creuse, les têtes des profilés s'appuyant directement l'une sur l'autre par leurs faces latérales tandis que leurs pieds conformés en manière de griffes s'engagent dans les rainures latérales du fil conducteur associé qu'ils enserrent entre eux. 2. Ligne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les faces latérales des têtes de profilés qui s'appuient l'une sur l'autre comportent des parties respectivement en creux et en saillie qui coopèrent par emboîtement lors de l'assemblage pour déterminer la mise à niveau mutuelle des deux profilés. 3o Ligne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'assemblage bout à bout des éléments successifs de chaque profilé est réalisé au moyen d'éclisses en forme de barres plates logées dans l'évidement de section sensiblement rectangulaire que délimitent entre eux les profilés de chaque paire, les joints entre éléments constitutifs de l'un et de l'autre desdits profilés étant décalés longitudinalement. 4. Ligne selon l'une des revendications 1 à 3 et interrompue de place en place pour permettre l'établissement de joints de dilatation entre des tronçons de ligne composés chacun d'au moins une paire de profilés dont chacun comporte un certain nombre d'éléments assemblés bout à bout et d'au moins une longueur de fil conducteur d'un seul tenant, caractérisée en ce que le joint de dilatation comprend deux courtes- -longueurs de ligne conductrice de même constitution que la ligne d'alimenta -tion elle-même, disposées parallèlement l'une à l'autre dans un meme plan horizontal et suffisamment écartées l'une de l'autre pour recevoir entre elles et guider en coulissement les extrémités des tronçons de ligne en présence, la liaison électrique entre ces dernières étant assurée par l'intermédiaire d'une connexion souple. 5. Ligne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les courtes longueurs de ligne conductrice qui constituent le joint de dilatation sont fixées, directement ou par l'intermédiaire d'isolateurs, à une plaque horizontale rigide qui assure leur maintien en position relative. 6. Ligne selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le guidage des extrémités de tronçons de la ligne d'alimentation est assuré au moyen de glissières interposées entre leur corps conducteur et celui des courtes longueurs de ligne conductrice constituant le joint de dilatation, une couche de matière anti-friction étant de préférence insérée entre les surfaces en mouvement relatif. 7. Ligne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'il est prévu entre les têtes des profilés constituant le corps conducteur de la ligne d'alimentation et les isolateurs qui le supportent de place en place une liaison garantissant à la fois l'amortissement des vibrations et le libre Jeu des dilatations thermiques. 8. Ligne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les portions du corps conducteur s'étendant entre isolateurs successifs sont recouvertes par des éléments de gaine de protection en matière isolante. 9. Ligne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par la présence de deux ou plusieurs fils conducteurs en parallèle et d'autant de paires de profilés accolés sur les sections du parcours où se produisent les plus forts appels d'intensité. 10. Ligne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que, pour permettre la mise en parallèle d'au moins deux fils conducteurs, au moins un profilé central en forme générale de I est inséré entre les profilés latéraux constitutifs du corps conducteur.